Инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Инструментальные углеродистые, легированные и быстрорежущие стали





 

Инструментальная углеродистая сталь де­лится на качественную и высококачественную. Качественную сталь выплавляют в мартеновских печах, а высококачественную — в электрических.

Высококачественная сталь отличается от качественной меньшим содержанием серы и фосфора и, следовательно, имеет большую прочность и сопротивляемость ударным нагрузкам. Качественная сталь содержит не более 0,030 % серы и 0,035 % фосфора, а высо­кокачественная — не более 0,020 % серы и 0,030 % фосфора.

Качественная инструментальная углеродистая сталь имеет сле­дующие марки: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13. Буква У оз­начает — инструментальная углеродистая сталь, а цифры -— содер­жание углерода в десятых долях процента. Например, У11— качественная инструментальная углеродистая сталь с содержани­ем углерода 1,1 %, остальное — железо, другие элементы и при­меси.

Высококачественную инструментальную углеродистую сталь обозначают так же, как и качественную, но в конце марки ставят букву А — показатель высококачественной стали. Например, У7А — высококачественная инструментальная углеродистая сталь с содер­жанием углерода 0,7 %.

Сталь марок У7, У7А, У8, У8А, У8Г и У8ГА применяют для из­готовления инструментов, подвергающихся ударным нагрузкам: зубил, крейцмейселей, кернеров, молотков, отверток, пробойников, ножниц по металлу, пуансонов, матриц и т. п. (буква Г означает повышенное содержание марганца в стали марок У8Г и У8ГА по сравнению со сталью марок У8 и У8А). Сталь марок У9, У9А, У10 и У10А предназначена для изготовления инструментов, не подвер­гающихся сильным толчкам и ударам, но требующих высокой твер­дости: строгальных резцов, калибров, фасонных штампов, развер­ток, столярного инструмента и т. д. Из стали марок У11, У11А, У12, У12А, У13 и У13А делают особо твердые инструменты, работающие при определенной нагрузке или без нагрузки: напильники, шаберы, метчики, фрезы, волочильный инструмент и т.п.



Внастоящее время инструменты изготовляют чаще из инстру­ментальных легированных сталей, чем из углеродистых, так как они благодаря легирующим элементам (вольфраму, хрому, кобаль­ту, молибдену, ванадию, марганцу, кремнию и др.) обладают вы­сокой красностойкостью, износостойкостью, прочностью, твердос­тью и сопротивляемостью ударным нагрузкам.

Инструментальные легированные стали, по назначению разделяют на группы и подгруппы:

1.Сталь для режущего и измерительного инструмента:

а) неглубокой прокаливаемости — марок 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 11ХФ, 13Х, ХВ4, и В2Ф;

б) глубокой прокаливаемости — марок 9X1, X, 12X1, 9ХС, ХГС, 9ХВГ, ХВГ, ХВСГ, 9Х5ВФ, 8Х6НФТ и 8Х4ВЗМЗФ2.

2. Сталь для штампового инструмента:

а) для деформирования в холодном состоянии марок Х6ВФ, Х12,Х12ВМ, Х12М, Х12Ф1, 7ХГ2ВМ и 6Х6ВЗМФС;

б) для деформирования в горячем состоянии — марок 7X3, 8X3,5ХНМ, 5ХНВ, 5ХНВС, 5ХГМ, 4ХМФС, 4Х5В2ФС и др;

в) для ударного инструмента — марок 4ХС, 6ХС, 4ХВ2С, 5ХВ2С,6ХВ2Си6ХВГ.

В обозначении марок одна или две первые цифры означают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если пе­ред маркой цифры нет, то содержание углерода — примерно 1,0 %. Остальные обозначения — принятые для конструкционной легиро­ванной стали. Особую группу составляет высоколегированная быст­рорежущая сталь, которая является, самой распространенной инст­рументальной сталью. Она не теряет режущих свойств при нагре­ве до 600 °С. Инструмент, изготовленный из нее, способен резать металл со скоростями в четыре раза выше допустимых для угле­родистой инструментальной стали.

