Направление подготовки бакалавров Химическая технология Материаловедение и

материалов
Лихачев Владислав Александрович, к.х.н., доцент

С.П.: Химиздат, 2004, 735 с.
Пейсахов А.М. Кучер А.М. Материаловедение и

технология конструкционных материалов. СПб.: Изд-во Михайлова, 2003, 2004 г

Методическая литература
Лихачев В.А. Материаловедение и технология В.А.Лихачев конструкционных материалов/ Учебное пособие. –Киров: Изд-во ГОУ ВПО «ВятГУ», 2010. – 64с.

материалов, в технике при создании конструкций используются, прежде всего, металлы,

а среди них сплавы железо-углерод:
Сплавы железо - углерод называют еще черные металлы.
Черные металлы делятся на: стали и чугуны;

инструмента)
Сталь – сплав железо-углерод с концентрацией углерода от 0,02

– 2,14%; (реально концентрация углерода в сталях доходит до 1,3%).
Стали значительно лучше чугунов по механическим характеристикам.
Чугун - – сплав железо-углерод с концентрацией углерода 2,14% - 6,67%; (Реально С до 4,6%)
Чугуны более дешевы у них лучше литейные свойства, но в строительной практике используются мало из-за высокой хрупкости.

Легированные.
По структуре:
- Перлитные;
- Мартенситные;
- Аустенитные;
- Ферритные.
По

назначению:

Конструкционные

Инструментальные

Классификация сталей

составу и дешевые стали. Содержание углерода в стали может меняться

в достаточно широких пределах, поэтому в обозначении стали содержание углерода не указывается.
Обозначаются; Ст0, Ст1кп, … Ст3сп,… Ст6 .
где, Буквы Ст – обозначают слово сталь;
Цифра (0,… 2,…5), обозначает номер стали, чем выше номер, тем больше в стали углерода. В конструкционных сталях содержание углерода обычно
менее или равно 0,6%.
Буквы КП – кипящая; ПС – полуспокойная; СП – спокойная.
Буквы в стали обозначают насколько полно из нее успели выделиться газы СО и СО2

В старых книгах и чертежах может встретиться старое обозначение этих сталей
Старое обозначение: БСт3кп, ВСт2пс (В начале обозначения ставилась еще одна буква)
А – стали, гарантированные по механическим свойствам;
Б – стали, гарантированные по химическим свойствам;
В – стали, гарантированные по механическим и химическим свойствам.

Конструкционные стали

счет более четкого содержания углерода и снижения содержания примесей S

и P.
Обозначение: Сталь05; сталь 08кп; сталь10; сталь15сп; сталь20;…; сталь 60. где: 08, 10,… 60 –среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Буквы: КП – кипящая; ПС – полуспокойная; СП – спокойная.
Стали конструкционные углеродистые (обычного качества и качественные) особых коррозионных свойств не имеют.

Конструкционные стали

скоростях резания.
Для улучшения чистоты обработки стали легируются вредными компонентами (S,

Se, Pb, Ca)
А15, А20, А25, …А40. – легируются серой;
АЕ15 – легируются селеном;
АС15 – легируются свинцом;
АЦ15 – легируются кальцием.
Где, А – автоматная, 15 - среднее содержание углерода в сотых долях процента. Е- селен; С- свинец, Ц – кальций.
За счет ведения вредных компонентов у автоматных сталей хуже механические характеристики и повышенная коррозионная активность.
г) литейные стали. Стали для изготовления деталей методом литья.
15Л, 20Л, 25Л,… 45Л.

Конструкционные стали

2,5%); (до 5%). Используется, в основном, для улучшения механических характеристик

стали.
- среднее (от 2,5 до 10%); (от 5%)
- высокое (свыше 10%).
а) качественные
40Х, 30ХГС, 34ХН1М2Ф, 10ХСНД, 22Х2Г2АЮ.
где: 40, 30, 34, 10 – среднее содержание углерода в сотых долях процента;
Х, Г, Н, М – обозначение легирующего компонента;
1, 2 – среднее содержание легирующего компонента

Конструкционные стали

компонентов:
Х – Cr, Н – Ni, М – Mo, Т

– Ti, В – W, К –Со, А – N,
По последующим буквам русского названия:
Д – Cu, Г – Mn, Ю – Al, Б – Nb, Е – Se, P – B,
Исключения:
Ф – V, П – P, С – Si,

и поэтому прочнее.
Примеры обозначения: 30ХГСА, 34ХН1М2ФА.
Таким образом, буква

А в обозначении сталей может встретиться в 3 положениях:
В начале обозначения А15, АС12ХН, АЦ10ХН3, что означает, что сталь автоматная;
В середине обозначения 30ХНАМ, что означает , что сталь азотированная, легированная азотом;
В конце обозначения 35ХМА, 38Х2МЮА, что означает, что сталь высококачественная.

Конструкционные легированные стали

(НВ)
Примеры обозначений: 30ХГС-Ш, 20ХМФ-ВД
Вид переплава:
Ш –

шлаковый; ВД – вакуумно-дуговой;
ПД – плазменно-дуговой;
ВИ – вакуумно-индукционный.
г) шарикоподшипниковые
ШХ4, ШХ15, где Ш – шарикоподшипниковая, Х- легированная хромом, 4,15 – содержание хрома в десятых долях процента.
Содержание углерода в шарикоподшипниковых сталях одинаковое 0,8-0,9 процента и в обозначении не показывается.

