на тему: «Вуглецеві і леговані стали»
За якістю конструкційна сталь ділиться на три групи:
Сталь звичайної якості - сталь широкого споживання, йде для будівельних конструкцій, кріпильних деталей, листового прокату, заклепок, труб, арматури, мостів, профільного прокату.
Сталь підвищеної якості йде для паровозних і вагонних осей, бандажів, котлів, дроту і т.д.
Якісна сталь йде для деталей, що вимагають більш високої пластичності, опору удару, що працюють при підвищених тисках: для зубчастих коліс, труб, гвинтів, болтів, для деталей, що підлягають цементації, для зварних виробів.
Випускається по ГОСТ 1435-90 наступних марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А. Стандарт поширюється на вуглецеву інструментальну гарячекатану, ковану, калібрування сталь, серебрянку.
Застосування інструментальної вуглецевої сталі
Для обробки дерева: сокир, колуна, стамесок, доліт; пневматичних інструментів невеликих розмірів: зубил, обжімок, бойків; ковальських штампів; голкової дроту; слюсарно-монтажних інструментів: молотків, кувалд, борідок, викруток, комбінованих плоскогубців, острогубцев, бічних кусачок і ін.
У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А
Для виготовлення інструментів, що працюють в умовах, що не викликають розігріву ріжучої кромки; обробки дерева: фрез, зенковок, поковок, сокир, стамесок, доліт, пив поздовжніх і дискових; накатних роликів, плит і стрижнів для форм лиття під тиском олов'яно-свинцових сплавів. Для слюсарно-монтажних інструментів: обжімок для заклепок, Кернер, борідок, викруток, комбінованих плоскогубців, острогубцев, бічних кусачок. Для калібрів простої форми і знижених класів точності; холоднокатаної термообробленою стрічки товщиною від 2,5 до 0,02 мм, призначеної для виготовлення плоских і кручених пружин і пружних деталей складної конфігурації, клапанів, щупів, Берд, ламелей двоільних ножів, конструкційних дрібних деталей, в т. ч. для годин і т . д.
Для голкової дроту.
У10, У10А, У11, У11А
Для виготовлення інструментів, що працюють в умовах, що не викликають розігріву ріжучої кромки; обробки дерева: пив ручних поперечних і столярних, пив машинних столярних, свердел спіральних; штампів холодного штампування (витяжних, висадочних, обрізних і вирубних) невеликих розмірів і без різких переходів по перетину; калібрів простої форми і знижених класів точності; накатних роликів, напилків, Шабер слюсарних і ін. Для напилків, Шабер холоднокатаної термообробленою стрічки товщиною від 2,5 до 0,02 мм, призначеної для виготовлення плоских і кручених пружин і пружних деталей складної конфігурації, клапанів, щупів, Берд, ламелей двоільних ножів , конструкційних дрібних деталей, в т. ч. для годин і т. д.
Для мітчиків ручних, напилків, Шабер слюсарних; штампів для холодного штампування обрізних і вирубних невеликих розмірів і без переходів по перетину, холодновисадочні пуансонів і штемпелів дрібних розмірів, калібрів простої форми і знижених класів точності.
Для інструментів зі зниженою зносостійкістю при помірних і значних питомих тисках (без розігріву ріжучої кромки); напилків, лез для гоління і ножів, гострих хірургічних інструментів, шаберов, гравірувальних інструментів.
До недоліків вуглецевої сталі відносяться:
- відсутність поєднання міцності і твердості з пластичністю;
- втрата твердості і ріжучої здатності при нагріванні до 200 ° C і втрати міцності при високій температурі;
- низька корозійна стійкість в середовищі електроліту, в агресивних середовищах, в атмосфері і при високих температурах;
- низькі електротехнічні властивості;
- високий коефіцієнт теплового розширення;
- збільшення ваги виробів, подорожчання їх вартості, ускладнення проектування внаслідок невисокої міцності цієї стали.
Легованої називається сталь, в якій поряд зі звичайними домішками є леговані елементи, різко поліпшують її властивості: хром, вольфрам, нікель, ванадій, молібден і ін. А також кремній і марганець у великій кількості. Домішки вводяться в процесі плавки.
За хімічним складом (ГОСТ 5200) легована сталь ділиться на три групи:
- низколегированная сталь - не більше 2,5% домішок;
- високолегована - понад 10%.
Легована сталь володіє найціннішими властивостями, яких немає у вуглецевої сталі, і не має її недоліків. Застосування легованої сталі підвищує довговічність виробів, економить метал, збільшує продуктивність, спрощує проектування і тому в прогресивної техніки набуває вирішального значення. За призначенням леговані стали ділять зазвичай на конструкційні стали, інструментальні стали і стали з особливими властивостями (електротехнічні, нержавіючі, жароміцні і ін.).
Конструкційна легована сталь ділиться на якісну, високоякісну А і особовисококачественная Ш (електрошлакового переплаву).
Залежно від основних легуючих елементів ця сталь підрозділяється на групи:
Марганцева сталь після відповідної хіміко-термічної обробки набуває високу твердість, не знижуючи пластичності. Обробляється краще, ніж вуглецева. У виробництві широко застосовується сталь марок 15Г, 20Г, 30Г і ін. Висока зносостійкість.
Хромонікелева сталь є однією з найпоширеніших конструкційних сталей, так як після термообробки набуває високу твердість, міцність, пружність і опір ударним навантаженням; її марки - 20ХНА, 12Х2Н4А, 12ХН3А
Хромокремністая сталь має високу твердість і пружність після термічної обробки і широко застосовується для виготовлення ресор і пружин.
