Качественные конструкционные стали - описание
Углеродистая качественная сталь выпускается марок 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп,10пс, 10, 11кп, 15пс и т.д.
Цифры в марке углеродистой качественной стали означают среднее массовое содержание углерода в сотых долях процента.
Из качественной углеродистой стали делают ответственные детали машин и механизмов, штамповки, калиброванные прутки, серебрянку – светлые, круглые прутки точных размеров со специальной отделкой поверхности.
Углеродистая инструментальная сталь выпускается следующих марок:
– качественная – У7, У8, У9 и т.д. до У13
– высококачественная – У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А и У13А.
Цифры стоящие после буквы У (углеродистая инструментальная), указывают содержание углерода в десятых долях процента (например, в стали У7 содержится 0,7% С);
буква Г – повышенное содержание марганца;
буква А указывает, что сталь высококачественная.
Инструментальную сталь используют для изготовления режущих, измерительных и других инструментов (зубил, молотков, отверток, ножей, ножниц, сверл,хирургических инструментов и др.).
В высококачественной стали содержится меньше серы, фосфора и других вредных примесей. Она лучше сопротивляется действию ударных нагрузок, имеет большую прочность.
Автоматная сталь ( с повышенным содержанием серы и фосфора) – углеродистая сталь специального назначения – маркируют буквой А, после которой следует цифра, показывающая среднее содержание углерода в сотых долях процента; буква Г – повышенное содержание марганца.
Например, А12, А20, А30, А35, А40Г.
Так как сера и фосфор придают стали хрупкость, поэтому автоматная сталь используется для изготовления малоответственных деталей, главным образом крепежных (втулки, болты и др.)
Легированные стали
Для обозначения легирующих элементов приняты следующие буквы:
Х – хром,
Н – никель,
Г – марганец,
С – кремний,
В – вольфрам,
М – молибден,
Ф – ванадий,
К – кобальт,
Т – титан,
Ю – алюминий,
Д – медь,
П –фосфор,
Р – бор,
Е – селен,
Ц – цирконий,
Б – ниобий.
Легированная сталь может содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства.
Для стали конструкционной легированной принята маркировка:
Первые две цифры указывают среднее массовое содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание углерода меньше 0,1%, то первая цифра ноль, например 06, 08.
Цифры следующие за буквами (указывающими легирующее элементы) – процентное массовое содержание этих элементов в стали. Если за буквой отсутствует цифра, то это значит, что сталь содержит данный элемент в количестве до 1,5%, кроме элементов, присутствующих в малых количествах (для комплексно-легированных сталей).
Например:
сталь 35Х обозначает хромовую сталь, в которой около 0,35% С и до 1,5% Cr;
сталь 45Г2 – марганцевую сталь с содержанием около 0,45% С и 2% Mn.
К конструкционным легированным сталям относятся:
1) цементируемые легированные стали (низкоуглеродистые и среднелегированные) получают, насыщая поверхность стали углеродом и подвергая ее термической обработке. Этим обеспечивается высокая поверхностная твердость и сохраняется прочность сердцевины металла.
Марки стали 15Х, 18ХГ, 25ХГМ и другие стали.
Эти стали предназначены для деталей, работающих в условиях трения, при высоких давлениях и ударных нагрузках (деталей автотракторной, автомобильной промышленности и др.)
2) Улучшаемые легированные стали (среднеуглеродистые и низколигированные) термически улучшают, подвергая закалке и высокому отпуску (500-600 С) для обеспечения необходимых свойств (прочности, пластичности, вязкости).
Марки стали 40ХС, 40ХФА, 50ХГ и другие стали.
Эти стали применяют для деталей, работающих с переменными и ударными нагрузками (валы, шатуны, зубчатые колеса и т.д.)
3) Высокопрочные легированные стали – это стали, имеющие предел прочности 180–200 кг/мм2. В качестве высокопрочных широкое применение получили стали с 0,45-0,50% С, дополнительно легированные Cr, Mo, W и V. После закалки и низкотемпературного отпуска предел прочности этих сталей достигает 200-220 кг/мм2 при сравнительно удовлетворительной пластичности и вязкости.
Такие стали находят применение в машино-, ракето- и самолетостроении. Инструментальная легированная сталь входит в группу среднелегированных сталей. Введение хрома, вольфрама, ванадия, молибдена, марганца, кремния, никеля придает инструментальным сталям высокую твердость, износоустойчивость, способность выдерживать высокие температуры, не теряя твердость, и другие ценные свойства.
По сравнению с ними углеродистые стали хрупки (особенно после закалки), поэтому, изготовленные из них режущие инструменты при нагреве ~ до 200 С теряют свою твердость.
Инструментальную легированную сталь делят на две группы:
группа I – стали для режущего и измерительного инструмента марок 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Х5Ф, 9Х5ВФ, 8Х4ВФ1; из инструментальных легированных сталей изготавливаю пилы, резцы, фрезы, метчики, развертки, сверла, клейма и др.
группа II – стали для штампованного инструмента марок 9Х, Х6ВФ, Х12, 5ХНМ, 5ХГМ, 6ХВТ и ряд других;
инструментальные штамповые стали применяют для изготовления горячих и холодных штампов, молотовых штампов, пресс-форм и т.д.
К инструментальным легированным сталям относится также быстрорежущая сталь, отличающаяся высокой твердостью и теплостойкостью.
Инструментальная быстрорежущая сталь входит в группу высоколегированных сталей. Установлены следующие марки быстрорежущей стали:
Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р9Ф5, Р9К10, Р18Ф2 и другие.
Быстрорежущие стали применяют при обработке широкого круга конструкционных материалов, для резьбонарезных инструментов, работающих с ударными нагрузками, для отделки материалов с абразивными свойствами (пластмасс, эбонита) и т.д.
Легированные стали специального назначения подразумеваются на две группы:
1) стали с особыми физическими свойствами,
2) стали с обычными химическими свойствами.
Стали с особыми физическими свойствами применяют для изготовления деталей машин и механизмов, обладающих этими свойствами. Так, в электротехнике для изготовления постоянных магнитов, электромагнитов, трансформаторов применяют сплавы, имеющие большую магнитную проницаемость. Для элементов электронагревательных устройств, реостатов нужны сплавы с высоким омическим сопротивлением. В приборах, где ферромагнитные материалы могут повлиять на точность показаний, применяются немагнитные сплавы. Все эти свойства стали приобретают за счет введения легирующих примесей. Они являются высоколегированными.
Стали и сплавы с высоким омическим сопротивлением состоят из хрома и никеля.
Их марки Х15Н60, Х20Н80 и др.
Магнитотвердые сплавы идут на изготовление постоянных магнитов.
Их марки 52КФ11, 52 Кф13 (первая цифра – содержание кобальта, цифра после буквы Ф – содержание ванадия в %).
Магнитомягкие сплавы марок 50 Н (50% Ni), З4НКМ, 38НС и др. используют для изготовления сердечников, трансформаторов, электромагнитов.
Немагнитные стали – являются заменителями цветных металлов в электромашиностроении. Применяются стали марок Н25, 55Н9Г9.
Износоустойчивые стали используются для изготовления рабочих элементов землеройных машин, шаровых мельниц и других сильно изнашивающихся деталей. К ним относятся высокмарганцовистые стали марки Г13. Существуют и другие сплавы с особыми физическими свойствами.
К группе сплавов с особыми химическими свойствами относятся высоколегированные коррозионностойкие, жаростойкие и жаропрочные стали.
Коррозионостойкие (нержавеющие) стали – это высокохромистые стали марок 12Х13, 20Х13, 30Х13 и другие. (первая цифра указывает на содержание углерода в десятых долях %, остальные – содержание хрома в %). Кроме хрома, в состав сталей вводятся никель, титан, ванадий (марки коррозионостойких сталей 10Х13Н3, 14Х17Н2 и другие.)
Жаростойкие (окалиностойкие) стали не окисляются при действии высоких температур и небольших нагрузок. Стойкость против окисления в этих сплавах создается за счет введения хрома, алюминия, кремния. Марки жаростройких сталей Х28, Х5, 1Х12 СЮ и др. Из них изготавливаются камеры сгорания, чехлы к термопарам, муфели.
Жаропрочные стали сохраняют прочность при высоких температурах и могут работать в этих условиях под действием больших нагрузок (детали реактивных двигателей, лопасти паровых и газовых турбин). Жаропрочные стали являются одновременно и жаростойкими. Марки жаропрочных сталей: ХН70ВМТЮ, ХН75МБТЮ и другие стали.
