Структура и классификация углеродистых сталей

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 3

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Стали по структуре делят на:

- доэвтектоидные (до 0,8%С) - Ф+П;

- эвтектоидные (0,8 %С) - П;

- заэвтектондные (0,8-2,14%С) – П+Ц_II.

´ 135 ´ 135 ´ 135

Сталь 05 Сталь 20 Сталь 40

(0,05%С) (0,2%С) (0,4%С)

´ 135 ´ 135

Сталь У8 Сталь У12

(0,8%С) (1,2%С)

Рис. 3 Микроструктуры сталей

Зависимость твердости углеродистых сталей от их структуры в равновесном состоянии

Структура углеродистой стали состоит из феррита и цементита. Согласно закону Курнакова, изменение свойств-сплавов смесей, в зависимости от их состава имеет прямолинейный характер,

следовательно, твердость углеродистой стали будет изменяться по закону прямой линии в зависи­мости от содержания углерода. Чем больше углерода в стали, тем выше ее твердость.

Структура углеродистых сталей в равновесном состоя­нии (медленно охлажденных) зависит от их состава (содер­жания углерода), а свойства сталей—от их структуры. По­лучается цепь причинно-следственной связи «состав—струк­тура—свойства». В эту цепь входит еще одно звено—техно­логический процесс, с помощью которого при одинаковом составе сплава можно получать различные структуры, так что полная цепь исследуемых в металловедении зависимостей описывается схемой: состав—технологический процессе— структура—свойства.

При изменении твердости доэвтектоидных сталей наблю­дается прямолинейное изменение ее от твердости, феррита к твердости перлита пропорционально их соотноше­нию к структуре. Для эвтектоидных сталей по величине твер­дости можно определить примерно прочность сталей: σ_в= 0,35 НВ. Для заэвтектоидных сталей эта зависимость несправедлива: твердость сталей повышается, а предел прочности падает из-за охрупчивания ее сеткой цемен­тита вторичного по границам перлитных зерен.

Задание 1 Необходимо замерить твердость сталей с различным содержанием углерода и результаты замеров занести в таблицу 1.

Таблица 1

Химический состав и механические свойства углеродистых сталей

Классификация, маркировка и применение углеродистых сталей

Сталь можно классифицировать:

по назначению

- на конструкционную, содержащую до 0,7% углерода,

- на инструментальную с содержанием углерода более 0,7%;

по качеству

- обыкновенного качества (ГОСТ 380-71);

- качественную (ГОСТ 1050-74);

- высококачественную (ТУ 14-1-196-73).

Сталь обыкновенного качества делится на три группы:

группа А поставляется по механическим свойствам

Ст 0, Ст 1, Ст 2, Ст 3, Ст 4, вт 5, Ст 6;

группа Б — по химическому составу

БСтО, БСт 1, БСт 2, БСт ,4, БСг 4, БСт 5, ЬСт 6.

группа В — по механическим свойствам и химическому составу ВСт 1, ВСт 2, БСт 3, БСт 4, БСт 5.

Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 по степени раскисления изготовляют:

- кипящей (КП), раскисленной Mn;

-полуспокойной (ПС), раскисленной Mn и Аl;

- спокойной (СП), раскисленной Mn, Аl и Si

С номерами 5 и 6—полуспокойной и спокойной. Полуспокойная сталь с номерами марок 1—5 производится с обычным и повышенным содержанием марганца. В обозначении марок стали с повышенным содержанием марганца ставят букву Г, например: Ст ЗГпс, ВСг ЗГпс.

Стали обыкновенного качества наиболее дешевые получили широкое применение. В процессе выплавки они по срав­нению с качественными сталями меньше очищаются от инородных примесей и содержат больше серы и фосфора. Из них изготовляют горячекатаный прокат: балки, прутки, шнеллеры, уголки, а также листы, трубы и поковки, работа­ющие при относительно невысоких напряжениях. Широко применяют также для строительных и других сварных, клепаных и болтовых конструкций.

Сталь углеродистая конструкционная качественная. (ГОСТ 1050-74). От сталей обыкновенного качества эти стали отличаются меньшим содержанием серы (<0,04%), фосфора(< 0,035—0,04%) и меньшим количеством неметаллических включений.

Качественные конструкционные стали маркируются двухзначными числами, которые показывают содержание углерода в стали в сотых долях процента. Например, сталь 05 - 0,05 %С, сталь 08 – 0,08%С, сталь 10 – 0,1%С, сталь 15 – 0,15%С и т. д. до сталь 85 – 0,85%С. Низкоуглеродистые ста­ли могут быть спокойными или кипящими. Кипящая сталь имеет в конце марки букву кп. Если в стали содержание марганца 0,7 4- 1 %, то в конце марки ставят букву Г, на­пример, сталь 15Г.

Сталь, изготовляется горячекатаной калиброванной, которая отличается пониженным содержанием вредных приме­сей (серы до 0,015%, фосфора до 0,025%). Стали марок 20-СШ, 25-СШ, 45-СШ выплавляются с обработкой синте­тическими шлаками в ковше. Из конструкционных низкоуглеродистых (до 0,3%) качественных сталей изготавливают кулачковые валики, оси, втулки, шестерни (штамповкой, сваркой, обработкой резанием); из среднеуглеродистых ста­лей (0,3—0,55%С) — валы, шатуны, шестерни, работающие при больших нагрузках.

Высокоуглеродистые стали (0,6— 0,85%С) используют для изготовления деталей, от которых требуются в процессе эксплуатации прочность, износостой­кость, высокие упругие свойства.

Сталь инструментальная углеродистая (ГОСТ 1435-74). В зависимости от химического состава стали делятся на группы:

качественные У7, У8...У13;

высококачественные У7А, У8А...У13А;

стали с повышенной массовой долей марганца У8Г, У8ГА, Высококачественные стали более чистые по содержанию серы, фосфора, неметаллических включении, В обозначении марок стали буква «У» обозначает углеродистая, а цифра за ней—среднее содержание углерода в десятых долях про­цента.

Стали этой группы используются для изготовления зу­бил, кузнечных штампов, клейм (У7) матриц, пуансонов (У8), сверл, метчиков, разверток (У9, У10). мерительного ин­струмента (У12, У13). Область применения определяется следующими свойствами: стали У7, У7А имеют достаточную твердость при умеренной вязкости и могут использоваться для инструментов, подвергающихся ударам; с увеличением содержания углерода в сталях твердость и износостойкость возрастают, а вязкость снижается, поэтому изделия не дол ле­ны испытывать ударных нагрузок.

Задание2. Вычертить диаграмму Fe-Fe₃C и построить кривую охлаждения для сплава заданной концентрации

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5