Хромомарганцевих сталь частково замінює хромонікелевим (в цілях економії нікелю). Широко застосовується сталь марок 20ХГ, 20ХГР, 40ХГР, 30ХСС, 18ХГТ; остання йде для автомобільних деталей.
Хромомарганцевокремністая сталь (хромансиль) є замінником хромомолібденових сталей. При малому вмісті вуглецю добре штампується і зварюється. Марка - 25ХГСД, 14ХГСА, 30ХГСА.
Хромованадіева сталь має високу міцність, пластичність, твердість, пружність. Сталь марки 50ХВА йде для відповідальних пружин, марки 15ХФ - для валів, шестерень, муфт.
Хромомолібденова сталь має високу пластичність і гарну зварюваність, багато хто з цих сталей теплостійкі при температурах 400-500 ° C. Сталь марок 30ХМА служить для виготовлення роторів, осей, зубчастих коліс.
Хромонікелевольфрамовая і хромонікелемолібденових стали призначаються для навантажених деталей машин, зубчастих коліс, колінчастих валів, високонавантажених шатунів. Марки цієї стали - 30ХНВА, 40ХНВА, 40ХНМА, 25Х2Н4ВА.
Інструментальна легована сталь. Ця сталь йде для виготовлення різного інструмента: ударно-штампового, вимірювального, ріжучого. Вона має ряд переваг перед інструментальної вуглецевою сталлю. Штампи з вуглецевої сталі мають високу твердість і міцністю, але погано пручаються удару. Мітчики, розгортки та інші довгі і тонкі інструменти з вуглецевої сталі при загартуванню виходять крихкими, вони ненадійні в роботі і часто ламаються.
Ріжучий інструмент - різці, фрези, свердла з вуглецевої сталі при незначному нагріванні (близько 200 ° C) втрачають свою твердість, тому застосування їх при обробці металу з великою швидкістю різання неможливо. При введенні певних легуючих домішок сталь набуває красностойкость, зносостійкість, отримує глибоку прокаліваемость; вона має високу міцність, твердість і добре протистоїть ударних навантажень.
В окрему групу виділяють швидкорізальні стали. Вони застосовуються для виготовлення ріжучого інструменту - різців, свердел, фрез. Найважливіші властивості цієї сталі - висока твердість і красностойкость до 600 ° C (такий нагрів викликається високою швидкістю різання). Завдяки застосуванню швидкорізальної сталі підвищується стійкість інструменту і збільшується продуктивність обробки. Найважливішими легирующими елементами є вольфрам (в кількості не менше 9%), ванадій (1-2%), хром (не менше 4%). Крім того, в швидкорізальної сталі можуть перебувати молібден, кобальт і в невеликій кількості - нікель.
Застосування інструментальних легованих сталей
Деталі, що працюють під великим тиском (до 1400-1600 МПа). Чи не застосовується для зварних конструкцій. Різанням - у гарячекатаному стані. Сталь схильна до відпускної крихкості. Профілювання ролики складної форми, еталонні шестерні, накатні плашки, секції ковальських штампів складної форми, складні диропрошівние матриці і пуансони вирубних і просічних штампів зі складною конфігурацією робочих частин, пуансони і матриці холодного видавлювання, що працюють при високому тиску.
Дрібні молотові штампи, великі (перетином більш 200 мм) молотові і пресові вставки при гарячому деформуванні конструкційних сталей і кольорових сплавів в умовах великосерійного і масового виробництва, прес-форми лиття під тиском алюмінієвих, цинкових і магнієвих сплавів.
Інструмент гарячого деформування на кривошипних пресах і горизонтально кувальних машинах, що піддаються в процесі роботи інтенсивному охолодженню (як правило, для дрібного інструменту), прес-форми лити під тиском мідних, ножі для гарячого різання, що охолоджуються водою.
Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8, Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р10М4К14, Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2
Дискові фрези, свердла розгортки, зенкери, мітчики, протягання, фрези черв'ячні, кінцеві, дискові, долбяки, шевери.
Легована сталь з особливими фізичними та хімічними властивостями.
До групи сталей з особливими фізичними та хімічними властивостями відносяться: магнітні і немагнітні, що володіють високим електричним опором, особливими тепловими властивостями, нержавіючі жароміцні і окалиностійкі. У такій стали особливо потребує авіаційна промисловість, електротехнічна, турбінна, хімічна промисловість, ракетна техніка та ін.
Магнітні сплави і сталі. Ці сплави і стали широко застосовуються для виготовлення постійних магнітів, сердечників трансформаторів, електровимірювальних приладів, електромагнітів. Магнітна сталь ділиться на дві групи, що різко відрізняється за магнітними властивостями: магнітотверді і магнитомягкие.
Магнітотверді сплави і стали застосовуються для виготовлення постійних магнітів. Сталь для постійних магнітів позначається буквою Е. Вона містить високий відсоток хрому або кобальту. Згідно ГОСТ 6862, встановлено такі марки цієї стали: ЕХ, ЕХ3, Е7136, ЕХ9К15М.
Магнитомягкие сплави і стали повинні мати дуже високою магнітопроніцаемостью. Їх цих сталей і сплавів роблять сердечники трансформаторів, електровимірювальних приладів, електромагнітів. Позначається електромагнітна сталь буквою Е. Марки її: Е1, Е2, Е3, Е4, Е1АА. Вона містить високий відсоток кремнію. Ця сталь йде для виготовлення магнітопроводів, роторів, статорів.