Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конструкционная сталь

Конструкционная сталь

В обозначение марки стали цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Углеродистая качественная конструкционная сталь подразделяется на:

машиностроительные стали — для изготовления деталей машин, конструкций приборов;

автоматные — для неответственных деталей массового производства (мелкий крепеж и др.) изготавливаемых на станках-автоматах;

котельные — для изготовления котлов и сосудов, работающих под давлением и при температурах до 450 о С.

Заменители некоторых марок сталей:

Ст35 — Ст30, 40, 35Г;

Ст45- 40Х, Ст50, 50Г2.

Свариваемость: Ст08-Ст35 — свариваемость хорошая, Ст45 — свариваемость затруднена, котельные стали свариваиваются хорошо, автоматные — не применяются для сварки.

Легированная сталь

Марки стали: 09Г2, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ и т.д.

Марки стали 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД являются атмосферно коррозионно-стойкими (АКС), толщина металлоконструкций из АКС за 20-30 лет работы уменьшается в 2-3 раза меньше, чем толщина конструкций из обычной углеродистой и низколегированной стали.

Назначение: для изготовления корпусов вагонов железнодорожных, метро, трамвая, несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и других полевых машин и инженерных сооружений, работающих в условиях переменных динамических нагрузок и сезонных и суточных теплосмен.

Заменители некоторых марок стали: 09Г2С — 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С;

Свариваемость: сваривается без ограничений.

Легированная конструкционная сталь

В обозначении марки две первые цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Цифры, стоящие после букв указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифры означает, что содержание этого элемента до 1,5% (по верхнему пределу).

В зависимости от химического состава и свойствсталь делят на категории:

Назначение: различные улучшаемые детали; втулки, шестерни, обоймы, гильзы, диски плунжеры, другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости.

Заменители некоторых марок стали:

20Х — 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ;

30ХГСА — 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА;

40Х — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС.

Свариваемость: cварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур (требуется специальная технология сварки).

Марки стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х3МВФ,15Х5М, 15ХМ.

Назначение: предназначены для деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 600 0 С в течение длительного времени.

Свариваемость: ограниченно или трудносвариваемая.

Марки: ШХ15, ШХ4, ШХ15СГ, ШХ20СГ.

В обозначении марок стали буквы и цифры означают : Ш — подшипниковая; Х — легированная хромом; цифра — содержание хрома, СГ — легированная кремнием и марганцем.

Назначение: для изготовления деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения.

Заменители некоторых марок стали:

ШХ15 — ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ;

ШХ15СГ — ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.

Свариваемость: сваривается способом КТС

Марки стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.

Назначение: для работы в качестве пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов и аналогичных деталей.

Заменители некоторых марок стали:

65Г — 70, У8А, 70Г, 60С2А,9ХС,50ХФА, 60С2, 55С2;

50ХФА — 60С2А, 60ХГФА, 9ХС.

Свариваемость: рессорно-пружинная сталь не применяется для сварных конструкций.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь отличается содержанием углерода до 2,14% без наличия легирующих элементов, небольшим количеством примесей в составе, и небольшим содержанием магния, кремния и марганца. Это в свою очередь влияет на свойства и особенность применения. Она является основным видом продукции металлургической промышленности.

Состав

В зависимости от количества углерода, разделяют углеродистую и легированную сталь. Наличие углерода придает материалу прочность и твердость, а также уменьшает вязкость и пластичность. Его содержание в сплаве на уровне до 2,14%, а минимальное количество примесей, обусловленное технологическим процессом изготовления, позволяет основной массе до 99,5% состоять из железа.

состав углеродистой стали

Высокая прочность и твёрдость — вот что характеризует углеродистую сталь.

Примеси, которые постоянно входят в структуру углеродистой стали, имеют небольшое содержание. Марганец и кремний не превышают 1 %, а сера и фосфор находятся в пределах 0,1 %. Увеличение количества примесей характерно для другого типа стали, который называют легированным.

Читайте так же:
Что такое угол заточки ножа

Отсутствие технической возможности полного удаления примесей из готового сплава, позволяет входить в состав углеродистой стали таким элементам как:

  • водороду;
  • азоту;
  • кислороду;
  • кремнию;
  • марганцу;
  • фосфору;
  • сере.

