178 |
Легирование стали |
Таблица 45
Понижение температуры плавления растворов железа при добавлении 1% элемента
Элемент |
Понижение |
Элемент |
Понижение |
|
температуры ■ |
температуры |
|||
|
|
°C |
|
°C |
Углерод............... |
.... |
73 |
Титан................... |
20 |
Кислород* |
60 |
Хром....................... |
1 |
|
Сера...................... |
|
30 |
Молибден .... |
3 |
Марганец .... |
3 |
Вольфрам .... |
1 |
|
Кремний............... |
|
12 |
Алюминий .... |
3 |
Фосфор............... |
|
30 |
Ванадий ................ |
2 |
Медь...................... |
|
7 |
Кобальт................ |
1,5 |
Никель............... |
|
3,5 |
|
|
* Предел растворимости 0,17%; максимальное понижение 10е.
по формам или в слитки во многом отличается от разливки обыч
ных сталей.
При добавлении легирующих элементов изменяется жидкоте
кучесть и поверхностное натяжение жидкой стали вследствие не посредственного влияния этих элементов, а также вследствие об разования соединений этих элементов с кислородом и азотом. Например, при введении титана, алюминия, хрома жидкотеку честь металла снижается, так как при раскислении титаном обра зуется большое количество нитридов и окислов титана. Такое же явление наблюдается при легировании стали алюминием.
Хромистая сталь получается густой вследствие образования твердых частичек хромита железа. Марганцовистые и кремни стые стали, а также стали, содержащие молибден, вольфрам, ни кель, разливаются хорошо вследствие высокой жидкотекучести.
СОРТАМЕНТ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Чрезвычайное разнообразие легированных сталей требует их подразделения на классы по тем или иным признакам. В СССР
на все марки стали имеются специальные ГОСТы [НО]. Кроме из вестного разделения по химическому составу и по способу вы плавки, легированная сталь классифицируется по следующим
признакам [111]:
1)по структуре, полученной при ускоренном охлаждении ста ли на воздухе;
2)по структуре, полученной при медленном охлаждении ста ли (в равновесном состоянии);
3)по назначению, т. е. применению стали в реальных усло виях эксплуатации.
Сортамент легированных сталей |
179 |
По поведению во время затвердевания сталь подразделяется на спокойную, кипящую и полуспокойную.
Классификация по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе, основывается на увеличении закаливаемости сталей по мере повышения в них содержания легирующих элементов.
В соответствии с этой классификацией все легированные стали делятся на пять классов: перлитный, мартенситный, аустенитный,-
ферритный, карбидный. Эта классификация имеет большое зна чение для выбора рациональной технологии горячей механичес кой и термической обработки. Структура стали определяет ее фи зико-механические свойства и обусловливает выбор данной мар ки стали для работы в тех или иных условиях.
Классификация легированных сталей по структуре, получа емой после медленного охлаждения (в равновесном состоянии),
предусматривает разделение на четыре класса: доэвтектоидный,
заэвтектоидный, ледебуритный и ферритный.
Классификация по назначению основывается на применении
стали и предусматривает разделение на три группы:
1)конструкционная сталь, применяемая для изготовления деталей машин и механизмов, а также различных металлических
конструкций;
2)инструментальная сталь, применяемая для изготовления высококачественного режущего, ударно-штампового и меритель ного инструментов;
3)сталь с особыми физическими и химическими свойствами
ив связи с этим имеющая особое специальное назначение в каж
дом отдельном случае.
Конструкционная сталь в подавляющем большинстве случа ев относится к перлитному классу; сталь с особыми свойства
ми — к аустенитному или ферритному классу; инструментальная
сталь — обычно к карбидному классу.
Для маркировки легированной конструкционной стали в
СССР принята установленная ГОСТом буквенно-цифровая си стема, по которой содержащиеся в стали легирующие элементы обозначаются русскими буквами: X — Сг, Н — Ni, М — Mo, Т —
Ti, К —Со, В —W, Г —Мп, С— Si. Ф —V, Ю —А1, Д —Си, Б—
Nb, Р — В; количественное содержание углерода и легирующих элементов обозначается цифрами.
Первые две цифры в маркировке легированной стали по ГОСТ соответствуют среднему содержанию углерода в сотых до лях процента. Содержание легирующих элементов, если оно пре вышает 1,5%, отмечается следуемой за буквой элемента цифрой, величина которой указывает содержание элемента в стали в про центах. Цифра не ставится, если содержание элемента близ
ко или меньше 1,5%.
12*
180 |
Дегазация стали |
Конструкционная сталь может быть как углеродистой, так и легированной.
Конструкционную углеродистую качественную сталь выплав ляют в мартеновских и электрических печах.
