Вуглецеві сталі. Класифікація, маркування та призначення

Основною продукцією чорної металургії є сталь, при цьому приблизно 90% виготовляється вуглецевої сталі і 10% - легованої. Таким чином, основним металевим матеріалом промисловості є вуглецева сталь.

Вуглецева сталь - це сплав заліза з вуглецем та іншими постійними домішками, який містить до 2,14%С, тобто до складу сталі входять, крім заліза, вуглець і постійні домішки.

Вуглець - обов'язковий компонент сталей, який сильно впливає на властивості сталі. Зі збільшенням вмісту вуглецю змінюється структура сталі: при вмісті 0,8%С вона складається тільки з перліту; менше 0,8%С - з фериту і перліту; понад 0,8%С - з перліту і цементиту вторинного. Відповідно зі зміною структури змінюються властивості сталі. Збільшення вмісту вуглецю в сталі призводить до підвищення її міцності, твердості та зниження пластичності і в'язкості (рис.4.2). Такий вплив вуглецю на властивості сталі пояснюється гальмуванням цементитними включеннями руху дислокацій у фериті, а при збільшенні вмісту вуглецю в сталі збільшується кількість цементиту і, відповідно, підвищується його гальмівна роль. Однак границя міцності зростає до вмісту вуглецю 0,8…0,9%, а далі починає знижуватися. Це зниження міцності заевтектоїдних сталей є наслідком утворення цементитного прошарку навколо зерен перліту і підвищення крихкості сталі.

Ударна в'язкість сталі сильно залежить від кількості в ній фериту. При підвищенні вмісту вуглецю до 0,6% кількість фериту різко зменшується, що призводить до падіння ударної в'язкості нижче допустимого рівня для конструкційної сталі (0,3…0,4 МДж/м2). Саме тому умовна межа між конструкційними та інструментальними сталями за вмістом вуглецю становить 0,65%.

Вуглець впливає також на фізичні властивості сталі: зі збільшенням вмісту вуглецю в сталі знижуються її густина, теплопровідність, залишкова індукція, магнітна проникність, росте електричний опір і коерцитивна сила.

використовуються хром, марганець, нікель, вольфраму, ванадію, ніобію, титану та інші елементи. Невеликі добавки кадмію в мідь збільшують зносостійкість проводів, добавки цинку в мідь і бронзу - підвищують міцність, пластичність, корозійну стійкість.

Марка легованої якісної сталі в Росії складається з поєднання букв і цифр, що позначають її хімічний склад. Легуючі елементи мають такі позначення: хром (Х), нікель (Н), марганець (Г), кремній (С), молібден (М), вольфрам (В), титан (Т), тантал (ТТ), алюміній (Ю), ванадій (Ф), мідь (Д), бор (Р), кобальт (К), ніобій (Б), цирконій (Ц), селен (Е), рідкісноземельні метали (Ч). Цифра, що стоїть після букви, вказує на зміст легуючого елемента у відсотках. Якщо цифра не вказана, то легуючого елемента міститься 0,8-1,5%, за винятком молібдену і ванадію (вміст яких в солях зазвичай до 0.2-0.3%) А також бору (в сталі з буквою Р його має бути до 0.010%). В конструкційних якісних легованих сталях дві перші цифри показують вміст вуглецю в сотих частках відсотка. [9]

Приклад: 03Х16Н15М3Б - високолегована якісна сталь, яка містить 0,03% C, 16% Cr, 15% Ni, до 3% Mo, до 1,0% Nb

Технічно чиста мідь володіє високими пластичністю і корозійною стійкістю, малим коефіцієнтом електроопору і високою теплопровідністю.

По чистоті мідь підрозділяють на марки (ГОСТ 859-78):

Після позначення марки вказують спосіб виготовлення міді:

МООк - технічно чиста катодна мідь, що містить не менше 99,99 % міді і срібла.

МЗ - технічно чиста мідь вогневого рафінування, містить не менше 99,5 % міді і срібла.

Бронзи - це сплави міді з оловом (4 - 33 % Sn хоча бувають без олов'яні бронзи), свинцем (до 30 % Pb), алюмінієм (5-11% AL), кремнієм (4-5% Si), сурмою і фосфором (ГОСТ 493-79, ГОСТ 613-79, ГОСТ 5017-74, ГОСТ 18175-78).

Латуні - сплави міді з цинком (до 50 % Zn) і невеликими добавками алюмінію, кремнію, свинцю, нікелю, марганцю (ГОСТ 15527-70, ГОСТ 17711-80).

Мідні сплави призначені для виготовлення деталей методами лиття, називають ливарними, а сплави, призначені для виготовлення деталей пластичним деформуванням - сплавами, робочою тиском.

Мідні сплави позначають початковими буквами їх назви (Бр або Л), після чого слідують перші літери назв основних елементів, що утворять сплав, і цифри, що вказують кількість елемента у відсотках.

Прийнято наступні позначення компонентів сплавів:

Приклади: БрА9Мц2Л - бронза, що містить 9 % алюмінію, 2 % Mn, решта Cu ("Л" 'вказує, що сплав ливарний);

ЛЦ40Мц3Ж - латунь, що містить 40 % Zn, 3 % Mn, ~ l % Fe, решта Cu;

Бр0Ф8,0- 0, 3 - бронза на ряду з міддю містить 8 % олова і 0,3 % фосфору;

ЛАМш77 - 2 - 0, 05 - латунь що містить 77 % Cu, 2 % Al, 0,055 миш'яку, інше Zn (в позначенні латуні, призначеної для обробки тиском, перше число вказує на вміст міді).

У нескладних за складом латунях зазначають тільки вміст в сплаві міді:

Алюміній - легкий метал, що володіє високими тепло- і електропровідністю, стійкий до корозії.

Залежно від ступеня частоти алюміній згідно ГОСТ 11069-74 буває особливої (А999), високої (А995, А95) і технічної чистоти (А85, А7Е, АТ та ін.)

Алюміній маркують буквою А і цифрами, що позначають частки відсотка понад 99,0 % Al.

Буква "Е" позначає підвищений вміст заліза і знижений кремнію.

А999 - алюміній особливої чистоти, в якому міститься не менше 99,999 % Al;

А5 - алюміній технічної чистоти в якому 99,5 % алюмінію.

Алюмінієві сплави поділяють на деформуються і ливарні. Ті й інші можуть бути незміцнюється і зміцнює термічною обробкою.

Деформуються алюмінієві сплави добре обробляються прокаткою, куванням, штампуванням. Їх марки наведені в ГОСТ4784 -74.

До деформуючі алюмінієвих сплавів не зміцнює термообробкою, відносяться сплави системи Al- n і AL- Mg: Aмц; АмцС; Амг1; АМг4, 5; АМг6. Абревіатура включає в себе початкові літери, що входять до складу сплаву компонентів і цифри, вказують зміст легуючого елемента у відсотках.

До деформуючі алюмінієвих сплавів, зміцнює термічною обробкою, відносяться сплави системи Al -Cu- Mg з добавками деяких елементів (дуралюни, кувальні сплави), а також високоміцні і жароміцні сплави складного хім.состава.

Дуралюміни маркуються буквою "Д" та порядковим номером, наприклад: Д1, Д12, Д18, АК4, АК8. Чистий деформується алюміній позначається літерами "АД " і умовним позначенням ступеня його чистоти: АДоч (? 99,98 % Al), АД000 (? 99,80 % Аl), АД0 (99,5 % Аl), АД1 (99,30 % Al), АТ (? 98,80 % Аl).

Ливарні алюмінієві сплави (ГОСТ 2685-75) має гарну рідко- плинністю, має порівняно не більшу усадку і призначені в основному для фасонного лиття.

Ці сплави маркуються буквами " АЛ " з подальшим порядковим номером: АЛ2, АЛ9, АЛ13, АЛ22, Алзо.

Іноді маркують по складу: АК7М2; АК21М2, 5Н2, 5; АК4МЦ6.

У цьому випадку "М" позначає мідь, " К" - кремній, "Ц" - цинк, "Н" - нікель; цифра - середнє % вміст елемента.

З алюмінієвих антифрикційних сплавів (ГОСТ 14113-78) виготовляють підшипники і вкладиші як литтям так і обробкою тиском. Такі сплави маркують буквою "А" і початковими буквами що входять до них елементів: А09 - 2, А06 - 1, АН- 2, 5, АСМТ. У перші два сплаву входять у вказану кількість олова і міді (перша цифра - олово, друге - мідь у%), в третій 2,7-3,3 % Ni і в четвертий мідь сурма і телур.

Серед діаграм стану металевих сплавів найбільше значення має діаграма стану системи Fe -C. Це пояснюється тим, що в техніці 95 % застосовуваних сплавів - залізовуглецеві (сталь і чавун).

Є дві діаграми стану залізовуглецевих сплавів: метастабільна, що характеризує перетворення в системі Fe - Fe3C (цементит), і стабільна, що характеризує перетворення в системі Fe - C (графіт).

Метастабільний стан відносно стійкий стан з якого фізична система може перейти в більш стійкий стан під дією зовнішніх сил або мимовільно. При нагріванні до високих температур цементит розпадається на залізо і графіт, тобто переходить у більш стабільний стан.

Зазвичай розглядають метастабільну діаграму рівноваги Fe - Fe3C (цементит) містить від 0 до 6,67 % С. Саме в цьому інтервалі лежать всі стали і чавуни.

Залізо - метал сріблясто-сіруватого кольору. Температура плавлення 1539 0С (точка А). Залізо феромагнітна до температури 768 0С, вище - Парамагнітна. Точка Кюрі позначається на діаграмі А2. Залізо відомо в двох поліморфних модифікаціях:

При перетворенні відбувається стиснення (приблизно на 1 %). Механічні властивості залежать від чистоти сплаву. Технічно чисте залізо (більше 98,8 % Fe) має характеристики 80 HB, Тимчасовий сопротівленіеB = 250 МПа, Дельта = 50 %.

Вуглець - металоїд, температура плавлення 3500 0С. Поліморфа. Графіт - у сірих чавунах. У сталях і білих чавунах вуглець знаходиться у вигляді Ц.

Розрізняють такі фази: рідкий сплав, ферит, аустеніт, цементит.

Ферит (Ф) - твердий розчин впровадження вуглецю (0,008 % при кімнатній температурі) і інших домішок в Альфа - Fe.Решетка ОЦК. М'яка, пластична, нетривка структурна складова. Механічні властивості аналогічні залозу.

Аустеніт (А) - твердий розчин впровадження вуглецю в Гамма - Fe змінної концентрації. Решітка ГЦК. Немагнітен, має високу пластичність (Дельта = 40.. 50 %), порівняно низьким межею плинності і міцності, твердість 160-180 HB.

Цементит (Ц) - хімічна сполука карбід заліза Fe - Fe3C, містить 6, 67 % С. Відрізняється великою твердістю (приблизно в 10 разів твердіше фериту) і значною крихкістю.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: