Углеродистые качественные стали

Эти стали, по сравнению со сталями обыкновенного качества, имеют более низкое содержание вредных примесей (в пределах по 0,03…0,04% серы и фосфора) и неметаллических включений. Но и они, являются достаточно дешевыми сортами стали.

В промышленность эти стали поставляются в виде проката, поковок, профилей с гарантированным химическим составом и механическими свойствами (таблица 4.2).

Маркируются эти стали двузначными цифрами 15, 20, … 85 и т. д., обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

К углеродистым качественным сталям относят также стали с повышенным содержанием марганца (0,7…1,0%) марок 15Г, …70Г, имеющих повышенную прокаливаемость (критич. диаметр до 30 мм).

Качественные стали широко применяются в машиностроении и приборостроении, так как за счет разного содержания углерода в них, а соответственно и термической обработки можно получить широкий диапазон механических и технологических свойств.

Таблица 4.2.Химический состав и механические свойства

углеродистых качественных сталей

Низкоуглеродистые стали 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, и 20 кп отличаются малой прочностью и высокой пластичностью в холодном состоянии. Эти стали в основном производят в виде тонкого листа и используют после отжига или нормализации для холодной штамповки с глубокой вытяжкой. Их можно использовать в автомобилестроении для изготовлении деталей сложной формы.

Спокойные стали 08, 10 применяют в отожженом состоянии для конструкций невысокой прочности – емкости, трубы.

Стали 10, 15, 20, 25 также относятся к низкоуглеродистым сталям, они пластичны, хорошо свариваются и штампуются. В нормализованном состоянии их используют для крепежных деталей.

Для увеличения поверхностной прочности и твердости этих сталей их цементуют (насыщают поверхность углеродом) и применяют для деталей небольшого размера, например слабонагруженных зубчатых колес, кулачков и т.д. Поверхностный слой с покрытием можно упрочнить закалкой с последующим низким отпуском. Сердцевина из за низкой прокаливаемости этих сталей практически не упрочняется.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50 и аналогичные стали с повышенным содержанием марганца 30Г, 40Г, 50Г в нормализованном состоянии отличаются повышенной прочностью, но меньшей вязкостью и пластичностью. К ним применяют различные виды термообработки нормализацию, улучшение, закалку с низким отпуском, закалку ТВЧ и т.д. Механические свойства сталей после закалки с отпуском приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3.Механические свойства сталей после закалки с отпуском.

Эти стали применяют для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и деталей, испытывающих циклические нагрузки. В крупногабаритных деталях больших сечений из-за плохой прокаливаемости механические свойства значительно снижаются.

Высокоуглеродистые стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 а также 60Г, 65Г, 70Г в основном используют для изготовления пружин, рессор.

Автоматные стали

Обработка пластичных сталей затруднена из-за трудноломающейся стружки. Обрабатываемость низкоуглеродистых сталей можно несколько повысить пластической деформацией, способствующей формированию легкоотделяющейся стружки.

Более эффективным металлургическим приемом является введение в сталь серы, фосфора, селена, теллура, кальция, которые изменяют состав неметаллических включений. А также свинца, который образует собственные включения.

Стали содержащие серу и фосфор отличаются хорошей обрабатываемостью резанием. Перечисленные элементы существенно (в 2 –3 раза) снижают износ режущего инструмента, позволяют повысить скорость резания.

Стали маркируют буквой А (автоматная) и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Если автоматная сталь легирована свинцом, то обозначение марки начинается с сочетания букв «АС». Чтобы не появлялась красноломкость, в этих сталях увеличивают содержание марганца.

Сера образует большое количество сульфидов марганца, вытянутых в направлении прокатки. Сульфиды оказывают смазывающее действие, нарушая при этом сплошность метаалла.

Фосфор повышает хрупкость феррита, облегчая отделение стружки металла во время процесса резания. Оба эти элемента способствуют уменьшению налипания на режущий инструмент и получению гладкой блестящей обрабатываемой поверхности.

Однако необходимо помнить, что повышение содержания серы и фосфора снижает качество стали. Стали, содежащие серу, имеют ярко выраженную анизотропию механических свойств и пониженную коррозионную стойкость.

Стали А11, А12, Ф20 используют для крепежных деталей и изделий сложной формы, не испытывающих больших нагрузок но требующих высокой точности и чистоты поверхности.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие напряжения.

Свинецсодержащие стали широко применяют для изготовления деталей двигателей.