Состав конструкционной углеродистой стали обусловливается ГОСТ 1050—57. Углеродистую сталь с низким содержанием углерода (до 0,1%) производят как спокойной, так и кипящей, а с более высоким содержанием углерода — спокойной. Пример
ные составы углеродистой конструкционной |
стали приведены в |
||||||
табл. |
46. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 46 |
|||
|
Состав |
конструкционной углеродистой стали |
|
|
|||
|
|
Химический состав, % |
|
|
|
||
Марка |
|
|
|
S | |
Р | |
Сг |
|
стали |
с |
Мп |
Si |
||||
|
не более |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
Сталь с обычным содержанием марганца |
|
|
||||
08кп |
0,05-0,12 |
0,25-0,5 |
До 0,03 |
0,04 |
0,04 |
0,15 |
|
10 |
0,07—0,15 |
0,35-0,65 |
0,17—0,37 |
0,045 |
0,04 |
0,15 |
|
30 |
0,27—0,35 |
0,5-0,8 |
0,17—0,37 |
0,045 |
0,04 |
0,3 |
|
50 |
0,47—0,55 |
0,5-0,8 |
0,17-0,37 |
0,045 |
0,04 |
0,3 |
|
|
Сталь с повышенным содержанием марганца |
|
|
||||
15Г |
0,12—0,2 |
0,7-1,0 |
0,17-0,37 |
0,045 |
0,04 |
0,3 |
|
4иГ |
0,35—0,45 |
0,7-1,0 |
0,17-0 37 |
0.045 |
0,04 |
0,3 |
|
30Г2 |
0,25—0,35 . |
1,4—1,8 |
0,17—0 37 |
0,045 |
0,04 |
0,3 |
|
Конструкционную легированную качественную и высокока
чественную сталь выплавляют в электрических и мартеновских печах. В зависимости от химического состава и механических
свойств сталь подразделяется на качественную и высококачест венную, причем высококачественные стали, более чистые по сравнению с качественными в отношении серы и фосфора, обо значаются маркой с индексом А.
В соответствии с ГОСТом содержание в качественной стали как серы, так и фосфора, должно быть не более 0,04%; в высо кокачественной стали содержание серы не должно превышать 0,03%, а фосфора — 0,035%. Однако указанные пределы не удо влетворяют требованиям, предъявляемым к металлу, и поэтому содержание, серы и фосфора в качественной стали должно быть ограничено 0,02 % для каждого элемента.
Марка
Группа стали
стали
Хромистая....................... |
40Х |
Хромомолибденовая . . . |
12ХМ |
Хромокремнистая .... |
40ХС |
Хромомарганцевая . . . |
20ХГ |
Хромомарганцевая с ти |
18ХГТ |
таном ....................... |
|
Хромокремнемарганцевая |
зохгс |
Хромоникелевая .... |
40ХН |
12ХНЗ
12Х2Н4
Конструкционные легированные стали |
|
|
Таблица 47 |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
Химический состав, |
% |
|
|
|
С |
Si |
Мп |
Сг |
Ni |
Мо |
Другие |
элементы |
||||||
Качественная сталь |
|
|
|
|
||
0,35-0,4 0,17-0,37 |
0,5-0,8 0,8-1,1 |
о |
|
|
||
<0,16 |
0,17-0,37 |
0,4-0,7 0,8-1,1 |
Ао А СО4^ |
0,4—0,55 |
_ |
|
0,37-0,45 |
1,2-1,6 |
0.3-0,6 1,3 |
1,6 |
<0,4 |
— |
— |
0,15-0,25 0,17-0,37 |
0,9-1,2 0,9-1,2 |
<0,4 |
— |
— |
||
0,16-0,24 0,17-0,37 |
0,8-1,1 1,0-1,3 |
<0,4 |
— |
0,08-0,1 Ti |
||
0,25-0,35 |
0,9-1,2 |
0,8-1,1 0,8—1,1 |
<0,4 |
— |
-— |
|
0,35-0,45 |
0,17-0,37 |
0,3—0,8 0,45-0,75 |
1,0-1,5 |
— |
— |
|
<0,17 |
0,17-0,37 |
0,3—0,6 0,6-0,9 |
2,75-3 25 |
— |
— |
|
<0,17 . |
0,17-0,37 |
0,3—0,6 1,25-1,75 |
3,75-3,75 |
— |
— |
|
Высококачественная |
сталь |
|
|
|
|
|
Хромомолибленоалюминн- |
38ХМЮА |
0,35-0,42 |
0,17-0,37 |
0,3-0,6 1,35-1,65 |
<0,4 0,15-0,25 |
0,7-1,0 Al |
|||
евая . . .................... |
|||||||||
Хромоникельвольфрамо |
18ХНВА |
0,14-0,21 |
0,17-0,37 |
0,25-0,55 1,35-1,65 |
4,0—4,4 |
0,8—1,2 |
W |
||
вая ........................... |
|||||||||
Хромоникелъмолибдено- |
40ХНМА |
0,36-0,44 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 0,6-0,9 |
1,25-1,75 0.15-0,25 |
|
|
||
вая........................... |
— |
|
|||||||
Хромоникельмолибдено- |
ЗЗХНЗМА |
0,29-0,37 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,8-1,1 |
2,5-3,0 0,2-0,3 |
|
||
45ХНМФА 0,42-0,5 |
0,17-0,37 |
0,5-0,8 |
0,8-1,1 |
1,3-1,8 0,2-0,3 |
0,1-0,2 |
V |
|||
ванадиевая . . . . . .. |
|||||||||
сталей легированных Сортамент
00