Классификация и маркировка легированных сталей. Легированные стали классификация и маркировка
XIIX. Стали конструкционные легированные: классификация, маркировка и применение
Легированные конструкционные стали применяются для наиболее ответственных и тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической обработке — закалке с последующим высоким отпуском в районе 550—680 °C (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность. Легирующие элементы — химические элементы, которые вносят в состав конструкционных сталей для придания им требуемых свойств. Ведущая роль легирующих элементов в конструкционных сталях заключается и в существенном повышении их прокаливаемости. Основными легирующими элементами этой группы сталей являются хром (Cr), марганец (Mn), никель (Ni), молибден (Mo), ванадий (V) и бор (В). Содержание углерода (С) в легированных конструкционных сталях — в пределах 0.25-0.50 %.
Две цифры вначале маркировки указывают на конструкционные стали (одна цифра — на инструментальные). Это содержание в стали углерода в сотых долях процента.
Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1 %.(А-азот, Р-бор, Ф-ванадий, Г-марганец, Д-медь, К-кобальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Х-хром, П-фосфор, Ч-редкоземельные металлы, В-вольфрам, Т-титан, Ю-алюминий, Б-ниобий)
Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра).
Буква А в конце маркировки — указывает на высококачественную сталь.
Например 38Х2Н5МА — это среднелегированная высококачественная хромоникелевая конструкционная сталь. Химический состав: углерод — около 0,38 %; хром — около 2 %; никель — около 5 %; молибден — около 1 %.
XIX. Стали инструментальные углеродистые: классификация, маркировка и применение
сталь с содержанием углерода от 0,7 % и выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.
Инструментальные стали делятся на четыре категории:
Пониженной прокаливаемости (преимущественно углеродистые)
Повышенной прокаливаемости (легированные)
Штамповые стали
Быстрорежущие
Выпускается по ГОСТ 1435-99 следующих марок: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А
ПРИМЕНЕНИЕ:
c У7, У7А Для обработки дерева ; У8, У8А, У8Г, У8ГА, У9, У9А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки ; У10А, У12А Для сердечников ; У10, У10А Для игольной проволоки ; У10, У10А, У11, У11А Для изготовления инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки ; У12, У12А Для метчиков ручных, напильников, шаберов слесарных; У13, У13А Для инструментов с повышенной износостойкостью при умеренных и значительных удельных давлениях
XX. Белые чугуны: получение, свойства, применение
Получение белого чугуна зависит от наличия в составе чугуна карбидо-образующих элементов и скорости охлаждения. Наличие марганца, хрома, ванадия, вольфрама, молибдена и ряда других элементов способствует образованию белого чугуна. Повышенные скорости охлаждения также способствуют образованию белого чугуна.
белый чугун обладает высокой твердостью (HB = 4500 – 5500 МПа), хрупок и практически не поддастся обработке резанием. Поэтому белый чугун имеет ограниченное применение, как конструкционный материал.
Белый чугун как конструкционный материал не применяется. Весь он идет на дальнейшую выплавку стали, поэтому называется иногда передельным чугуном
studfiles.net
Маркировка легированных сталей
Для определения точного химического состава легированных сталей необходимо пользоваться соответствующими ГОСТами и марочниками сталей.
Примеры маркировки:
30ХГС – конструкционная сталь, содержит 0,28 0,35 % С, в среднем 0,30 % С; 0,8 1,1 % Cr, в среднем 1,0 % Cr; 0,8 1,10 % Mn, в среднем 1,0 % Mn; 0,9 1,2 % Si, в среднем 1,0 % Si и соответствующее для качественной стали количество серы и фосфора ( 0,035 % S, 0,035 % Р).
30ХГС-Ш – конструкционная сталь, содержит 0,28 0,34 % С, в среднем 0,30 % С; 0,8 1,1 % Cr, в среднем 1,0 % Cr; 0,8 1,10 % Mn, в среднем 1,0 % Mn; 0,9 1,2 % Si, в среднем 1,0 % Si; сталь особовысококачественная, с минимальным содержанием вредных примесей ( 0,015 % S, 0,025 % Р).
12Х2Н4А – конструкционная сталь, содержит 0,09 0,15 % С, в среднем 0,12 % С; 1,25 1,65 % Cr, т.е. до 2 % Cr; 3,25 3,65 % Ni, т.е. до 4 % Ni; сталь высококачественная с содержанием 0,025 % S и 0,025 % Р.
7ХГ2ВМ – инструментальная сталь, содержит 0,68 0,76 % С, в среднем 0,7 % С; 1,5 1,8 % Сr, в среднем 1,0 % Cr; 1,8 2,30 % Mn, в среднем 2 % Mn; 0,55 0,90 % W, т.е. до 1,0 % W; 0,5 0,8 % Mo, т.е. до 1,0 % Мo; сталь качественная ( 0,025 % S и 0,025 % Р).