Наличие этих веществ обусловлено методом плавки стали: конвертерным, мартеновским или другим. А углерод, добавляется специально. Если количество примесей, трудно отрегулировать, то корректируя уровень углерода, в составе будущего сплава, влияют на свойства готового изделия. При наполнении материала углеродом до 2,4 %, стали относят к углеродистым.

Характеристика

Характеристики и структуру металла меняют, используя термическую обработку, посредством которой, достигают нужной твердости поверхности или других требований для применения стальной конструкции. Однако, не все структурные свойства поддаются корректировке с помощью термических методов. К таким структурно-нечуствительным характеристикам относят жесткость, выраженную модулем упругости или модулем сдвига. Это учитывают при проектировании ответственных узлов и механизмов в различных сферах машиностроения.

В случаях, когда расчет прочности узла требует применения деталей малых размеров, способных выдержать требуемую нагрузку, применяют термическую обработку. Такое воздействие на «сырую» сталь позволяет увеличить жесткость материала в 2-3 раза. К металлу, который подвергают такому процессу, предъявляют требования по количеству углерода и других примесей. Называют эту сталь – повышенного качества.

Классификация углеродистых сталей

По направленности применения продукции, углеродистую сталь разделяют на инструментальную и конструкционную.

Последнюю из них используют для возведения различных строений и остовов деталей. Из инструментальных, изготавливают прочный инструмент для выполнения любых работ, вплоть до обработки металлов резанием. Применение металлических изделий в хозяйстве, потребовало выделить сталь в разные категории, обладающие специфическими свойствами: жаропрочную, криогенную и коррозионно-стойкую.

классификация стали углеродистой

По способу получения углеродистые стали делят на:

  • электростали;
  • мартеновские;
  • кислородно-конвертерные.

Различия структуры сплава обусловлены наличием разных примесей, характерных для того или иного способа плавки.

Отношение стали к химически активным средам, позволило разделить изделия на:

  • кипящие;
  • полуспокойные;
  • спокойные.

Содержание углерода делит сталь на 3 категории:

  1. заэвтектоидные, в которых количество углерода превышает 0,8 %;
  2. эвтектоидные, с содержанием на уровне 0,8 %;
  3. доэвтектоидные – менее 0,8 %.

Именно структура, является характерным признаком, при определении состояния металла. У доэвтектоидных сталей, структура состоит из перлита и феррита. У эвтектоидных – чистый перлит, а заэвтектоидные, характеризуются перлитом с примесями вторичного цементита.

При увеличении количества углерода, сталь повышает прочность и уменьшает пластичность. Большое влияние оказывается также на вязкость и хрупкость материала. При повышении процентного содержания углерода, уменьшается ударная вязкость и повышается ломкость материала. Не случайно, при содержании, на уровне более 2,4 %, металлические сплавы относят уже к чугунам.

По количеству углерода, в составе сплава, сталь бывает:

  1. низкоуглеродистая (до 0,29 %);
  2. среднеуглеродистая (от 0,3 до 0,6 %);
  3. высокоуглеродистая (более 0,6 %).

Маркировка

При обозначении углеродистых сталей обычного качества, используют буквы Ст, которые сопровождаются цифрами, характеризующими содержание углерода. Одна цифра показывает количество, увеличенное в 10, а две цифры – в 100 раз. При гарантии механического состава сплава, перед обозначением добавляют Б, а соблюдение химических составляющих веществ – В.

В окончании маркировки, две буквы показывают степень раскисления: пс – полуспокойного, кп – кипящего состояния сплавов. Для спокойных металлов этот показатель не указывают. Увеличенное количество марганца в структуре изделия, обозначают буквой Г.

При обозначении углеродистых сталей высокого качества, используемых при изготовлении инструментов, применяют букву У, рядом с которой прописывают число, подтверждающее количество процентов углерода в 10-кратном размере, независимо от того, будет оно двухзначным или однозначным. Для выделения сплавов повышенного качества, к обозначению инструментальных сталей добавляют букву А.

Примеры обозначения углеродистых сталей: У8, У12А, Ст4кп, ВСт3, Ст2Г, БСт5пс.

Производство

Изготовлением металлических сплавов занимается металлургическая промышленность. Специфика процесса получения углеродистой стали, заключается в переработке чугунных заготовок с уменьшением таких взвесей, как сера и фосфор, а также углерод, до требуемой концентрации. Различия методики окисления, посредством которой удаляют углерод, позволяет выделить различные виды плавки.

