Матеріалознавство

Легуванням можна підвищити границю текучості, ударну в’язкість, міцність, пластичність, корозійну стійкість, прогартованість.

 

12.3. Загальна класифікація сталей

Кожному інженеру абсолютно необхідно знати класифікацію і маркування матеріалів, призначених для виготовлення деталей машин і конструкцій. До числа таких матеріалів відносяться метали та їх сплави, металеві і металокерамічні порошки, пластмаси, гума, стекло, кераміка, деревна і неметалеві речовини. Найширше розповсюдження як конструкційні матеріали в даний час отримали сталі та чавуни.

Стали, класифікують на групи за такими ознаками:

по хімічному складу;

по якості (по способу виробництва, по ступеню розкислення та вмісту шкідливих домішок);

за призначенням.

По хімічному складу. В залежності від кількості вуглецю сталі поділяють

на:

безвуглецеві, вміщують менше 0,01% С;

низько вуглецеві, тобто містять вуглецю менше 0,25%;

середньо вуглецеві, вміст вуглецю складає 0,25 0,60%

високо вуглецеві, в яких концентрація вуглецю перебільшує 0,60% Залежно від хімічного складу розрізняють сталі вуглецеві (ГОСТ 380-71,

ГОСТ 1050-75) і леговані (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

У свою чергу леговані сталі можуть бути:

низьколеговані вміст легуючих елементів до 2,5%

середньолеговані, в їх склад входять від 2,5 до 10% легуючих елементів;

високолеговані, які містять понад 10% легуючих елементів.

У залежності від хімічного складу сталі поділяють на структурні класи: доевтектоїдні та заевтектоїдні; феритні, мартенситні та  аустенітні (для легованих сталей).

По якості. Залежно від вмісту шкідливих домішок: сірки і фосфору –

сталі підрозділяють на:

сталі звичайної якості (група А) –  вміщують не більше 0,06% сірки і до

0,07% фосфору. Сталі звичайної якості є найбільш дешевими і уступають по механічним властивостям сталям інших класів, тому що мають збільшену ліквацію і кількість неметалевих включень. Їх використовують для невідповідальних деталей.

якісні сталі (група Б) –  до 0,035% сірки і фосфору кожного окремо. Якісні сталі по хімічному складу вуглецеві або леговані виплавляються киснево-конверторним або мартенівським способом з дотриманням жорст-

ких вимог до хімічного складу, умов плавлення і розливання. Їх викорис-

товують для більшості деталей машин і конструкцій.

високоякісні сталі (група В) –  до 0,025% сірки і фосфору кожного.

особливо високоякісні (група Г) –  до 0,025% фосфору і до 0,015% сірки.

Високоякісні сталі виплавляються в більшості в електричних печах, а особливо високоякісні з переплавленням, що гарантує високу чистоту,

 

точний хімічний склад і покращення механічних властивостей, однак ці сталі дорогі. Їх використовують для відповідальних деталей та в спеціальних галузях промисловості.

По способу виробництва якісні та сталі звичайної якості в залежності від розкислення поділяють на спокійні (сп) – повністю розкислені; киплячі (кп) – не розкислені та напівспокійні (пс) – розкислені частково. Під розкисленням сталі розуміють процес видалення з розплаву розчинених газів та газових домішок, що погіршує якість сталі.

За призначенням сталі поділяють на:

конструкційні, призначені для виготовлення будівельних і машинобудівних виробів.

інструментальні, з яких виготовляють ріжучий, вимірювальний, штамповий і інші інструменти. Ці сталі містять більше 0,65% вуглецю.

з особливими фізичними властивостями, наприклад, з певними магнітними характеристиками або малим коефіцієнтом лінійного розширення: електротехнічна сталь, суперінвар.

з особливими хімічними властивостями, наприклад, неіржавіючі, жаростійкі або жароміцні сталі.

 

 

Лекція 11

 

12.4. Характеристика сталей за призначенням

Загальні споживчі властивості вимагають від сталей певного комплексу механічних властивостей, які б забезпечували тривалу і надійну роботу матеріалу в умовах експлуатації і гарних технологічних властивостей. Необхідні технологічні та споживчі властивості, в основному, забезпечуються раціональним вибором хімічного складу, відповідною термічною обробкою і зміцненням. Як зазначено раніше за хімічним складом сталі поділяють на вуглецеві та леговані. З врахуванням призначення можна виділити конструкційні вуглецеві та конструкційні леговані сталі і відповідно інструментальні вуглецеві та інструментальні леговані. Далі дамо характеристику цих сталей.

 

 

12.4.1. Конструкційні вуглецеві сталі.

Ці сталі характеризуються високою пластичністю, зварюваністю, Вони використовуються без зміцнення термічною обробкою для невідповідальних цілей, чи зі зміцненням – для відповідальних деталей. В цих сталях міцність зростає пропорційно збільшенню вмісту вуглецю (числа в марці сталі).

Сталі звичайної якості (ГОСТ 380 – 88) зазвичай використовують для виготовлення гарячекатаного рядового прокату: балки, куточки, швелери, двотаври, листи, дріт; клепані та  болтові конструкції будівництва, деталі кроквяних конструкцій; мало навантажені деталі машин: сталі марок Ст2, БСт2, ВСт5 і т.п.

 

Якісні вуглецеві сталі (ГОСТ 1050 – 74) в  залежності від кількості вуглецю ці сталі застосовують:

-низьковуглецеві для виготовлення холодно штампованих деталей, болтів, гвинтів, гайок, пальців, валиків, крюків, метизів тощо: сталі марок   05,

10, 15, 20;

-середньовуглецеві – для виготовлення деталей, до яких ставляться вимоги високої міцності і в’язкості (осі, вали, гвинти, втулки, колінчасті вали, шайби), тому їх використовують після нормалізації, покращення, поверхневого  гартування сталі марок 30, 35, 45, 50;

-високовуглецеві  –  мають  збільшену  міцність,  зносостійкість  і  пружні властивості, однак вони не стійкі до динамічних і ударних навантажень. Їх використовують після гартування з відпущенням або нормалізації для деталей, що працюють в умовах тертя, вібрації: