Назначение легирующих элементов.

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)^oС.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а такхе повышает порог хладоломкости (+20…-60 ^o)С.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60)^oС. Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46)% в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до (–20…-120^o)С. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

Классификация и маркировка сталей.

По назначению углеродистые стали подразделяют на конструкционные (С до 0,8 %) и инструментальные (С 0,8-1,2 %).

1. Конструкционные стали бывают обыкновенного качества и качествен­ные.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380—71) подразделяют на груп­пы А, Б и В. Стали группы А харак­теризуются механическими свойства­ми; группы Б— химическим составом и группы В — механическими свой­ствами и химическим составом. По степени раскисления эти стали бывают кипящими (кп), полуспокой­ными (пс) или спокойными (сп). В зависимости от нормируемых по­казателей механических свойств эти стали подразделяют также на ряд ка­тегорий.

Конструкционные стали обыкно­венного качества обозначают буквами Ст и цифрой — номером стали, например СтЗ, Ст5 и т. д. Группа стали указывается соответствующей буквой в начале марки — БСт1, ВСтб (в марке стали группы А такая буква не ставится — Ст4). В марке указы­вается также степень раскисления стали (Ст1кп; БСт2пс) и в конце — категория — Ст2кпЗ; ВСт4кп4 (первая категория не указывается — Ст1сп).

Качественныеконструкционные стали (ГОСТ 1050—74) отличаются меньшим содержанием серы и фосфора (^0,04 %), в них строже регламен­тируется содержание других элементов, неметаллических примесей.

Эти стали маркируют числами 08, 10, 15, 20...85, указывающими сред­нее содержание углерода в сотых долях процента. По степени раскисления они могут быть также кипящими, полуспокойными или спокойными.

Из конструкционных сталей выделяются так называемые автоматные стали с повышенной обрабатываемостью резанием, применяемые в основном для изготовления из них деталей на станках-автоматах. Эти стали харак­теризуются повышенным содержанием серы (0,08—0,30 %) и фосфора (до 0,15 %). Сера образует в стали сульфид MnS, оказывающий смазыва­ющее действие на инструмент, а фосфор способствует образованию ломкой стружки и получению чистой блестящей поверхности при резании.

Автоматные стали маркируют буквой А и числом, указывающим со­держание углерода в сотых долях процента: А12, А20, АЗО.

2. Инструментальные стали (ГОСТ 1435—74) подразделяют на ка­чественные: У8...У12, и высококачественные: У8А... ... У12А,. Числа в марке указывают содержание углерода в десятых долях процента, буква А в конце марки обозначает высококачественную сталь.

Легированные стали

Легированными называют стали, в которых содержатся специально введенные (легирующие) элементы, изменяющие их свойства. К таким элементам относятся: Cr, Ni, Mo, V, Ti и др. Марганец в количестве свыше

1 % и кремний свыше 0,5 % также являются легирующими.

Легирующие элементы в марках стали обозначают буквами: В — воль­фрам, Г — марганец, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ю — алюминий.

Число в начале марки конструкционной стали указывает на содержа­ние углерода в сотых долях процента, цифры после букв — среднее со­держание обозначенного этими буквами элемента в процентах. Например, марка 18Х2Н4В обозначает сталь со средним содержанием 0,18 % С,

2 % Сг, 4 % Ni и около 1 % W.

При маркировке инструментальных и некоторых специальных сталей иногда отходят от этого правила. Например, марка Х12М обозначает сталь с содержанием около 1,5 % С, 12 % Сг и 0,5 % Мо.

Некоторые легированные стали выделены в отдельные группы: Ш — шарикоподшипниковые; Р — быстрорежущие; Е — магнитике и др.

Стали, находящиеся в стадии исследования, обозначают буквами ЭИ и условным номером (ЭИ943) и пробные — буквами ЭП и условным номером (ЭП54).

Легированные стали подразделяют на конструкционные, инструмен­тальные и со специальными физическими свойствами.

К конструкционнымлегированным сталям относятся стали, приме­няемые для изготовления цементуемых и улучшаемых термообработкой деталей машин, рессор и пружин, шарико- и роликоподшипников, жаро­прочные, износо- и коррозионно-стойкие стали. Эти стали легируют раз­нообразными элементами — Mn, Ni, Si, Cr, Mo, Ti, Al и др.

К инструментальнымотносятся стали для режущего, штампового, измерительного инструмента. Эти стали должны обладать высокой твердостью и износостойкостью, поэтому их легируют в основном карбидо-образующими элементами — Cr, W, V, Мо и др.

К сталям и сплавам со специальными физическими свойствами относятся магнитные материалы, с высоким электросопротивлением, с заданным коэффициентом линейного расширения, с особыми упругими свойствами. Большинство из них отличаются высоким содержанием никеля, хрома, кобальта и других элементов.

Рис 5.2 Классификация сталей

ЛЕКЦИЯ 6