Читайте так же:
Смазка молибденовая в тубах

Кислородно-конвертерный способ

Основой методики был бессемеровский метод, который предусматривает продувку жидкого чугуна воздухом. Во время этого процесса, углерод окислялся и удалялся из сплава, после чего, чугунные слитки постепенно превращаются в сталь. Производительность данной методики высока, но сера и фосфор оставались в металле. Кроме того, углеродистая сталь насыщается газами, в том числе, азотом. Это улучшает прочность, но снижает пластичность, сталь становится более склонной к старению и изобилию неметаллическими элементами.

Учитывая низкое качество стали, получаемой бессемеровским методом, его перестали использовать. На замену пришел кислородно-конвертерный способ, отличием которого является использование чистого кислорода, вместо воздуха, при выполнении продувки жидкого чугуна. Использование определенных технических условий, при продувке, значительно снизило количество азота и других вредных примесей. В результате, углеродистая сталь, полученная кислородно-конвертерным способом, по качеству приближена к сплавам, переплавляемым в мартеновских печах.

Технико-экономические показатели конверторного способа подтверждают целесообразность такой плавки и позволяют вытеснить устаревшие методы изготовления стали.

Мартеновский метод

Особенностью способа получения углеродистой стали, является выжигание углерода из чугунных сплавов не только с помощью воздуха, но и за счет добавления железных руд и ржавых изделий из металла. Этот процесс обычно происходит внутри печей, к которым подводят подогретый воздух и горючий газ.

Размер таких плавильных ванн очень велик, они могут вмещать до 500 тонн расплавленного металла. Температура в таких емкостях поддерживается на уровне 1700 ºC, а выжигание углерода происходит в несколько этапов. Сначала, благодаря избытку кислорода в горючих газах, а когда образуется шлак над расплавленным металлом, посредством оксидов железа. При их взаимодействии образуются шлаки фосфатов и силикатов, которые, в дальнейшем удаляются и сталь приобретает требуемые по качеству свойства.

Плавка стали в мартеновских печах проходит около 7 часов. Это позволяет отрегулировать нужный состав сплава, при добавлении различных руд или лома. Углеродистая сталь давно изготавливается этим методом. Такие печи, в наше время, можно найти на территории стран бывшего Советского Союза, а также – в Индии.

Электротермический способ

Изготовить качественную сталь с минимальным содержанием вредных примесей, удается при плавке в вакуумных топках электродуговых или индукционных печей. Благодаря улучшенным свойствам электростали, удается изготовить жаростойкие и инструментальные сплавы. Процесс преобразования сырья в углеродистую сталь, происходит в вакууме, благодаря чему качество полученных заготовок, будет выше, относительно рассмотренных ранее методов.

Стоимость такой обработки металлов дороже, поэтому данный метод используют при технологической необходимости в качественном изделии. Для удешевления технологического процесса используют специальный ковш, который разогревают внутри вакуумной емкости.

Применение

Углеродистая сталь, благодаря своим свойствам, нашла широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно, в машиностроении. Использование в конструкторских расчетах способности металла сопротивляться нагрузкам и иметь высокие пределы усталости, позволяет изготавливать из углеродистой стали такие ответственные детали машин, как: маховики, зубчатые передачи редукторов, корпуса шатунов, коленчатые валы, поршни плунжерных насосов, технологическую оснастку для деревообрабатывающей и легкой промышленности.

круг стальной

Высокоуглеродистые стали с увеличенным количеством марганца, применяют для изготовления таких деталей, как пружины, рессоры, торсионы и подобные узлы, требующие упругости сплава. Инструментальные сплавы повышенного качества, широко применяют при производстве инструментов, которыми обрабатывают металлы: резцы, сверла, зенковки.

Использование углеродистой стали с низким и средним количеством содержания углерода, нашло применение при возведении металлических конструкций и коммуникаций. Специальные прокатные станы металлургических комбинатов изготавливают, постоянно пользующиеся спросом, различные профили:

  • уголки;
  • швеллеры;
  • трубы;
  • двутавры;
  • другие, в том числе заказные, виды профилей.

Во всех отраслях широко используется листовой прокат, который отличается размерами, качеством и толщиной изготавливаемых изделий.

Используя специфические свойства углеродистых сталей, их применяют в различных областях народного хозяйства. Знание специфики отличий тех или иных сплавов, позволит грамотно и технологично применить требуемый материал в нужном месте.

Читайте так же:
Чем отличается степлер мебельный от строительного

Общие сведения о сталях

Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380-81) в зависимости от гарантируемых характеристик подразделяется на три группы:

  • сталь группы А поставляется по механическим свойствам и изготавливается следующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;
  • сталь группы Б поставляется по химическому составу и изготавливается следующих марок: БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;
  • сталь группы В поставляется по механическим свойствам и химическому составу и изготавливается следующих марок: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, Вст5;

В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяется на категории:

  • сталь группы А — 1;2;3;
  • сталь группы Б — 1;2;
  • сталь группы В — 1;2;3;4;5;6.

Сталь всех групп с номерами марок 1;2;3 и 4 по степени раскисления изготавливается кипящей (наименее раскисленной и дешевой), спокойной (наиболее раскисленной и дорогой) и полуспокойной, с номерами марок 5 и 6 — спокойной и полуспокойной. Стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяются.

Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и степеней раскисления, в том числе с повышенным содержанием марганца, поставляется с гарантией свариваемости; поставка стали группы Б с гарантией свариваемости оговаривается в заказе.

В обозначении марок:

а) буквы Ст — сталь, цифры от 0 до 6 — условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств, например Ст0, Ст1.

б) буквы Б и В перед буквами Ст — группа стали; группа А не указывается, например Ст3, Б Ст3, Вст3.

в) буквы, добавляемые после номера марки, — степень раскиcления: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная, например Ст3кп, Ст3пс, Вст3сп.

г) цифры, добавляемые в конце обозначения марки, указывают на категорию стали, например Ст3пс2, Бст3кп2; 1-я категория в обозначении марки не указывается.

д) буква Г после номера марки стали обозначает повышенное содержание марганца, например Ст3Гпс.

Механические свойства стали должны соответствовать нормам, указанным в табл. 1.

Временное сопротивление sв , кг/см2

Предел текучести sт, кг/см2 для толщин, мм

Химический состав сталей обыкновенного качества приведен в табл. 2.

Массовая доля азота в стали — не более 0,008%,серы — не более 0,050%, фосфора — не более 0,040%, мышьяка — не более 0,08%.

Прокат для строительных конструкций изготавливается в соответствии с ГОСТ 27772-88 из сталей С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, С390, С390К, С440, С590, С590К, где буква "С" обозначает "сталь строительная", цифры условно обозначают предел текучести, "К" — вариант химсостава. Соответствие наименования сталей маркам сталей по действующим стандартам приведены в табл. 3.

Сталь углеродистая качественная конструкционная (ГОСТ 1050-74) поставляется по химическому составу и механическим свойствам. Марки стали: 05кп; 08кп; 08пс; 08; 10кп; 10пс; 10; 11кп; 15кп; 15пс; 15; 18кп; 20кп; 20пс;20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 58; 60.

В обозначении марок стали:

а) двузначные числа — среднее содержание углерода в сотых долях процента.

б) буква Г — повышенное содержание марганца (около 1%).

в) буквы кп — кипящая; пс — полуспокойная сталь. Отсутствие букв кп и пс обозначают спокойную сталь.

В сталях всех марок содержание серы не допускается более 0.04%, фосфора — не более 0.035% (в отличии от стали обыкновенного качества, где содержание серы допускается не более 0.05%, а фосфора — не более 0.04%).

Сталь легированная конструкционная (ГОСТ 4543-71) в зависимости от химического состава и свойств делится на категории: качественная; высококачественная — А; особо высококачественная — Ш.

В обозначении марок стали первые две цифры означают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы за цифрами означают: Р — бор; Ю — алюминий; С — кремний; Т — титан; Ф — ванадий; Х — хром; Г — марганец; Н — никель; М — молибден; В — вольфрам. Цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах. Отсутствие цифр означает, что в марке содержится до 1.5% этого легирующего элемента. Буква А в конце марки означает высококачественную сталь. Буквой Ш через тире в конце марки стали обозначается особовысококачественная сталь. Например в стали марки 09Г2С содержится углерода — 0.09%, марганца — 2%, кремния — до 1.5% или в стали 12Х18Н10ТА-Ш углерода — 0.12%, хрома — 18%, никеля — 10%, титана — до 1.5%, сталь особо высококачественная.

