Презентация по материаловедению на тему Конструкционные стали

Башлыкова

А.Э.
Семёнова Ю.В.

Конструкционные стали

Это такие стали которые обладают определенным комплексом механических свойств, обеспечивающего длительную и надежную работу материала в условиях эксплуатации, и хороших технологических свойств (обрабатываемости давлением, резанием, закаливаемости, свариваемости и т.д.) Такие стали используются для изготовления деталей машин, строительных конструкций и др. Основные требования, предъявляемые к конструкционным сталям - сочетание высокой прочности и достаточной вязкости, хорошие технологические свойства и экономичность.

качеству
По назначению
По способу выплавки
По прочности

от 0,65%
Низколегированные (содержание легирующих
элементов не превышает 5% )
Высоколегированные (ЛЭ

более 10 %)

Среднелегированные (ЛЭ от 5 до 10 %)

марганцевые, хромоникелевые и многие другие.
Cr – повышает твердость (HRB) и

предел прочности (σв) (до 2% )
Ni – повышает предел прочности (σв) , ударную вязкость (KCU), коррозионную стойкость (1-5%)
Mn– повышает прочность (1,5%)
W - повышает твердость (HB), образует твердые карбиды (0,8-1,2%)
Mo - повышает предел прочности (σв) , предел текучести (σ0,2) ,
коррозионную стойкость (0,2-0,4%)
V – повышает твердость (HRB или HRC), предел прочности (σв). Измельчает зерно, образует твердые карбиды (до 0,3%)
Ti - повышает предел прочности (σв) , улучшает обрабатываемость, коррозионную стойкость (0,1%)
Со – повышает ударную вязкость (KCU), жаропрочность и магнитные свойства (до 5%)

раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали.

предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.

- спокойные стали – стали, получаемые полным раскислением металла в печи, а затем в ковше, содержат минимальное количество закиси железа, что обеспечивает «спокойное» застывание металла в изложнице, происходящее с уменьшением объема. В верхней части слитка образуется усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые отрезкой или отрубкой при прокате.
- кипящие стали - стали, полностью нераскисленные и содержащие поэтому до затвердевания повышенное количество FeO. При застывании в изложнице закись железа FeO реагирует с углеродом металла, образуя CO/ выделение этих пузырьков в металле создает впечатление, что он кипит. В слитке кипящей стали образуется большое количество газовых пузырей, вследствие чего практически отсутствует усадочная раковина
- полуспокойные стали – стали промежуточного типа

производства.
Качество конструкционных сталей определяется содержанием вредных

примесей, таких как, сера S и фосфор P. Фосфор придает стали хладноломкость, сера придает стали красноломкость.

Классификация по качеству

обыкновенные

качественные

высококачественные

Особо высококачественные

до 0,06%; Р до 0,08%). Широко применяются в строительстве и

машиностроении, как наиболее дешёвые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой. В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.
Стали группы А
Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в

изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В
Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемость определяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей

Ст4-2; … ВСт6СП3.
Буква перед маркой показывает группу стали. Сталь группы А —

буквой не обозначается.
Ст — показывает, что сталь обыкновенного качества.
Первая цифра — номер по ГОСТу (от 0 до 6).
Буква Г после первой цифры — повышенное содержание марганца (Mn)-(служит для повышения прокаливаемости стали).
СП; ПС; КП — степень раскисления стали.
Вторая цифра — номер категории стали (от 1 до 6 — основные механические свойства). Сталь 1-ой категории цифрой не обозначается.
Тире между цифрами указывает, что заказчик не предъявлял требований к степени раскисления стали.
Применение
Ст1; Ст2 — проволока, гвозди, заклёпки.
Ст3; Ст4 — крепёжные детали, фасонный прокат.
Ст5; Ст6 — слабонагруженные валы, оси.

строгих условий в отношении состава шихты, ведения плавки и разливки.