Х12М – инструментальная сталь, содержит 1,45 1,65 % С, т.е. более 1-го процента; 11,0 12,5 % Cr, в среднем 12 % Cr; 0,4 0,6 % Мо, т.е. до 1,0 % Мо; сталь качественная ( 0,025 % S и 0,025 % Р).
Некоторые марки легированной стали в соответствующих ГОСТах выделены в особые группыи обозначаются буквами, которые ставятся впереди:
Ш – шарикоподшипниковая сталь. Должна обладать высокой твердостью, чистотой по неметаллическим включениям и минимальной пористостью. Содержание углерода от 0,95 до 1,05 %. Обозначение содержания хрома в данной марке соответствует десятым долям процента. Шарикоподшипниковые стали: ШХ4, ШХ6, ШХ9, ШХ15, ШХ15СГ.
Пример: ШХ15СГ – содержит 0,95 1,05 % С, в среднем 1,0 % С; 1,3 1,65 % Cr, в среднем 1,5 % Cr, 0,4 0,65 % Si, т.е. до 1,0 % Si; 0,9 1,2 % Mn, в среднем 1,0 % Mn; 0,02 % S; 0,027 % Р.
Р – обозначает свойство стали – быстрорежущая (рапид – скорость). Быстрорежущие стали обладают высокой твердостью, прочностью, износостойкостью при высокой температуре. Содержание углерода в этих сталях 0,7 1,55 %. После буквы «Р» указывается содержание основного легирующего элемента данной стали – вольфрама (буквой не обозначается), в целых процентах. Во всех сталях данного типа содержится примерно 4 % хрома (также не обозначается в маркировке) и до 2 % ванадия. Быстрорежущие стали: Р9, Р18, Р6М5, Р18Ф2, Р14Ф4, Р18К5Ф2, Р10К5Ф5, Р9К10, Р9М4К8, Р8М3К6С, Р12Ф4К5.
Пример: Р18К5Ф2 – содержит 0,85 0,95 % С, т.е. до 1 % С, 17,5 19 % W, в среднем 18 % W; 5,0 6,0 % Со, в среднем 5 % Со; 1,8 2,4 % V, в среднем 2 % V; 3,8 4,4 % Cr, в среднем 4,0 % Cr; 0,03 % S; 0,03 % Р.
Существует группа сталей которые находят применение в качестве литейных сплавов. Обозначаются такие стали буквой Л, располагаемой в конце марки. К ним относят: 20ХГСФЛ, 08ГДНФЛ, 35ХН2МЛ, 10Х18Н9Л, 40Х24Н12СЛ, 110Г13Л.
Пример: 20Х20Н14С2Л – содержит не более 0,2 % С; 19,0 22,0 % Cr, в среднем 20,0 % Cr; 12,0 15,0 % Ni, в среднем 14,0 % Ni; 2,0 3,0 % Si, в среднем 2,0 % Si; 0,025 % S; 0,025 % Р, поставляется в литом состоянии.
110Г13Л (сталь Гадфильда– при низкой твердости обладает необычно высокой износоустойчивостью при трении с давлением и ударами). Содержит: 0,91,4 % С, в среднем 1,1 % С; 11,515,0 % Mn, в среднем 13,0 %Mn; 0,81,0 % Si; не более: 1,0 % Ni, 1,0 % Cr, 0,05 %S, 0,12 %P; поставляется в литом состоянии.
Нестандартные стали часто маркируют условно. Распространена маркировка завода «Электросталь». Выплавляемые на заводе стали обозначаются буквой Э, рядом ставится букваИ– исследовательская,П– пробная илиК. После букв ставится порядковый номер, например ЭИ415 (20Х3МВФ), ЭИ276 (Р3М3Ф3), ЭП213 (15Х17АГ14).
studfiles.net
Классификация и маркировка легированных сталей
В основу классификации легированных сталей заложены четыре признака:
- − равновесная структура;
- − структура охлаждения на воздухе;
- − химсостав;
- − назначение.
По равновесной структуре легированные стали подразделяются на доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные и ледебуритные и, следоватнльно, ферритные, феррито – перлитные, перлитные, перлито-цементитные. В ледебуритных сталях присутствует эвтектика (ледебурит), которая характерна для чугунов. Стали, легированные сильными аустенизаторами (C, Mn, Ni, Co, Cu), имеют расширенную γ -область и относятся к аустенитному классу. Стали, легированные сильными ферритообразующими элементами, относятся к ферритному классу (Cr, Mo, W, Ti и др.)