Читайте так же:
Перфоратор с повышенной энергией удара

Виды и свойства улучшаемых сталей

Во многих случаях от конструкционных сталей требуется оптимальное сочетание хорошей твёрдости с достаточной вязкостью сердцевины. Такой структурой обладают улучшаемые стали, как легированные, так и нелегированные. Их характерная особенность – содержание углерода в диапазоне 0,3…0,6%. Само улучшение представляет собой процесс комбинированной термической обработки, который включает закалку с последующим высоким отпуском, благодаря которому в структуре материала, наряду с аустенитом и мартенситом присутствует также значительное количество пластичного сорбита.

  • Сущность процесса улучшения
  • Используемые технологии
  • Прокаливаемость
  • Хладноломкость
  • Механические свойства после улучшения
  • Сферы применения

Классификация и марки улучшаемых сталей

По условиям эксплуатации такие стали используются для ответственных деталей зубчатых передач – шестерён, валов-шестерён, зубчатых колёс, которые функционируют в условиях как обычных, так и циклических знакопеременных нагрузок.

Эксплуатационная стойкость может быть достигнута сочетанием двух схем термической обработки: упрочнением поверхностного слоя (закалка, причём не только пламенная, но и электрическая, с применением токов высокой частоты) при пластично-вязком внутреннем слое, который является своеобразной подложкой для поверхностных объёмов.

  • Конструкционные среднеуглеродистые (35, 45) по ГОСТ 1060-2012;
  • Легированные (преимущественно хромом, никелем и/или молибденом) среднеуглеродистые конструкционные марок 18ХГТ, 45Х, 40ХН, 45ХНМ, 35ХМ по ГОСТ 4543-91;
  • Быстрорежущие типа Р9 или Р18 по ГОСТ 19265-73, применяемые для производства металлорежущей оснастки;
  • Рессорно-пружинные средней упругости, например, 65Г по ГОСТ 14959-2016, которые используются для изготовления катков опорно-поворотных устройств грузоподъёмных кранов, или пружинных шайб ответственного назначения.

Сущность процесса улучшения

На первой стадии процесса улучшаемое изделие подвергается отжигу, цель которого – снять возможные внутренние напряжения. Диапазон температур отжига колеблется от 680…720 0 С (для инструментальных сталей) до 800…900 0 С – для конструкционных. С ростом процентного содержания углерода температуру отжига снижают.

Закалка проводится при тех же режимах, что и для одностадийных упрочняющих операций термообработки (от 900 до 1200 0 С), но после закалки обязательно следует высокий отпуск, температура которого не должна быть ниже 500…700 0 С.

улучшаемые конструкционные стали

Термообработке поддаются улучшаемые конструкционные стали, для работы которых необходимо сочетание прочности и вязкости, что обеспечивает такая результирующая структурная составляющая как сорбит. Представляя собой зернистый перлит с наличием некоторого количества остаточного аустенита, структура сорбита обязательна именно в поверхностных и подповерхностных слоях.

Отпуск чаще всего производится на спокойном воздухе при температуре 580…650 0 С.

  • Среди эксплуатационных преимуществ процесса улучшения:
  • Максимально возможная твёрдость после закалки;
  • Высокая ударная вязкость;
  • Однородность свойств по всем направлениям;
  • Малая чувствительность к знакопеременным нагрузкам.

Важнейшее значение для соблюдения технологии улучшения имеет режим отпуска, влияющий на твёрдость детали. Отпуск пружинных сталей ведётся при 450…550°C, итоговая твёрдость не превышает 42…45 HRC. С повышением температуры отпуска до 550…650 0 С твёрдость достигает 62…65 HRC, что характерно для быстрорежущих сталей.

Закалка при улучшении обычно выполняется в печах, оснащённых опцией защитного газа. Защитный газ предотвращает окисление поверхности во время термообработки, что важно для высокотемпературных термических печей периодического действия.

Для некоторых видов улучшаемых изделий большое значение имеет время выдержки при температуре отпуска; увеличенное время выдержки будет соответствовать более высокой температуре.

улучшаемыми являются стали

В зависимости от марки стали в определенных температурных интервалах может возникать такое опасное явление, как отпускная хрупкость. Области отпускной хрупкости устанавливаются по данным марочников сталей.