Жаростойкость – способность сталей сопротивляться химической коррозии при высоких температурах.
Достигается

введение в сталь легирующих компонентов:
Cr -4-5 – 30%, Al – 0-5%, Si – 0–4%
Примеры:15Х5М, 40Х9С2Ю, 12Х13, 10Х28.
Жаростойкие стали узнаются по содержанию хрома, его должно быть 5 и более %

Стали конструкционные особого назначения

механические характеристики при высоких температурах.
Достигается дополнительным легированием сталей W, Mo,

V, Co, Nb, B
Примеры: 15Х11МФ, 18Х12ВМБФР.
Жаропрочные стали обязательно должны быть и жаростойкими, т.е. в своем составе содержать не менее 5% хрома.
Жаропрочные стали узнаются по содержанию хрома, его должно быть 5 и более % и по наличию элементов жаропрочного легирования.

электрохимической коррозии в электролитах.
Достигается легированием стали Cr, Ni, Mo, Cu
Основной

легирующий элемент Cr, который вводится в сталь в соответствии с правилом Таммана
Правило Таммана: коррозионная стойкость сплавов с ростом содержания легирующего компонента меняется скачками. Скачки наблюдаются при достижении концентрации легирующего компонента n/8 атомной доли, где n = 1, 2, … , 7.

Конструкционные стали особого назначения

– самые распространённые коррозионностойкие стали.
12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 10Х18Г8Н2Т.
Cr : Ni =

18 : 9 Cr : Ni = 18 : 10
Хромникельмолибденомедные
Mo, Cu – дополнительные легирующие компоненты, повышающие стойкость в хлоридах и кислотах. Ti – повышает стойкость к межкристаллитной коррозии.
08Х23Н23М3Д3Т. (08ХН23МДТ)
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали узнаются по содержанию хрома, его должно быть более 12,5%

Виды коррозионно-стойких сталей.

мерительного, штампов. Основное требование высокая твердость и износостойкость.
Углеродистые
У7, У8, …У13.
где

У- углеродистая инструментальная; 7,8,13 – среднее содержание углерода в десятых долях процента.
У9А, У10А – высококачественные.
Легированные
Х, 9Х, 6ХВГ, 9ХС, 7ХГ2ВМ, 4Х2В5МФ.
Если перед обозначение стали нет цифры, то содержание углерода в ней 1 %

быстрорежущая инструментальная;
Быстрорежущие стали используются для изготовления инструмента (фрез, сверл, метчиков)

для резания с большой скоростью, они должны обладать способностью сохранять высокую твердость. прочность и износостойкость при повышенных температурах.
В большинстве быстрорежущих сталей содержание углерода одинаково и составляет 0,8-0,9 % и в маркировке стали не показывается, если содержание углерода иное, например, 1,1%, то 11Р3АМ3Ф2

поэтому должны быть жаропрочными, цифра после буквы Р обозначает процентное

содержание основного упрочняющего элемента жаропрочного легирования W.
Для повышения жаропрочности быстрорежущие стали дополнительно часто легируются молибденом (М), кобальтом (К), ванадием (Ф)

должны быть еще и жаростойкими.
Жаростойкость обеспечивается введением в быстрорежущие стали

Сr, который в них вводится всегда в одной и той же концентрации 4-5% , обеспечивает жаростойкость до 600 о С и в маркировке стали, также как и углерод не показывается.

узнать:
Какая это сталь: конструкционная или инструментальная (это определяется по обозначению

углерода: две цифры- сталь конструкционная, одна цифра – инструментальная.
Дает сведения о составе стали: количества в ней углерода и основных легирующих элементов. По составу стали можно определить ее коррозионные свойства (при концентрации Сr > 4% сталь становится жаростойкой, при концентрации Сr > 12,5% коррозионностойкой (нержавеющей) , при дополнительном легировании жаростойкой стали W, Mo, Co, V, Nb сталь становится жаропрочной.
Количество углерода в стали позволяет узнать способность ее к сварке и закалке.

0,05% углерода, особых коррозионных свойств не имеет (ОКСН).
30ХГСА –

конструкционная, легированная, высококачественная, содержит: С - 0,3%, Cr, Mn, Si < 1%,
особых коррозионных свойств не имеет (ОКСН).
10ХНДП – конструкционная, легированная, содержит 0,1% С, Cr, Ni, Cu, P < 1%, ОКСН.
У9А – инструментальная углеродистая сталь, высококачественная, содержит: 0,9%С, ОКСН.
4Х3ВМФ – инструментальная легированная сталь, содержит: 0,4%С, 3%Cr, <1% W, Mo, V, ОКСН.

инструментальная, быстрорежущая, содержит: 0,8-0,9%С, 6%W, 5% Mo, 5% Cr, жаростойкая,

жаропрочная.
12Х18Н9Т – конструкционная легированная сталь, особого назначения, содержит: 0,12 % С, 18% Cr, 9% Ni, Ti < 1%, жаростойкая и коррозионностойкая.
А15СН – конструкционная автоматная легированная сталь, содержит : 0,15 % С, Si < 1%, Ni < 1%/ повышенная коррозионная активность за счет серы.