Инструментальная быстрорежущая сталь выпускается следующих марок: Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р6М5, Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р18К5Ф2, Р10К5Ф5, Р9К5, Р6М5К5, Р9К10 и Р9М4К8. В обозначении марки стали начальная буква Р обознача­ет быстрорежущую сталь (Р — начальная буква слова “рапид”, что значит быстрый). Цифры, стоящие за ней, показывают среднее со­держание вольфрама в процентах, другие буквы и цифры, если они имеются — содержание обозначенных легирующих элементов в про­центах. В обозначении марок стали не указывается содержание хрома (от 3 до 4,6 %), углерода (от 0,7 до 1,1 %) и молибдена (до 1 % включительно). Например, Р9Ф5 — быстрорежущая сталь, содержит 9 % вольфрама и5 % ванадия, остальное — железо, хром, углерод и другие примеси.

Сталь марок Р18 и Р12 служит для изготовления всех видов режущего инструмента, применяемого при обработке конструкци­онных материалов. Сталь марки Р12 по режущим свойствам почти не уступает стали марки Р18, а по износостойкости превосходит ее. Сталь марки Р9 используют для изготовления инструмента простой формы, применяемого при обработке конструкционных материалов, а сталь марки Р6МЗ — для изготовления инструмента небольших сечений, работающего с ударными нагрузками. Сталь марки Р6М5 применяют, для изготовления всех видов инструмента и в том числе резьбонарезного, работающего с ударными нагрузками.

Из стали марок Р18Ф2 изготовляют инструмент, применяемый при обработке материалов повышенной твердости и вязкости, из стали марок Р14Ф4 и Р9Ф5 — инструмент, работающий со снятием небольшой стружки.

Сталь марок Р18К5Ф2, Р9М4К8 Р10К5Ф5 и Р6М5К5 применя­ют для изготовления инструмента, предназначенного для обработки высокопрочных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Сталь марок Р9К5 и Р9КЮ используют для изготовления инстру­мента, предназначенного для обработки нержавеющих и жаропроч­ных сталей и сплавов, а также сталей повышенной твердости и вяз­кости.

Стали с особыми свойствами

 

В настоящее время выплавляется большое количество специ­альных сталей и сплавов, имеющих особые свойства. Это конструк­ционная сталь повышенной и высокой обрабатываемости резанием, высоколегированные коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаро­прочные стали и сплавы, теплоустойчивая сталь, прецизионные сплавы и др.

Выплавляемые специальные стали и сплавы в зависимости от основных свойств делятся на три группы:

I — коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химической и электрохимической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной и солевой), межкристаллитной коррозии и т. п.

II — жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в га­зовых средах при температуре более 500 °С и работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии.

III — жаропрочные стали и сплавы, способные работать в на­груженном состоянии при температуре нагрева более 500 °С и сохранять прочность и стойкость против химического, разрушения.

В зависимости от химического состава коррозионно-стойкие, жа­ростойкие и жаропрочные сплавы делятся на два класса:

1. Сплавы на железоникелевой основе — ХН35ВТ, ХН35ВТЮ, ХН32Т, ХН38ВТ, ХН25ВМАБ и др.

2. Сплавы на никелевой основе — ХН60Ю, ХН60ВТ, ХН65МА и др.

В наименовании марок сплавов цифры показывают содержание никеля в процентах, остальные буквы — наличие других элементов в данный марке, но количественный состав не указывается.

Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали, и сплавы широко применяются в промышленности. Например, из стали марок 08X13, 12X13 и 20X13 изготовляют изделия, подвергающиеся действию сла­боагрессивных сред (атмосферные осадки, водные растворы солей и т. п.); из стали марок 30X13 и 40X13 — режущий, мерительный и хирургический инструменты; из стали марок 12X17, 08Х17Т, 10Х14АГ15 и 10Х14П4НЗ — предметы домашнего обихода.

В судостроении наиболее широко распространена хромоникелевая сталь, содержащая хрома не менее 17 % и никеля не менее 7 %;. Меньшее содержание хрома может вызвать местную коррозию де­талей или конструкций, подвергающихся действию морской воды. Из стали с содержанием хрома менее 17 % (но не менее 13 %) из­готовляют судовые конструкции или детали, работающие в пресной воде или во влажной атмосфере.

Хромоникелевая сталь высокопластична, хорошо сваривается, но при нагреве свыше 500 °С (например, при сварке) склонна к межкристаллитной коррозии. Во избежание этого в состав стали вводят дополнительные легирующие элементы: титан или ниобий. В судостроении часто вместо дорогих цветных металлов исполь­зуют более дешевую коррозионно-стойкую (нержавеющую) сталь; из нее делают, например, арматуру и трубы, работающие в морской воде, влажной атмосфере или в среде пара; гребные винты; детали насосов, перекачивающих морскую воду или агрессивные среды и т. п.

Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы. марок 15X5, 08Х18Т1, 15Х18СЮ, 08Х20Н14С2, 09Х14Н16Б, 12Х18Н12Т, ХН78Т и др применяют для изготовления труб с температурой нагре­ва 600 °С и более; марок 40Х9С2, 40Х10С2М, 30Х13Н7С2, 55Х20Г9Н4 и 45Х22Н4МЗ — для изготовления клапанов двигателей; марок 12X13, ХН28ВМАБ, ХН70Ю и др.—для изготовления дета­лей турбин и котлов.

Жаропрочные стали и сплавы ма­рок 08X13, 12X13, 15X11МФ, 18Х12ВМБФР, ХН70ВМТЮБ, ХН70ВМТЮ ХН70ВМТЮФ и др.— для изготовления лопаток тур­бин; марок 09Х14Н16Б, 09Х16Н4Б, 09Х14Н19В2БР, 09Х16Н15МЗБ и др. — для изготовления труб пароперегревателей; марок 15Х12ВНМФ, 37Х12Н8Г8МФБ, ХН77ТЮР. и др.— для изготовления роторов и дисков турбин.

Теплоустойчивая сталь выдерживает длительное время нагруз­ку при высоких температурах нагрева, (до 600 °С) без изменения механических свойств и окисления.

В судостроении из жаростойкой, жаропрочной и теплоустойчи­вой сталей, жаростойкого и жаропрочного сплавов выполняют из­делия и детали, работающие при температуре 500—600 °С и выше: арматуру, трубы, лопатки и диски турбин, трубы котлов и паропе­регревателей, клапаны двигателей внутреннего сгорания и т.д.

 

Плакированные стали

Сталь, состоящая из двух или более слоев различных по свойст­вам металлов называется- плакированной. Если плакированная сталь состоит из двух слоев, то она называется двухслойной или биметаллом. Биметаллом она называется и при дву­стороннем плакировании одним и тем же металлом. Если плакированная сталь состоит из трех слоев различных по сво­им свойствам металлов, то она называется трехслойной или триметаллом.

Плакированные стали во многих случаях заменяют более доро­гие высоколегированные стали и цветные металлы. При этом надежность и долговечность изделий и конструкций не ухудшается, а расход дефицитных металлов и, следовательно, стоимость изде­лий и конструкции снижаются.

В судостроении наиболее широко применяют, нержавеющие двух­слойные стали. Из них изготовляют цистерны для питьевой, пресной и дистиллированной воды, танки нефтеналивных судов, некоторые части обшивки корпуса, гребные валы, судовые системы морской и пресной воды и т. п. Нержавеющую плакированную сталь можно применять вместо нержавеющей стали марок 20X13, 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и др если конструкции судна, изготовлен­ные из них, будут удовлетворять требованиям, предъявляемым к коррозионно-стойким.

В нержавеющих плакированных сталях в качестве основного слоя может служить углеродистая и низколегированная, стали (на­пример, марок С, ВСт3, 09Г2), в качестве плакирующего —нержавеющая­ сталь марок 20X13, 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т и др., а в некоторых случаях— цветные металлы (никель, титан, медь, латунь и др.)

Плакированные конструкционные стали должны обладать хо­рошими технологическими свойствами: хорошо свариваться, под­вергаться газовой и механической резке, гибке, правке и т. д. Это необходимо учитывать при подборе основного и плакирующего металлов.

Цветные металлы и их сплавы

Сплавы на медной основе

Цветные металлы составляют не более 10 % всех применяемых в промышленности. Это объясняется тем, что они, за исключением алюминия, реже встречаются в природе, труднее добываются и до­роже стоят, чем черные. Поэтому везде; где это возможно, цветные металлы стараются заменить черными металлами или пластмас­сами. Однако в ряде случаев осуществить это нельзя, так как цветные металлы обладают следующими ценными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью (золото, серебро, медь и алюминий); высокой коррозионной стойкостью (золото, серебро, платина, оло­во, свинец, медь, никель, титан); высокой пластичностью (медь, сви­нец, олово, алюминий, магний); низкой температурой плавления (ртуть, цезий, олово, свинец); высокой температурой плавления (вольфрам, тантал, молибден, ниобий); низкой плотностью (литий, магний, бериллий, алюминий и титан).

Кроме того, они способны образовывать сплавы, обладающие более высокими свойствами, чем входящие в них элементы. Имен­но этим объясняется их использование в электро- и радиотехнике, космической технике, самолетостроении и т. п.

В судостроении находят применение почти все цветные металлы в чистом виде или в виде сплавов. Рассмотрим некоторые группы металлов.

Медь — пластичный, хорошо обрабатывающийся давлением вхолодном и горячем состоянии металл. Наиболее ценными свойст­вами меди являются высокая электро- и теплопроводность, ρ=8,92т/м2 .

На свойства меди большое влияние оказывают примеси висму­та, свинца, серы, кислорода, фосфора, мышьяка, сурьмы и др. Мы­шьяк, сурьма и, особенно, фосфор снижают электропроводность. Содержание фосфора в меди недопустимо, если она идет на изго­товление электропроводников. Висмут, свинец и сера - вызывают красноломкость и хрупкость. Кислород при нагревании меди в при­сутствии водорода вызывает появление трещин, так называемую водородную болезнь.

Медь маркируется в зависимости от степени чистоты шестью основными марками: М00, МО, Ml, М2, МЗ, М4. Механические свойства меди изменяются при нагреве. Так, при на­греве до температур более 250 °С они резко ухудшаются. При по­нижении температуры до — 190 СС изменения механических свойств не происходит, поэтому медь можно использовать для изготовления изделий, эксплуатирующихся в условиях глубокого холода.

В судостроении чистую медь используют при изготовлении судовых электрокабелей, шин, контактных и токопроводящих дета­лей, а также труб судовых систем эксплуатирующихся при давлении до 25 МПа и температуре до 250°С. Медные трубы предназначены для подачи свежего и отработанного пара, пресной и морской воды, масла, топлива и.т. д.

В настоящее время для изготовления труб, работающих в усло­виях высоких температур, применяют медь марки М3р (р — раскис­ленная) . Применение чистой меди в промышленности ограничено вследствие ее низкой прочности, плохой обрабатываемости реза­нием, плохих литейных свойств, высокой стоимости и т. д. Медь используют в основном в виде сплавов с другими элементами, ко­торые лишены вышеперечисленных недостатков

Л а т у н ь — сплав меди с цинком. По химическому составу ее делят на простую и специальную а по назначению — на литейную и обрабатываемую давлением.

Литейные латуни поставляются в виде чушек и служат сырьем для получения латуней опреде­ленных марок, а также фасонных отливок, из которых изготовляют различную арматуру, работающую при тем­пературах до 250 °С, и детали, работающие в морской воде.

Простая латунь состоит из двух элементов: меди и цинка. Она содержит не более 37 % цинка, так как с увеличением его содер­жания увеличивается твердость и хрупкость латуни. Существует семь основных марок простой латуни: Л96, Л90, Л85, Л80, Л70, Л68, Л63. Буква Л обозначает латунь, а цифра — среднее содер­жание меди в процентах, остальное — цинк. Например, Л70 — прос­тая латунь, содержит 70 % меди и 30 % цинка. Литейная латунь имеет букву Л в конце марки. Латунь марок Л96 и Л90, содержа­щая наибольшее количество меди, называется томпаком, а марок Л85 и Л80 — полутомпаком; В судостроении применяют в основном четыре марки простой латуни: Л63, Л68, Л90 и Л96.

Специальная латунь кроме меди и цинка содержит легирующие элементы: алюминий, железо, олово, свинец, кремний, никель, мар­ганец и др., улучшающие ее свойства. Все латуни по наличию в них основного легирующего элемента, определяющего ее свойства, делятся на свинцовые, оловянные, марганцевые, кремнистые и др.

Марка специальной латуни состоит из букв и цифр. Первая бук­ва Л обозначает латунь, последующие буквы — легирующие эле­менты: О — олово, С — свинец, Ж — железо, Мц — марганец, Н — никель, К — кремний, А — алюминий. Первые две цифры, стоящие за буквенным обозначением, указывают среднее содержание меди, а последующие — содержание легирующих элементов в процентах. Для определения количества цинка необходимо из 100 % вычесть суммарное содержание меди и легирующих элементов в марке. На­пример, ЛАЖМц66-6-3-2 — специальная алюминиево-железо-марганцевая латунь, содержит 66 % меди, 6 % алюминия, 3 % желе­за, 2 % марганца и остальное до 100 % —цинка. В судостроении специальную латунь применяют довольно широко.

Медно-цинковые сплавы используют, также в качестве твердых припоев при паянии стали, меди и ее сплавов.

Припоем называется присадочный металл или сплав, применяемый для паяния. Мед­но-цинковые припои маркируются буквами ПМЦ, которые обозна­чают припой медно-цинковый, и цифрами, которые указывают со­держание меди в процентах (остальное цинк). Например, ПМЦ36 — припой медно-цинковый, содержит 36 % меди и 64 % цинка.

Наибольшее распространение получили припои марок ПМЦ36, ПМЦ48, ПМЦ54. Они имеют температуру плавления соответствен­но 800; 860 и 870 °С и обеспечивают удовлетворительную прочность соединений.

Бронзой называется сплав меди с оловом и другими элемен­тами, за исключением цинка. Бронзу делят в зависимости от нали­чия в сплаве олова на оловянную и безоловян­ную (специальную), а по назначению — на ли­тейную и деформируемую.

Оловянные бронзы имеют высокие литейные, антифрикционные свойства, хорошо обрабатываются резанием. Введение легирующих элементов (фосфора, цинка, свинца и никеля) способствует улуч­шению этих свойств. Фосфор, например, повышает антифрикцион­ные и литейные свойства, цинк — износостойкость. Свинец повы­шает плотность и улучшает обрабатываемость резанием, облегчая стружколомание. Никель способствует улучшению пластичности. Основными недостатками оловянных бронз являются их недоста­точная прочность и высокая стоимость, поэтому их применяют толь­ко в тех случаях, когда другие сплавы по своим свойствам непри­годны.

Безоловянные (специальные) бронзы — сплавы меди с алюми­нием, кремнием, марганцем, свинцом, бериллием и другими эле­ментами Они не содержат дефицитного олова и, следовательно яв­ляются более дешевыми, чем оловянные. В зависимости от содер­жания основного легирующего элемента безоловянные бронзы делятся на алюминиевые, бериллиевые, кремнистые, свинцовистые, марганцовистые и др.

Алюминиевые бронзы содержат до 11 % алюминия и имеют бо­лее высокие механические и антикоррозионные свойства, чем оло­вянные. Они обладают также высокой кавитационной стойкостью, теплопроводностью и морозостойкостью.

Бериллиевые бронзы - обладают высокой механической прочнос­тью износостойкостью, электропроводностью, коррозионной стой­костью в агрессивных средах, упругостью и немагнитностью.

Они предназначены для изготовления деталей приборов, элементов точ­ных и ответственных механизмов.

Кремнистые бронзы содержат легирующие элементы: никель, марганец, цинк, свинец. По механическим свойствам они прибли­жаются к сталям, обладают хорошими литейными и антикорро­зионными свойствами, упругостью и немагнитностью.

Марганцовистые бронзы высокопластичны и коррозионно-стойки, но имеют невысокую прочность. Эти бронзы сохраняют механи­ческие свойства при температуре нагрева до 400 °С.

Свинцовистые бронзы имеют высокие антифрикционные свойст­ва и применяются для изготовления вкладышей высоконагруженных подшипников скольжения.

Хромистые бронзы содержат до 1 % хрома. Они в 2—3 раза тверже электролитической меди, но менее электропроводны, чем медь (80 % от электропроводности меди). Кроме хрома, в эти брон­зы могут входить небольшие количества (до 0,1 %) кремния, се­ребра и других элементов.

Циркониевые бронзы содержат до 0,15 % циркония. Они обла­дают хорошей электропроводностью (до 96 % электропро-водности электролитической меди), а также высокими механическими и ан­тикоррозионными свойствами. Циркониевые бронзы сохраняют прочность при нагреве до 500 °С и легко поддаются холодной об­работке, штамповке и ковке.

Оловянно-никелевые бронзы — в них до 50 % олова заменено никелем. Они обладают высокой антикоррозионной стойкостью в различных средах, износостойки и хорошо обрабатываются.

 









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


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.