Читайте так же:
Типы дефектов сварного шва при механизированной сварке

Используемые технологии

Преимущественное распространение получили три варианта улучшения:

  1. Закалка при повышенной температуре (в расплавленной соли или в горячем масле), которая способствует существенному снижению деформации деталей. Этот процесс используется в основном для легированных сталей и деталей с резкими перепадами сечений;
  2. Аустенитизация – вариант, реализуемых для изделий с тонкими профилями. Используется для большинства марок средне- или высокоуглеродистых сталей, а также для габаритных деталей, изготовленных из легированных сталей. Аустенитизация требует высокотемпературной закалки и выдержки, обычно в расплаве соли, но зато минимизирует риск искажения формы, а образующаяся структура не требует последующего отпуска;
  3. Закалка от обычных температур в воде или масле, но с последующим двухступенчатым отпуском: вначале при более высоких, а затем — при более низких температурах. Применяется для рессорно-пружинных сталей, у которых формирование сорбита отпуска затруднено.

Для улучшаемых инструментальных сталей вместо отпуска проводят отжиг, при этом температуру закалки (по сравнению с рекомендуемой) увеличивают на 20…30 0 С. Такую термообработку предусматривают после черновых металлорежущих операций.

Какая сталь – улучшаемая? Такой вопрос часто задают термисты, учитывая, что класс улучшаемых при термической обработке изделий чётко не выражен. По современным воззрениям, в расчёт преимущественно принимаются два критерия – прокаливаемость и хладноломкость.

Прокаливаемость

какая сталь улучшаемая

Каждая сталь имеет «предельный» размер сечения, выше которого невозможно достичь полной закалки (повышения твёрдости). Для обеспечения оптимальных свойств сечения требуется либо материал более высокого качества, либо повышение скорости охлаждения, возможно, даже с использованием охлаждающих сред с пониженной температурой (охлаждение в сплошном потоке).

Однако более высокая скорость закалки всегда увеличивает риск деформации или растрескивания, а быстрое охлаждение снижает ударную вязкость.

На прокаливаемость влияют следующие факторы:

  • Процентное содержание алюминия и азота. Некоторые углеродистые и низколегированные стали содержат более 0,3… 0,5 % алюминия (добавляется для раскисления), что снижает твёрдость после закалки. Таким же является и влияние азота;
  • Наличие неконтролируемой атмосферы внутри закалочной печи. В печах с защитной атмосферой прокаливаемость всегда повышается;
  • Наличие в химическом составе никеля и хрома, при высоких температурах закалки уменьшает глубину закалённого слоя, а при повышении скорости охлаждения способствует отпускной хрупкости. Чтобы сохранить требуемую сорбитную структуру, отпуск ведут при максимально возможных температурах. Если показатели твёрдости неудовлетворительны, прибегают к нагартовке в холодном состоянии.

Хладноломкость

Хладноломкость представляет собой явление пониженной пластичности материала при комнатных температурах. Опасность заключается в том, что внешне заготовка выглядит обычной, но при механической обработке коробится, а затем растрескивается. Особенно большой вред наносит хладноломкость деталям с тонкими рёбрами и полотнами, которые изготовлены из высокоуглеродистых сталей.

Для снижения эффекта хладноломкости требуется увеличить вязкость материала изделия. Критерием служит параметр интенсивности падения ударной вязкости, который называется температурой перехода из пластичного в хрупкое состояние. Обычно этот показатель составляет около -75°C. Падение вязкости с температурой происходит тем интенсивнее, чем больше углерода в стали.

На хладноломкость влияет также наличие мартенситной структуры, а также повышенный процент серы и фосфора в жимсоставе. Если изменить режим улучшения невозможно, следует либо заменить материал, либо конструктивным образом избавиться от участков, имеющих тонкие и острые кромки.

Механические свойства после улучшения

Для некоторых, наиболее употребительных марок сведены в таблицу:

Сферы применения

Улучшаемыми являются стали, из которых производят:

  • Ответственные детали тяжелонагруженных зубчатых и реечных передач, работающие в условиях ударных и реверсивных нагрузок;
  • Изделия с тонкими полотнами и поперечными сечениями, которые существенно разнятся по зонам;
  • Металлорежущий инструмент с острыми кромками, преимущественно из быстрорежущих сталей;
  • Контрольно-измерительные приспособления повышенной точности;
  • Средненагруженные рессоры и пружины.

Улучшению подвергают и другую продукцию из среднеуглеродистых сталей, для которых важно иметь сорбитную микроструктуру.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector