4.5. Марки сталей
Сталью называется сплав железа ( Fe ) с углеродом ( С ) до 2,14 % . Углерод является основной примесью, от его содержания зависят механические и технологические свойства. С увеличением С увеличивается твердость и прочность, но уменьшается пластичность и вязкость.
Кроме этого затрудняется обработка давлением как в холодном так и в горячем состоянии, увеличивается трудоемкость механической обработки, ухудшается свариваемость.Наличие постоянных примесей Mn, Si, P, S обусловлено особенностями металлургического процесса выплавки стали. Для освобождения расплава от FeO, образующегося при плавке и ухудшающего свойства, вводят Мn и Si – раскислители. При этом содержание Мn не должно превышать 0,75 %,а Si – 0,35 %. Содержание их в таком количестве практически не оказывает влияния на механические свойства углеродистых сталей. Более высокое содержание примесей придает стали повышенную износостойкость.
Si, как и Мn повышают прочность и упругость стали при сохранении вязкости. Повышенное содержание Si до (2 – 4) %, увеличивает электросопротивление.
S и Р попадают как примеси в сталь при металлургическом процессе из исходных материалов (руд) и их содержание больше ( 0,06 –0,08 ) % каждой резко ухудшают ее качество.
Вредное влияние S связано с явлением красноломкости стали, т.е. с повышением хрупкости ( образовании трещин ) в горячем состоянии при ковке и прокате. Красноломкость является следствием образования S с Fe соединения ( эвтектики ), температура плавления которой 988 °С, что значительно ниже температуры плавления стали. При кристаллизации эвтектика располагается по границам зерен и плавится при нагревании заготовок при ковке или прокатке. Связь между зернами нарушается, сталь становится хрупкой. Красноломкость снижается введением в сталь Мn, образующего с S сульфид марганца, температура плавления которого 1620 °С.
Вредное влияние Р заключается в резком увеличении хрупкости стали, при обычной температуре, т.е.
в холодном состоянии. Это явление называется хладноломкостью. Оно возникает в результате того, что Р растворяясь в железе ( феррите ) существенно увеличивает его хрупкость при обычных температурах. С повышением содержания С вредное влияние Р существенно возрастает.Газы Н2, О2,, N2 содержатся в сталях в незначительных количествах, в зависимости от способа производства. Они ухудшают механические свойства стали. Вводимые в сталь легирующие элементы изменяют ее механические и технологические свойства. Для получения необходимых свойств, вводят такие элементы – Cr, Ni, W, Mo, V, Mn, Si, Nb, Ti, Al, Co, Си и др. Условное обозначение этих элементов приведено в таблице 12.
Сг – при содержании до 3 %, применятся для повышения твердости и прочности при одновременном незначительном повышении пластичности и вязкости, увеличение износостойкости. При содержании Сг более 13 %, сталь принимает коррозионную стойкость, а также магнитоустойчивость.
Ni – при содержании от 1 до 5 % придает стали прочность, высокую пластичность и вязкость. При более высоком процентном содержании повышается коррозионная стойкость, придаются немагнитные свойства.
W – при содержании до 1,5 %, повышает прочность и твердость стали. Способствует образованию мелкозернистой структуры. Повышенное содержание W, до 20 %, улучшает режущие свойства стали, повышает жаропрочность.
Мо – при содержании до 1 % повышает прочность, твердость, незначительно снижает пластичность и вязкость. Более высокое содержание Мо повышает красностойкость и жаропрочность.
V – в небольших количествах, от 0,1 до 2,5 %, повышает твердость, упругость, усталостную прочность, способствует образованию мелкозернистой структуры.
Nb и Ti при содержании до 1 % увеличивают коррозионную стойкость, придают мелкозернистую структуру, в целом улучшают механические свойства.
А1 – повышает твердость стали при химико-термической обработке (ХТО). При содержании (5–6) % придает окалиностойкостъ при высоких температурах.
В – в незначительных количествах (0,002–0,01) %, существенно увеличивает прокаливаемостъ стали, повышает ударную вязкость и жаропрочность стали.
В зависимости от химического состава, содержания постоянных примесей и вводимых легирующих элементов, все виды применяемых сталей можно классифицировать по пяти основным признакам, приведенным на схеме, рис. 37.
Конструкционные стали применяются для изготовления различных деталей машин и конструкций, работающих как в обычных условиях, так и в условиях требующих высокую прочность, пластичность, твердость, вязкость, упругость. Классификация сталей приведена на рисунке 38.
Инструментальные стали применяются для изготовления режущего, мерительного, штампового инструмента, литейных форм и др. Они обладают высокой твердостью и износостойкостью, красностойкостью и хорошей обрабатываемостью резанием. Классификация сталей приведена на рисунке 39.
Рис. 37. Общая классификация сталей
Рис. 38. Классификация конструкционных сталей
Рис. 39. Классификация инструментальных сталей
Стали и сплавы с особыми свойствами в группе машиностроительных материалов обладают высокими механическими свойствами при низких и высоких температурах, высокой коррозионной стойкостью, жаропрочностью, жаростойкостью, высокой контактной прочностью и износостойкостью. Все эти свойства получают в результате специального легирования и термической обработки (ТО) или химико-термической обработки (ХТО).
К высоколегированным сталям условно отнесены сплавы, содержание железа в которых более 45 %, а суммарное содержание легирующих элементов не менее 10 %, считая по верхнему пределу, при содержании одного легирующего элемента по нижнему пределу не менее 8 %.
В зависимости от основных свойств стали и сплавы подразделяются на группы:
· коррозионно-стойкие ( нержавеющие ) стали и сплавы, обладающие стой костью против электрохимической и химической коррозии ( атмосферной, щелочной, кислотной, соленой ), межкристаллической коррозией, коррозией под напряжением;
· жаростойкие ( окалиностойкие ) стали и сплавы обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550 °С, работающие в нагруженном или слабонагруженном состоянии;
· жаропрочные стали и сплавы, способные работать в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаропрочностью.
В зависимости от химического состава сплавы делятся по основному составляющему элементу на группы:
1. сплавы на железоникелевой основе, в которых суммарное содержание Ni и Fe более 65 % при приблизительном отношении Ni и Fe-1:1,5.
2. сплавы на никелевой основе, содержание Ni в которых не менее 55 %.
При применении специальных способов выплавки или их сочетании: вакуумно-индукционного, электронно-лучевого, плазменного, электрошлакового и вакуумно-дугового переплавов, сплавы дополнительно обозначают через тире соответственно: ВИ, ЭЛ, П.
Еще по теме 4.5. Марки сталей:
- 3| Стратегия развития марки
- 3| Анализ торговой марки
- РАЗВИТИЕ ИДЕНТИЧНОСТИ ТОРГОВОЙ МАРКИ
- 2| Функции марки
- 2| Имидж МАРКИ
- АРХИТЕКТУРА ТОРГОВОЙ МАРКИ
- 4.3. КОНКУРЕНЦИЯ В ПРЕДЕЛАХ МАРКИ
- 1| Знание марки: определение
- Локальные марки
- 3|Эмблема торговой марки
- Продвижение торговой марки компаний
- Элиминирование марки
- 1| Развитие понятия торговой марки