Углеродистые инструментальные качественные и выше качественных стали. Характеристика марки по стандарту. Примеры применения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Углеродистые инструментальные качественные и выше качественных стали. Характеристика марки по стандарту. Примеры применения

Обзор углеродистой стали

Сталь (от нем. Stahl) -- сплав (твёрдый раствор) железа с углеродом (и другими элементами), характеризующийся эвтектоидным превращением. Содержание углерода в стали не более 2,14 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

Учитывая, что в сталь могут быть добавлены легирующие элементы, сталью называется содержащий не менее 45 % железа сплав железа с углеродом и легирующими элементами (легированная, высоколегированная сталь). сталь углеродистый маркировка металлургия

Сталь -- важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей промышленности.

Классификация

В современной металлургии стали выплавляют главным образом из чугуна и стального лома. По типу сталеплавильного агрегата (кислородный конвертер, мартеновская печь, электрическая дуговая печь) сталь называется кислородно-конвертерной, мартеновской или электросталью. Кроме того, различают металл, выплавленный в основной или кислой (по характеру футеровки) печи; сталь при этом называется соответственно основной или кислой (например, кислая мартеновская сталь).

По химическому составу стали делятся на углеродистые (сталь40) и легированные (сталь 40Х). Углеродистая сталь наряду с Fe и С содержит Mn (0,1--1,0%) и Si (до 0,4%), а также вредные примеси -- S и Р; эти элементы попадают в С. в связи с технологией её изготовления (главным образом из шихтовых материалов). В зависимости от содержания углерода различают низкоуглеродистую (до 0,25% С), среднеуглеродистую (0,25--0,6% С) и высокоуглеродистую (более 0,6% С) стали. В состав легированных сталей, помимо указанных компонентов, входят так называемые легирующие элементы (Cr, Ni, Mo, W, V, Ti, Nb, Zr, Со и др.), которые намеренно вводят в стали для улучшения её технологических и эксплуатационных характеристик или для придания ей особых свойств; легирующими элементами могут служить также Mn (при содержании более 1%) и Si (более 0,8%). По степени легирования (по суммарному содержанию легирующих элементов) различают низколегированные (менее 2,5%), среднелегированные (2,5--10%) и высоколегированные (более 10%) стали. Легированные стали часто называются по преобладающим в ней компонентам (например, вольфрамовая, высокохромистая, хромомолибденовая, хромомарганцевоникелевая, хромоникелемолибденованадиевая).

По назначению стали делят на следующие основные группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов и др. изделий. Конструкционные стали могут быть как углеродистыми (до 0,7% С), так и легированными (основные легирующие элементы -- Cr и Ni). Название конструкционной стали может отражать её непосредственное назначение (котельная, клапанная, рессорно-пружинная, судостроительная, орудийная, снарядная, броневая и т.д.). Инструментальные стали служат для изготовления резцов, фрез, штампов, калибров и др. режущего, ударно-штампового и мерительного инструмента. Стали этой группы также могут быть углеродистыми (обычно 0,8--1,3% С) или легированными (главным образом Cr, Mn, Si, W, Mo, V). Среди инструментальных сталей широкое распространение получила быстрорежущая сталь. К сталям с особыми физическим и химическим свойствами относятся электротехнические стали, нержавеющие стали, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные, стали для постоянных магнитов и др. Для многих видов стали этой группы характерно низкое содержание углерода и высокая степень легирования.

По качеству стали обычно подразделяют на обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные. Различие между ними заключается в количестве вредных примесей (S и Р) и неметаллических включений. Так, в некоторых сталях обыкновенного качества допускается содержание S до 0,055--0,06% и Р до 0,05--0,07% (исключение составляет автоматная сталь, содержащая до 0,3% S и до 0,16% Р), в качественных -- не более 0,035% каждого из этих элементов, в высококачественных -- не более 0,025%, в особо высококачественных -- менее 0,015% S. Сера снижает механические свойства стали, является причиной красноломкости, то есть хрупкости в горячем состоянии, фосфор усиливает хладноломкость -- хрупкость при пониженных температурах.

По характеру застывания металла в изложнице различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь. Поведение металла при кристаллизации обусловлено степенью его раскисленности: чем полнее удалён из стали кислород, тем спокойнее протекает процесс затвердевания; при разливке малораскисленной стали в изложнице происходит бурное выделение пузырьков окиси углерода -- сталь как бы "кипит". Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей сталью. Каждый из этих видов металла имеет достоинства и недостатки; выбор технологии раскисления и разливки стали определяется её назначением и технико-экономическими показателями.

По структуре стали классифицируют на: доэвтектоидные- стали, содержащие до 0,8% С, структура состоит из феррита и перлита; эвтектоидные- стали, содержащие 0,8%С, структура таких сталей состоит только их перлита; заэктектоидные, с содержанием углерода 0,8-2,14%, в их структуре содержится перлит с цементитной сеткой.

Маркировка сталей.

Единой мировой системы маркировки стали не существует. В СССР проведена большая работа по унификации обозначений различных марок стали, что нашло отражение в государственных стандартах и технических условиях.

Автоматные стали маркируются буквой А (А12, А30 и т.д.).

Сталь конструкционная обыкновенного качества

Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и номером (Ст0, Ст1, Ст2 и т.д.). Спокойную сталь дополнительно обозначают буквами сп, полуспокойную -- пс, кипящую -- кп (например, СтЗсп, Ст5пс, 08кп). Буква Г в марке стали указывает на повышенное содержание Mn (например, 14Г, 18Г).

В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке -- ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В

Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

Качественными углеродистыми сталями являются стали марок: Сталь08; Сталь10; Сталь15 …; Также к этому классу относятся с повышенным содержанием марганца (Mn -- 0.7-1.0 %): Сталь 15Г; 20Г … 65Г, имеющие повышенную прокаливаемость.

Сталь -- слово «Сталь» указывает, что данная углеродистая сталь качественная. (В настоящее время слово "Сталь" не пишется, указывается только индекс и последующие буквы)

· Цифра -- указывает на содержание в стали углерода (С) в сотых долях процента.

Инструментальная сталь -- 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.

Подразделяется на:

· Инструментальную углеродистую;

· Инструментальную легированную;

· Инструментальную быстрорежущую.

Инструментальная углеродистая сталь

Изготовляется согласно ГОСТ 1435-74.

Инструментальная углеродистая сталь маркируется буквой У, что означает "углеродистая", и цифрой, показывающей содержание углерода в десятых долях процента. Если сталь повышенного качества, то в конце марки ставится буква А . Например: У12А содержит 1,2%С и является сталью повышенного качества.

Марки: У7, У8, У9, У10, У11,У12и У13.

Назначение: предназначены для изготовления инструмента (сверла, метчики, развертки, напильники и др.), работающего в относительно легких условиях резания (небольшие скорости, температура нагрева инструмента не выше 200оС). Недостаток углеродистых инструментальных сталей заключается в низкой теплостойкости, т.е. быстром разупрочнении при нагреве.

Инструментальная легированная сталь (в том числе штамповая)

Изготовляется согласно ГОСТ 5950-2000.

Марки: 9ХС, ХВГ, Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС и т.д.

Стали Х12МФ, Х12Ф1, 4Х5МФС относятся к разряду штамповых сталей.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента, Х- легированная хромом, В - легированная вольфрамом, Г - легированная марганцем. Количество хрома, вольфрама, марганца в стали определяется ГОСТом.

Инструментальная быстрорежущая сталь

Изготавливается согласно ГОСТ 19265-73.

Марки: Р18, Р6М5, Р9К5 и т.д.

Буквы и цифры в обозначении марок означают: Р - быстрорежущая, цифра - содержание вольфрама в десятых долях процента, М , К - легированная молибденом или кобальтом соответственно, их количество определяется ГОСТом.

Назначение: быстрорежущие стали наиболее характерны для режущих инструментов. Они сочетают в себе высокую теплоустойчивость (600-6500С в зависимости от состава и обработки), высокую твердость и износостойкость при повышенных температурах и повышенное сопротивление пластической деформации.

Сталь У10

Назначение

Сталь У10 применяется: для изготовления сердечников; игольной проволоки; инструментов, работающих в условиях, не вызывающих разогрева режущей кромки; инструмента для обработки дерева (ручных поперечных и столярных пил, машинных столярных пил, спиральных сверл); деталей штампов холодной штамповки (вытяжных, высадочных, обрезных и вырубных) небольших размеров и без резких переходов по сечению; калибров простой формы и пониженных классов точности; накатных роликов, напильников, слесарных шаберов; холоднокатаной термообработанной ленты толщиной от 2,5 до 0,02 мм, предназначенной для изготовления плоских и витых пружин и пружинящих деталей сложной конфигурации (клапанов, щупов, берд, ламелей, конструкционных мелких деталей, в том числе для часов, и т.д. (лента выпускается по ГОСТ 2283, ГОСТ 21996 и ряду специальных технических условий); термообработанной ленты толщиной 0,35-0,70 мм для изготовления голосовых язычков музыкальных инструментов; холоднокатаной термообработанной ленты толщиной 0,05-1,30 мм и плющеной термообработанной ленты толщиной 0,15-2,00 мм для изготовления пружинящих деталей и пружин, за исключением заводных; измерительных лент.

Размещено на Allbest.ru