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

процента (ГОСТ 1050-74). Например, сталь 10 содержит в среднем 0,10% С, сталь 45 - 0,45% С и т. п.

Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие с индексами соответственно «пс» и «кп». Химический состав спокойных сталей приведен в табл. 8.3. Кипящими производят стали 05кп, 08кп, 10кп, 15кп, 20кп, полуспокойными-08пс, Юпс, 15пс, 20пс. В отличие от спокойных кипящие стали практически не содержат кремния (не более 0,07%), в полуспокойных его количество ограничено 0,17%.

ТАБЛИЦА 8.3. Свойства углеродистых качественных сталей (ГОСТ 1050-74)

Продолжение табл. 8.3

Массо-

Свойства после

НВ (после

Сталь

нормализации

KCU, МДж/

доля

углерода, %

<0,2

0,05-0,12

1310

0,07-0,14

1430

0,12-0,19

1490

0,17-0,24

1630

0,22-

1700

0,3 0,27-0,35

1790

0,32-

2070

0,37-

2170

IS 7(1

0,45

0,42-

2290

1970

0,47-

2410

2070

0,55

0,52-0,6

2550

2170

0,57-0,65

2550

2290

0,62-0,7

2550

2290

0,67-0,75

2690

2290

0,72-0,8

1100

2850

2410

0,77-0,85

1100

2850

2410

0,82-0,9

1150

1000

3020

2550

Сталь

60Г 65Г 70Г

Массовая доля

углерода, %

0,57-0,65

0,62-0.7

0,67-0,75

Свойства после нормализации

<в «0,2

710 750 800

420 440 460

2690

НВ (после отжига)

кси,

МДж,

2290

2850 2290 28502290

Примечания: 1. В сталях допускается не более 0,8% Мп (кроме сталей 60Г, 70Г, в которых до 1,2% Мп); 0,37% Si; 0,04% S; 0,035% Р; 0,25% Ni; 0,25% Сг; 0,25% Си; 0,08% As.

2. Нормы механических свойств относятся к стальным заготовкам с поперечным сечением до 80 мм.

3. Механические свойства для сталей 75, 80, 85 гарантируются после закалки и среднего отпуска при температуре 480 °С.

4. Ударная вязкость сталей 25 - 50 определяется после улучшения - закалкн и высокого отпуска при температуре 600 °С.

5. Здесь и далее твердость приведена в мега-паскалях.

В соответствии с ГОСТ 1050-74 качественные стали производят и поставляют без термической обработки (горячекатаными, коваными), термически обработанными и нагартованными. Механические свойства гарантируются после нормализации (см. табл. 8.3), а также по требованию потребителя после закалкн и отпуска, нагартовки или термической обработки, устраняющей на-гартовку-отжига или высокого отпуска.

Качественные стали находят многостороннее применение в технике, так как в зависимости от содержания углерода и термической обработки обладают разнообразными механическими и технологическими свойствами.

Низкоуглеродистые стали по назначению подразделяют на две подгруппы.

1. Стали 05, 08, 10-малопрочные, высокопластичные; из-за способности к глубокой вытяжке их применяют для



Рис. 8.6. Зависимость механических свойств стали 40 от температуры отпуска (а), диаметра заготовок (б). Отпуск при 580 °С

кси.

НВ Щб, 6g.Bo,

.МПа

7.6 -ШО - во -1600 -

-3000

70 -60

0.8 - гооо

0>

- wo -

- то -

зоу 600 wooV го\- ш

woo -

50 -1000 -- BOD -

- гоо


гоо 300 WD SDOf.C а)

холодной штамповки различных изделий (см. п. 9.2). Без термической обработки в горячекатаном состоянии их используют для шайб, прокладок, кожухов и других деталей, изготавливаемых холодной деформацией и сваркой.

2. Стали 15, 20, 25-цементуемые, предназначены для деталей небольшого размера (кулачки, толкатели, малона-груженные шестерни и т. п.), от которых требуется твердая, износостойкая поверхность и вязкая сердцевина. Поверхностный слой после цементации упрочняют закалкой в воде в сочетании с низким отпуском. Сердцевина из-за низкой прокаливаемости упрочняется слабо.

Эти стали применяют также горячекатаными и после нормализации. Они пластичны, хорошо штампуются и свариваются; применяются для изготовления деталей машин и приборов невысокой прочности (крепежные детали, втулки, штуцеры и т. п.), а также для деталей котлотурбостроения (трубы перегревателей, змеевики), работающих под давлением при температуре от - 40 до 425°С.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45, 50, 55 отличаются большей прочностью, но меньшей пластичностью, чем низкоуглеродистые (см. табл. 8.3). Их применяют после улучшения, нормализации и поверхностной закалки. В улучшенном состоянии-после закалки и высокого отпуска на структуру сорбита-достигаются высокая вязкость.

