Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [ 46 ] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

кси, НД ж/м


-80 -W

Рис. 8.5. Влияние фосфора на хладноломкость стали: 7-0.008% Р; 2-0,06% Р

вышении склонности стали к хрупкому разрушению.

Кислород и азот растворяются в феррите в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами). Кислородные включения вызывают красно- и хладноломкость, снижают прочность. Повышенное содержание азота вызывает деформационное старение. Атомы азота в холоднодеформированной стали скапливаются на дислокациях, образуя атмосферы Коттрелла, которые блокируют дислокации. Сталь упрочняется, становится малопластичной. Старение особенно нежелательно для листовой стали (0,1%С), предназначенной для холодной штамповки. Последствия старения-разрывы при штамповке или образование на поверхности полос скольжения, затрудняющих ее отделку

Водород находится в твердом растворе или скапливается в порах и на дислокациях. Хрупкость, обусловленная водородом, проявляется тем резче, чем выше прочность ма-тфиала и меньше его растворимость в кристаллической решетке. Наиболее сильное охрупчивание наблюдается в закаленных сталях с мартенситной структурой и отсутствует в аустенитных сталях.

Повышенное содержание водорода в стали при ее выплавке может приводить к фло-кенам. Флокенами называют внутренние

Для устранения хрупкости листы перед штамповкой подвергают волнообразному изгибу со слабым обжатием. При этой операции дислокации, отрываясь от окружающих их атмосфер, приобретают подвижность. Пластичность временно восстанавливается, и сталь хорошо штампуется.

надрывы, образующиеся в результате высоких давлений, которые развивает водород, выделяющийся при охлаждении в поры вследствие понижения растворимости. Фло-кены в изломе имеют вид белых пятен, а на поверхности-мелких трещин. Этот дефект обычно встречается в крупных поковках хромистых и хромоникелевых сталей. Для его предупреждения стали после горячей деформации медленно охлаждают или длительно выдерживают при температуре 250 °С. При этих условиях водород, имеющий большую скорость диффузии, не скапливается в порах, а удаляется из стали.

Наводороживание и охрупчивание стали возможны при травлении в кислотах, нанесении гальванических покрытий и работе в во-дородсодержащих газовых средах.

Случайные примеси-элементы, попадающие в сталь из вторичного сырья или руд отдельных месторождений. Из скрапа в сталь попадает сурьма, олово и ряд других цветных металлов. Сталь, выплавленная из уральских руд, содержит медь, из керченских-мышьяк. Случайные примеси в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние на вязкость и пластичность стали.

8.3. Углеродистые стали

На долю углеродистых сталей приходится 80% от общего объема. Это объясняется тем, что эти стали дешевы и сочетают удовлетворительные механические свойства с хорошей обрабатываемостью резанием и давлением. При одинаковом содержании углерода по обрабатываемости резанием и давлением они значительно превосходят легированные стали. Однако углеродистые стали менее технологичны при термической обработке. Из-за высокой критической скорости закалки углеродистые стали охлаждают в воде, что вызывает значительные деформации и коробление деталей. Кроме того, для получения одинаковой прочности с легированными сталями их следует подвергать отпуску при более низкой температуре, поэтому они сохраняют более высокие закалочные напряжения, снижающие конструкционную прочность.



Главный недостаток углеродистых сталей-небольшая прокаливаемость (до 12 мм), что существенно ограничивает размер деталей, упрочняемых термической обработкой. Крупные детали изготовляют из сталей без термического упрочнения-в горячекатаном или нормализованном состояниях, что требует увеличения металлоемкости конструкций.

По статической прочности (см. табл. 8.1 и 8.3) углеродистые стали относятся преимущественно к сталям нормальной прочности. Углеродистые конструкционные стали выпускают обыкновенного качества и качественные.

Углеродистые стали обыкиовениого качества. Это наиболее дешевые стали. В них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, так как они выплавляются по нормам массовой технологии.

Стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) выпускают в виде проката (балки, прутки, листы, уголки, трубы, швеллеры и т. п.), а также поковок. В зависимости от гарантируемых свойств их поставляют трех групп: А, Б, В.

Стали маркируют сочетанием букв «Ст» и цифрой (от О до 6), показывающей номер марки. Стали групп Б и В имеют перед маркой буквы Б или В, указывающие на их принадлежность к этим группам. Группа А в обозначении марки стали не указывается. Степень раскисления обозначается добавлением индексов: в спокойных сталях-«сп», полуспокойных-«ПС», кипящих «кп», например, СтЗсп, БСтЗпс, ВСтЗкп. Спокойными и полуспокойными производят стали Ст1-Ст6, кипящими-Ст1-Ст4 всех трех групп. Сталь СтО по степени раскисления не разделяют.

Стали группы А поставляют с гарантированными механическими свойствами (табл. 8.1). Химический состав не указывается.

ТАБЛИЦА 8.1. Механические свойства углеродистых сталей обыкновенного качества группы А

Сталь

6, %

Сталь

5, ?

Не менее

Не менее

>310

320-

420-

340-

500-

380-

Примечание. Механические свойства приведены для спокойных и полуспокойных сталей. В сталях Ст1кп -Ст4кп значения (на 10 - 20 МПа) и (на 10 МПа) меньше, а значения 8 (на 1 %) больше, чем в спокойных и полуспокойных сталях того же номера.

Из таблицы следует, что с увеличением номера марки повышается прочность и снижается пластичность стали.

Стали группы А используют в горячекатаном состоянии для изделий, изготовление которых не сопровождается горячей обработкой. В этом случае они сохраняют исходную структуру и механические свойства, гарантируемые стандартом.

Стали группы Б поставляют с гарантированным химическим составом (табл. 8.2). Механические свойства не гарантируются. Стали этой группы предназначены для изделий, изготовляемых с применением горячей обработки (ковки, сварки и термической обработки), при которой исходная структура и механические свойства не сохраняются. Для таких сталей важны сведения о химическом составе, необходимые для определения режимов горячей обработки.

Стали группы В поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их широко применяют для производства сварных конструкций. В этом случае важно знать исходные механические свойства стали,



ТАБЛИЦА 8.2. Массовая доля элементов (%) в углеродистых сталях обыкновенного качества группы Б

Сталь

Si в стали

Не более

БСтО БСт1 БСт2 БСтЗ БСт4 БСтЗ БСтб

П р и м е ч а 0,08% As; 0, 2. В сталях

< 0,23 0,06-0,12 0,09-0,15 0,14-0,22 0,18-0,27 0,28-0,37 0,38-0,49

ния: 1. В с Ю8% N. , выплавленнь

0,25-0,5 0,25-0,5 0,3-0,65 0,4-0,7 0,5-0,8 0,5-0,8

галях БСт1 I ix из керченск

0,05 0,05 0,07 0,07

зСтб допу4

их руд, д01

0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0,17 0,05-0,17

-кается не бо/ 1ускается до 0

0,12-0,3

0,12-0,3

0,12-0,3

0,12-0,3

0,15-0,35

0,15-0,35

ее 0,3% Сг; 15% As и 0,0

0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

0,3% Ni; 5% Р-

0,07 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04

0,3% Си;

так как они сохраняются неизменными в участках, не подвергаемых нагреву при сварке. Для оценки свариваемости важны сведения о химическом составе.

Стали этой группы выпускают марок ВСт1-ВСт5.

Механические свойства сталей группы В соответствуют нормам для аналогичных сталей группы А (см. табл. 8.1), а химический состав нормам для тех же номеров марок сталей группы Б (см. табл. 8.2). Например, сталь ВСт4сп имеет механические свойства, аналогичные стали Ст4сп, а химический состав - одинаковый со сталью БСт4сп.

Углеродистые стали обыкновенного качества (всех трех групп) предназначены для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагру-женных деталей машин и приборов. Этим сталям отдают предпочтение в тех случаях, когда работоспособность деталей и конструкций определяется жесткостью. Для них геометрические размеры часто оказываются такими, что их прочность заведомо обеспечивается Поэтому на выбор стали большое влияние оказывают не столько механические, сколько технологические свойства, прежде всего свариваемость и способность к холодной обработке давлением. Этим технологическим требованиям в наибольшей степени отвечают стали групп Б и В, номеров 1-4, благодаря чему из

них изготавливают сварные фермы, рамы и другие строительные металлоконструкции. Стали группы В, поставляемые по техническим условиям, имеют также и специализированное назначение: котло-, мосто- и судостроение. Стали Ст4 и особенно СтЗ (всех трех групп) широко применяют в сельскохозяйственном машиностроении (валики, оси, рычаги, детали, изготовляемые холодной штамповкой, а также цементируемые детали: шестерни, червяки, поршневые пальцы и т. п.).

Среднеуглеродистые стали номеров 5 и 6, обладающие большей прочностью, предназначены для рельсов, железнодорожных колес, а также валов, шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных и сельскохозяйственных машин. Некоторые детали из сталей групп Б и В подвергают термическому улучшению.

Углеродистые качественные стали. Эти стали характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Они поставляются в виде проката, поковок и других полуфабрикатов с гарантированным химическим составом и механическими свойствами (табл. 8.3). Маркируются двухзначными числами 05, 08, 10, 15, 20,...,85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 [ 46 ] 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65