После нормализации (нагрев выше Асз и охлаждение на воздухе) легированные стали имеют следующие основные классы: ферритный, перлитный, мартенситный и аустенитный. Перлит может иметь структуру сорбита, тростита, бейнита в малолегированных сталях, мартенсита в легированных и аустенита (в высоколегированных).
По химсоставу стали классифицируются в зависимости от легирующих элементов: хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и многие другие. Легированные стали могут быть низколегированные (до 3% легирующих элементов), среднелегированные (от 3 до 10%), высоколегированные (от 10 до 50%).
Легированные стали, как и углеродистые, делятся по качеству в зависимости от содержания вредных примесей (S и P), газов (H, N, O), неметаллических включений, способа выплавки, мехсвойств.
Стали обычного качества (общего назначения) содержат фосфора и серы ~ до 0,035 и 0,04 %; качественные до 0,025% каждого элемента, высококачественные (до 0,015% и до 0,025%) и особовысококачественные ( до 0,01% каждого элемента).
По назначению стали классифицируются на:
а) конструкционные;
б) инструментальные;
в) стали и сплавы с особыми свойствами.
Маркировка легированных сталей осуществляется следующим образом. Первые одна, две, три цифры в начале марки обозначает содержание углерода (18Х2Н2 МФА, 110Г13ЧТЛА, 9ХВГСА). В конструкционных сталях углерод находится в сотых долях процента, в инструментальных – десятых долях про- центов. Буквы правее цифр углерода обозначают легирующие элементы: А – азот, Б – ниобий, В – вольфрам, Г – марганец, Д – медь, Е – селен, К – кобальт, Н – никель, М – молибден, П – фосфор, Р- бор, С – кремний, Т – титан, Ф – ва- надий, Х – хром, Ц – цирконий, Ч – редкоземельные металлы, Ю – алюминий. Цифра стоящая после буквы указывает содержание элемента в процентах. Если цифры не стоит, то это говорит о том, что содержание соответствующего легирующего элемента составляет приблизительно 0,9 – 1,5 %. Если цифры не стоит после Mo, V, N, P3M, Ti, Ta, Nb, Zn, то это означает, что этого элемента содержится 0,2 – 0,5%; после перечисленных элементов в других случаях ставится цифра, в том числе «1». Высококачественные стали в конце марки обозначаются буквой «А» (т.е. содержание S, P, H, N, O – регламентировано). Особовысококачественные стали в конце обозначаются буквой «Ш», что говорит о выплавке стали электрошлаковым переплавом. Буква «А» в середине марки стали свидетельствует о легированности стали азотом. Если буква «А» стоит в начале марки, то это обозначает, что сталь «автоматная», с повышенным S и P, для лучшей обрабатываемости на автоматических станках.
Качество этих «так называемых автоматных» сталей низкое. Если сталь легирована свинцом, то ее обозначают, например, АС35Г2, где А – «автоматная», С – легирована Рb, 35 – содержание углерода 0,35%, 2% – марганца. Шарикоподшипниковые стали (ШХ9, ШХ12, ШХ15…) маркируются бук- вой «Ш», Х – хром, цифры обозначают содержание хрома в десятых долях про- цента, т.е. 0,9; 1,2; 1,5. Содержание углерода равно 0,9 – 1,1%. К ним предъяв- ляются высокие требования по количеству неметаллических включений. Быстрорежущие стали, содержащие большое количество вольфрама, молибдена, ванадия, обозначаются буквой «Р», следующая цифра отражает содержание вольфрама. Например: Р18 – быстрорез, содержащий 18% вольфрама, Р9М3Ф3Т3А – быстрорез, содержащий 9% W, 3% Mo, 3% V, 3% Ti, A – высококачественная сталь.
Некоторые стали, изготавливаемые на заводах «Электросталь» в г. Элек- тросталь, «Спецсталь» в г. Златоуст, «Днепроспецсталь» в г. Запорожье и неко- торых других, обозначаются ЭИ, ЭП с порядковым номером разработки (ЭИ 962 – 11Х11Н2В2МФА, ЭП 33 – 10Х11Н23Т3МР и т.д.) Данные по таким ста- лям можно найти только в технических условиях (ТУ) заводов, МРТУ. Конструкционные стали составляют самую обширную группу материалов, которые идут на изготовление деталей машин, строительных конструкций. Они должны иметь высокие мехсвойства, быть долговечными, надежными. Высокие мехсвойства достигаются у «улучшенных» сталей (закалка с отпуском). Для повышения мехсвойств, увеличения закаливаемости и прокаливаемости стали легируют, микролегируют. Существенно сказывается на повышение мех- свойств измельченное зерно. Уменьшение содержания вредных приме- сей стали (S, P, N, H, O, Sb, As и др.) очень сильно влияет на повышение мех- свойств, эффективное средство против отпускной хрупкости 1 рода (~ 270 – 330°С) и 2 рода (~470 – 520°С). Во избежание охрупчивания при отпуске сталей необходимо предусмотреть быстрое охлаждение после отпуска в интервалах этих температур.
Тэги: классификация, легирования, маркировка, назначения, сталь
materiall.ru
Классификация и маркировка легированных сталей
Классификация и маркировка легированных сталей. Применение. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей.
План:
- Понятие «легированные стали»
- Назначение легирующих элементов
- Распределение легирующих элементов в стали.
- Принцип маркировки легированных сталей.
- Влияние элементов на полиморфизм железа
Легированные стали
Углеродистые стали не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам современной техникой: например, при увеличении нагрузок и при работе на больших скоростях необходимо, чтобы деталь имела высокие эксплуатационные свойства, значительно увеличивать размеры деталей. Кроме того, углеродистые стали обладают низкой коррозионной устойчивостью и стойкостью при повышенных температурах, имеют высокий коэффициент линейного расширения…. .
Значительно улучшает физико-механические и химические свойства сталей введение в их состав легирующих компонентов.
Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами, а стали – легированными.
Содержание легирующих элементов может изменяться в очень широких пределах: хром или никель – 1% и более процентов; ванадий, молибден, титан, ниобий – 0,1… 0,5%; также кремний и марганец – более 1 %. При содержании легирующих элементов до 0,1 % – микролегирование.
В конструкционных сталях легирование осуществляется с целью улучшения механических свойств (прочности, пластичности). Кроме того меняются физические, химические, эксплуатационные свойства.
Легирующие элементы повышают стоимость стали, поэтому их использование должно быть строго обоснованно.
Назначение легирующих элементов.
Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)oС. При большом его содержании ( выше 12 %) сталь становится нержавеющей.
Дополнительные легирующие элементы.
Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладоломкости (+20…-60 oС.
Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60)oС.
Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.
Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120oС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.
Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.
Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.
Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.
При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием. Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.
Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.
Распределение легирующих элементов в стали.
Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.
Растворение легирующих элементов в происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти атомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.
Изменение размеров решетки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.
В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d – электронную полосу.
В процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение d – электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обуславливающую металлические свойства карбидов.
При соотношении атомных радиусов углерода и металла более ^ образуются типичные химические соединения: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.
При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее ^ образуются фазы внедрения: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.
Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.
^
Качественные и высококачественные легированные стали
Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.
Обозначения легирующих элементов:
Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,
К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки),
Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,
П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,
Ю – алюминий, ^
Легированные конструкционные стали
Сталь 15Х25Н19ВС2
В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,
Если число не стоит, то содержание элемента не превышает ^
В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.
Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.
Легированные инструментальные стали
Сталь 9ХС, сталь ХВГ.
В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,
Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.
Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.
Быстрорежущие инструментальные стали
Сталь Р18
Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.
В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.
Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.
Шарикоподшипниковые стали
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС
Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.
Влияние элементов на полиморфизм железа
Все элементы, которые растворяются в железе, влияют на температурный интервал существование его аллотропических модификаций (А= 911oС, А=1392oС).
В зависимости от расположения элементов в периодической системе и строения кристаллической решетки легирующего элемента возможны варианты взаимодействия легирующего элемента с железом. Им соответствуют и типы диаграмм состояния сплавов системы железо – легирующий элемент (рис. 17.1)
Большинство элементов или повышают А и снижают А, расширяя существовавшие –модификации (рис.17.1.а), или снижают А4 и повышают А, сужая область существования – модификации (рис.17.1.б).
Рис. 17.1. Схематические диаграммы состояния Fe – легирующий элемент. а – для элементов, расширяющих область существования –модификации; б – для элементов, сужающих область существования –модификации
Свыше определённого содержания марганца, никеля и других элементов, имеющих гранецентрированную кубическую решетку, – состояние существует как стабильное от комнатной температуры до температуры плавления, такие сплавы на основе железа называются аустенитными.
При содержании ванадия, молибдена, кремния и других элементов, имеющих объемно-центрированную кубическую решетку, выше определённого предела, устойчивым при всех температурах является – состояние. Такие сплавы на основе железа называются ферритными.
Аустенитные и ферритные сплавы не имеют превращений при нагреве и охлаждении.
Контрольные вопросы.
- В чём различие между углеродистыми и легированными сталями?
- Какие легирующие компоненты увеличивают твёрдость и прочность стали?
- Какие легирующие компоненты улучшают химические свойства стали?
- Как маркируются легированные конструкционные стали?
- Как маркируются легированные инструментальные стали?
- Чем характеризуются основные марки быстрорежущей инструментальной стали?
- ***Какими свойствами обладает аустенитная сталь?
- ***Какие элементы делают сталь магнитной даже выше «точки Кюри»?
Продолжить практическую работу №1. Сдать отчёт. Защита.
bigpo.ru