го w 60 Б)

80 100 м и

пластичность (рис. 8.6, а) и, как следствие, малая чувствительность к концентраторам напряжений. При увеличении сечения деталей из-за несквозной прокаливаемости механические свойства сталей снижаются (рис. 8.6,6). После улучшения стали применяют для изготовления деталей небольшого размера, работоспособность которых определяется сопротивлением усталости (шатуны, коленчатые валы малооборотных двигателей, зубчатые колеса, маховики, оси и т. п.). При этом возможный размер деталей зависит от условий их работы и требований к прокаливаемости. Для деталей, работающих на растяжение, сжатие (например, шатуны), необходима однородность свойств металла по всему сечению и, как следствие, сквозная прокаливаемость. Размер поперечного сечения таких нагруженных деталей ограничивается 12 мм. Для деталей (валы, оси и т. п.), испытывающих главным образом напряжения изгиба и кручения, которые максимальны на поверхности, толщина упрочненного при закалке слоя должна быть не менее половины радиуса детали. Возможный размер поперечного сечения таких деталей-30 мм.

Для изготовления более крупных деталей, работающих при невысоких циклических и контактных нагрузках, используют стали 40,45, 50. Их применяют после нормализации и поверхностной индукционной закалки с нагревом ТВЧ тех мест, которые должны иметь высокую твердость поверхности (ЯЯС 40-58)



Рис..8.7. Сечение ходового винта после поверхностной индукционной закалки: / - закаленный слой; 2 - сердцевина

и сопротивление износу (шейки коленчатых валов, кулачки распределительных валиков, зубья шестерен и т. п.).

Индукционной закалкой с нагревом ТВЧ упрочняют также поверхность длинных валов, ходовых винтов станков (рис. 8.7) и других деталей, для которых важно ограничить деформации при термической обработке.

Стали с высокой концентрацией углерода (60, 65, 70, 75, 80, 85), а также с увеличенным содержанием марганца (60Г, 65Г и 70Г) преимущественно применяют в качестве рессорно-пружинных. Их подвергают закалке и среднему отпуску на структуру троостита для получения высоких упругих и прочностных свойств (сГв > 800 МПа). Стали используют для силовых упругих элементов-плоских и круглых пружин, рессор, упругих колец и других деталей пружинного тша.

В нормализованном состоянии стали применяют для прокатных валков, шпинделей станков и других крупных деталей.

8.4. Легированные стали

Маркировка легированных сталей.

Марка легированных сталей состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. По ГОСТ 4543-71 принято обозначать хром-Х, никель-Н, марганец-Г, кремний-С, молибден-М, вольфрам-В, титан-Т, ванадий-Ф, алюминий-Ю, медь-Д, ниобий-Б, бор-Р, кобальт-К. Цифра, стоящая после буквы, указывает на примерное содержание легирующего эле-

мента в процентах. Если цифра отсутствует, то легирующего элемента меньше или около 1%.

Две цифры в начале марки конструкционной легированной стали показывают содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 20ХНЗА в среднем содержит 0,20% С, 1 % Сг и 3 % Ni. Буква А в конце марки означает, что сталь высококачественная. Особовысококачественные стали имеют в конце марки букву Ш, например ЗОХГС-Ш."

Некоторые группы сталей содержат дополнительные обозначения: марки шарикоподшипниковых сталей начинаются с буквы Ш, электротехнических-с буквы Э, автоматных-с буквы А.

Нестандартные легированные стали, вьшлавляемые заводом «Электросталь», маркируют сочетанием букв ЭИ (электросталь исследовательская) или ЭП (П-пробная) и порядковым номером (например, ЭИ415, ЭП716 и т. д.). После промышленного освоения условное обозначение заменяют на марку, отражающую примерный состав стали.

Влияние легирующих элементов на механические свойства сталей. Легирующие элементы вводят для повышения конструкционной прочности стали. Легированные стали производят качественными, высококачественными или особовысококачественными. Их применяют после закалки и отпуска, поскольку в отожженном состоянии они по механическим свойствам практически не отличаются от углеродистых.

Улучшение механических свойств обусловлено влиянием легирующих элементов на свойства феррита, дисперсность карбидной фазы, устойчивость

Такой же принцип маркировки характерен для инструментальных сталей (см. гл. 18 и 19). Однако в начале марки стоит одна цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента. При содержании в них 1 % С или более начальную цифру опускают. Например, в стали ХВ4 содержится более 1% С, ~ 1% Сг и 4% W.



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