Так же предъявляют более высокие требования относительно состава: меньшее содержание серы ( до 0,04%) , и фосфора (до 0,035-0,04%)
Качественными углеродистыми сталями являются стали марок: Сталь08; Сталь10; Сталь15 …; Сталь78; Сталь80; Сталь85. Также к этому классу относятся с повышенным содержанием марганца (Mn — 0.7-1.0 %): Сталь 15Г; 20Г … 65Г, имеющие повышеннную прокаливаемость.
Маркировка
Сталь — слово «Сталь» указывает, что данная углеродистая сталь качественная.
Цифра — указывает на содержание в стали углерода (С) в сотых долях процента.

применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении

и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами.
Конструкционные стали помимо разделения по качеству делятся еще на несколько видов.

Классификация по назначению

конструкционные

инструментальные

специальные

автоматным сталям относят стали с высоким содержанием серы и фосфора,

а также стали, специально легированные селеном (Se), теллуром (Те) или свинцом (Pb). Указанные элементы способствуют повышению скорости резания, уменьшают усилие резания и изнашиваемость инструмента улучшают чистоту и размерную точность обработанной поверхности, облегчают отвод стружки из зоны резания и т. д. Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах.
Маркировка
Вначале марки автоматной стали всегда стоит буква А.

тяжелонагруженных деталей машин. Практически всегда эти детали подвергаются окончательной термической

обработке — закалке с последующим высоким отпуском в районе 550—680 °C (улучшение), что обеспечивает наиболее высокую конструктивную прочность. Легирующие элементы — химические элементы, которые вносят в состав конструкционных сталей для придания им требуемых свойств.
Маркировка
Две цифры вначале маркировки указывают на конструкционные стали (одна цифра — на инструментальные). Это содержание в стали углерода в сотых долях процента.
Буква без цифры — определённый легирующий элемент с содержанием в стали менее 1 %.(А-азот, Р-бор, Ф-ванадий, Г-марганец, Д-медь, К-кобальт, М-молибден, Н-никель, С-кремний, Х-хром, П-фосфор, Ч-редкоземельные металлы, В-вольфрам, Т-титан, Ю-алюминий, Б-ниобий
Буква и цифра после неё — определённый легирующий элемент с содержанием в процентах (цифра).
Буква А в конце маркировки — указывает на высококачественную сталь.

машиностроении для изготовления котлов, сосудов, паронагревателей, паропроводов, а также в

других отраслях промышленности для работы при повышенных температурах. Рабочие температуры теплоустойчивых сталей достигают 600—650 °C, причём детали из них должны работать без замены длительное время (до 100000-200000 ч.).

Стали конструкционные подшипниковые
Особенностью эксплуатации подшипников являются высокие локальные нагрузки. В связи с этим к чистоте стали предъявляются чрезвычайно высокие требования, особенно по неметаллическим включениям карбидной неоднородности. Обеспечение высокой статической грузоподъёмности достигается применением в качестве материала для подшипников заэвтектоидных легированных хромом сталей, обработанных на высокую твёрдость.

требование, предъявляемое к рессорно-пружинным сталям, — обеспечение высокого сопротивления малым пластическим

деформациям (предел упругости) и релаксационной стойкости (сопротивление релаксации напряжений). Эти характеристики обеспечивают точность и надёжность работы пружин и постоянство во времени таких эксплуатационных свойств, как крутящий момент, силовые параметры. Пружинные стали в виде проволоки и ленты упрочняют холодной пластической деформацией и закалкой на мартенсит с последующим отпуском.

выше. Эта сталь отличается высокой твёрдостью и прочностью (после окончательной

термообработки) и применяется для изготовления инструмента. Инструментальная углеродистая сталь делится на качественную и высококачественную. Содержание серы и фосфора в качественной инструментальной стали — 0,03 % и 0,035 %, в высококачественной — 0,02 % и 0,03 % соответственно.

МПА


Высокопрочные

(σв > 1500 МПА