Сталь конструкционная низколегированная обозначение
Обновлено: 16.05.2024
Конструкционная легированная сталь используется для изготовления деталей, конструкций и механизмов, применяемых в машиностроении, строительстве и других сферах. Она изготавливается по ГОСТ 4543-71 и подробно классифицируется в зависимости от состава и назначения.
Что это такое?
Если взять обычную сталь, то это будет соединение железа, углерода и других примесей. Легированная сталь – это уже сплав, получаемый с помощью внедрения какого-то количества химических компонентов. Внедряются они в состав, конечно же, запланировано. Это нужно, чтобы изменить физические и химические свойства металла.
А теперь о конструкционности сталей. Формально отдельные химические элементы, которые содержатся в обычных сталях, а также в конструкционных, можно называть легирующими. Это медь, например, или кремний. А также постоянными спутниками сталей являются сера и фосфор. Но вот металловедам кажется, что это все же не легирующие добавки, а именно примеси. Объясняют они это так: любая примесь – это следствие или чистоты исходника, или специфики металлургических процессов плавки. В первом случае это будет марганец, во втором сера или фосфор. То есть выплавленная без меди, серы и фосфора сталь имела те же свойства. Но легирование ставит другие цели – повышать конкретные технические характеристики.
Конструкционные стали считаются очень прочными, потому что почти всегда проходят особую термообработку. Так как проводится легирование марганцем, сталь обретает цементирующий эффект, стойкий к значительным нагрузкам. И такие материалы используются для самых важных в конструкции элементов.
Как легирующие компоненты влияют на свойства стали:
хром – обязателен для получения нержавеющей стали, практически предотвращающий старение элемент;
титан – дает плотность стали, уменьшая зернистость, что помогает металлу быть прочнее;
никель – повышает прочность, помогает быть металлу более пластичным, жаростойким и стойким к механическим ударам;
вольфрам – не дает укрупняться зернистым образованиям, понижает хрупкость при закалке, добавляет прочность;
марганец – также повышает прочность металла, помогает ему стать более износоустойчивым;
молибден – делает металл более прочным и упругим во время нагрузок на растяжение, снижает хрупкость;
кобальт – повышает магнитные и жаропрочные свойства.
Важнейшая часть сплава – углерод. В содержании элемента до 1,2% есть только польза: материал приобретает положительные качества, становится более прочным и упругим.
Но если его процент будет выше, характеристики материала, напротив, ухудшатся, он будет более хрупким.
Классификация
Она довольно широкая, и имеет несколько подвидов.
По назначению
Стали бывают машиностроительными и строительными. В первом случае это металлы, служащие для производства деталей разных механизмов, конструкций корпусов и другого. И их главное отличие в том, что они почти всегда проходят высокотемпературную обработку. Строительные же стали чаще применяют для металлоконструкций, предусматривающих сварку. То есть термическая обработка для таких металлов – редкость.
Машиностроительные легированные стали, в свою очередь, бывают жаропрочными, улучшаемыми и цементуемыми. Жаропрочные активно востребованы на рынке энергетики, из них можно делать, к примеру, комплектующие для турбин. Из них же делают отличный крепеж. Улучшаемые стали предполагают применение закалки при производстве. Выпускают из них сильно нагруженные изделия. Они же чувствительны к концентрированному напряжению в детали.
А цементуемые стали подвергаются цементации, а также закалке, которая следует после нее. Из них делают шестерни, валы и другие детали со схожим функционалом.
Строительные же стали также бывают разные: массовая, судостроительная хладостойкая нормальной и средней прочности, а также повышенной прочности, для пара и горячих вод, упрочненные прокатом на температуре 700-850 градусов и так далее.
А класс инструментальной легированной стали становится сырьем для создания широкого круга инструмента.
Но все же не для всякого: для того, что проходит ударные нагрузки, материал не подойдет. А вот для режущих, измерительных, ударно-штамповых категорий – более чем.
По количеству легирующих добавок
Эта классификация предполагает следующее деление: высоколегированные стали, среднелегированные и низколегированные. В высоколегированной стали до 50% добавок (но не менее 10%) – такие изделия можно считать самыми прочными, но при этом и самыми дорогими. К среднелегированной стали относятся материалы, в которых легированные добавки содержатся в количестве 2,5-10%. В низколегированных составах добавок меньше 2,5%. Положительных качеств в таком металле достаточно, но для металлообработки их все же не хватает.
По химическому составу
В зависимости от химсостава сталь может быть качественной, высококачественной (А), особо высококачественной (Ш). В последнем случае получить вид можно электрошлаковой переплавкой металла.
По виду обработки
Прокат может быть кованым и горячекатаным, предполагающим особую отделку поверхности, и калиброванным. По уровню термической обработки продукция может быть: без термической обработки как таковой, с термической обработкой, нагартованной. Если обработка была, сталь будет маркироваться ТО, если нагартована (то есть используется метод проката), буквой Н.
Существуют марки с особыми свойствами, которые согласно тому же ГОСТу обозначаться будут иначе. В таком случае первой проставится буква, которая определяет вид стали. Если она шарикоподшипниковая, например, будет буква Ш, а если магнитная – Е, нержавеющая – Я. После этой буквы уже используется стандартная схема.
Могут в маркировке литеры стоять и в конце аббревиатуры, значит, эта группа не относится к обычной стали, а обладает своими свойствами и определяющими качествами. Так, высококачественная и особо высококачественная (именно так они и называются) в конце маркировки будут иметь литеры А и Ш. Если сплав литейный, будет идти литера Л. А те сплавы, которые отличает коррозийная устойчивость, обозначатся литерой К.
Маркировка
В России и в мире она будет разной, потому что отличаются сами принципы обозначений. Это все регулирует ГОСТ, и это удобно тем, что приобретатель сразу может увидеть состав сплава и область его применения.
Описание маркировки:
аббревиатура начинается с двузначного числа, показывающего количество углерода в десятых долях процента;
потом идет литера с названием легирующей добавки;
далее – цифра, которая в процентном отношении показывает содержание добавки в сплаве, но, если удельный вес добавки менее 1,5%, его не указывают.
Популярные марки
Можно заодно на примерах и рассмотреть, как маркируются виды стали. Так, Р6М5Ф2К8 – это быстрорежущая сталь, в составе которой 8% кобальта, 5% молибдена и 2% ванадия. А вот ХВГ – это металл, состоящий из марганца, хрома и вольфрама, которые добавлены в количестве менее 1%.
Среди популярных марок: 60С2ХА – из нее делают рессоры, а также большие высоконагруженные пружины. Из марки 20Х делают огромное количество втулок, шпинделей, кулачковых муфт, а также оправок, шлицевых валиков. Из 38ХА производят зубчатые колеса средних скоростей, а из 40ХС некрупные высокопрочные детали. Из 35ХМ делают турбинные детали, валы и разный крепежный формат, который будет работать в контексте предельных температур.
Сортамент
Конструкционная сталь бывает углеродистой качественной и легированной качественной, последняя делится еще на несколько типов, которые указаны выше. Сортамент этой продукции прописан каждый своим ГОСТом: горячекатаной круглой, горячекатаной квадратной, горячекатаной шестигранной, горячекатаной полосовой, а еще кованой квадратной и круглой.
Это документы ГОСТ 2591, ГОСТ 2590, ГОСТ 1133, ГОСТ 8559 и иначе нормативная база. В сортаменте прописывается название – например, прокат калиброванный круглый, далее указывается диаметр, предельные отклонения по конкретному ГОСТу, марка стали, а также качества поверхности группы, контроль мехсвойств, вид (к примеру, нагортованный).
Конструкционные легированные стали четко структурированы в документации, они удобно маркируются и уже отлично зарекомендовали себя в эксплуатации. К слову, если в структуре выплавляемого сплава процент железа не выше 55%, то легированной сталью такой материал уже не назовешь.
Легирующими компоненты будут только, если содержание их выше 1-1,5%, и если введение их имеет целенаправленный характер. Добавки меняют структуру так называемого дочернего материала, они ступенчатым образом создают составы проникновения либо исключения, и даже могут выйти на границы структур. Процесс интересен, перспективен, и могут появиться новые виды сплавов с новым назначением.
Сталь 09Г2С — конструкционная низколегированная для сварных конструкций
Сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281—73, ГОСТ 2590-88, ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-89.
Лист толстый ГОСТ 19281-89, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74.
Лист тонкий ГОСТ 17066-80, ГОСТ 19903-74, ГОСТ 19904-74.
Полоса ГОСТ 103-76, ГОСТ 82—70.
Поковки и кованые заготовки ГОСТ 1133—71.
Назначение
Детали аппаратов и сосудов, работающие при температуре от -70°C до +475°C под давлением. В трубопроводах пара и горячей воды — детали, изготовленные из листа — до температуры 450°C, трубы — до температуры 425°C, в котлах — листовые детали, работающие при температуре до 450°C, во всех случаях без ограничения давления. Крепежные детали в котлах и трубопроводах используются до температуры 425°C и давлении до 10 Н/мм 2 .
Сталь марки 09Г2С должна испытываться на растяжение при повышенных температурах.
В результате таких испытаний предел текучести при 320 °С для листов из стали марки 09Г2С толщиной 60 мм и более должен быть не менее 18 кГ/мм 2
Расшифровка стали 09Г2С
Двузначное число 09 обозначает примерное содержание углерода в стали в сотых долях процента, т.е. содержание углерода в стали приблизительно 0,09%.
Бука Г означает, что в стали содержится марганец в количестве около 2%.
Буква С означает, что в стали содержится кремний.
Химический состав, % (ГОСТ 19281-2014)
| C, углерод | Mn, марганец | Si, кремний | P, фосфор | S, сера | Cr, хром | Ni, никель | Cu, медь | As, мышьяк | N, азот |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| не более | |||||||||
| 0,12 | 1,3-1,7 | 0,5-0,8 | 0,035 | 0,040 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,08 | 0,008 |
Применение стали 09Г2С для корпусов, крышек, фланцев, мембран и узла затвора, изготовленных из проката, поковок (штамповок) (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали | НД на поставку | Температура рабочей среды (стенки), °С | Дополнительные указания по применению |
| Листы ГОСТ 5520, категории 7, 8, 9 в зависимости от температуры стенки | От -70 до 200 | Для сварных узлов арматуры, эксплуатируемой в макроклиматическом районе с холодным климатом | |
| Категория 6 | От -40 до 200 | ||
| Категории 3, 5 | От -30 до 200 | ||
| Категория 12, 17 | От -40 до 475 | ||
| Категория 15, 17 | От -70 до 475 | ||
| Листы ГОСТ 19281, категория 3 | От -30 до 200 | ||
| Категория 4 | От -40 до 200 | ||
| Категория 12 | От -40 до 475 | ||
| Категории 7, 15 | От -70 до 200 |
Применение стали 09Г2С для крепежных деталей арматуры (ГОСТ 33260-2015)
| Марка стали, по ГОСТ 1759.0 | Стандарт или технические условия на материал | Параметры применения | |||||
| Болты, шпильки, винты | Гайки | Плоские шайбы | |||||
| Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | Темпера- тура среды, °С | Давление номи- нальное, МПа (кгс/см 2 ) | ||
| 09Г2С | ГОСТ 19281 | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 425 | 16 (160) | От -70 до 450 | Не регламен- тируется |
Максимально допустимые температуры применения стали 09Г2С в средах, содержащих аммиак
ПРИМЕЧАНИЕ
Условия применения установлены для скорости коррозии азотного слоя не более 0,5 мм/год.
Максимально допустимая температура применения стали 09Г2С в водородосодержащих средах
| Марка стали | Температура применения стали, °С при парциальном давлении водорода, МПа (кгс/см 2 ) | ||||||
| 1,5 (15) | 2,5 (25) | 5 (50) | 10 (100) | 20 (200) | 30 (300) | 40 (400) | |
| 09Г2С | 290 | 280 | 260 | 230 | 210 | 200 | 190 |
Температура критических точек, °С
Предел текучести σ0,2 (ГОСТ 5520-79)
| σ0,2, МПа, при температуре испытаний, °C | |||||
| 250 | 300 | 350 | 400 | ||
| 225 | 195 | 175 | 155 | ||
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | σ0,2, МПа, | σв, МПа, | δ5 (δ4), % |
| не менее | |||||
| ГОСТ 19281-2014 | Сортовой и фасонный прокат | До 10 | 345 | 490 | 21 |
| ГОСТ 19281-2014 | Лист и полоса (образцы поперечные) | От 10 до 20 вкл. | 325 | 470 | 21 |
| Св. 20 до 32 вкл. | 305 | 460 | 21 | ||
| Св. 32 до 60 вкл. | 285 | 450 | 21 | ||
| Св. 60 до 80 вкл. | 275 | 440 | 21 | ||
| Св. 80 до 160 вкл. | 265 | 430 | 21 | ||
| ГОСТ 19281-2014 | Лист после закалки и отпуска(образцы поперечные) | От 10 до 32 вкл. | 365 | 490 | 19 |
| От 32 до 60 вкл. | 315 | 450 | 21 | ||
| ГОСТ 17066-94 | Лист горячекатанный | 2 — 3,9 | — | 490 | (21) |
Механические свойства при повышенных температурах
| tисп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 300 | 460 | 31 | 63 |
| 300 | 220 | 420 | 25 | 56 |
| 475 | 180 | 360 | 34 | 67 |
Примечание. Нормализация при 930—950 °С.
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| tотп., °C | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | Ψ, % |
| 20 | 295 | 405 | 30 | 66 |
| 100 | 270 | 415 | 29 | 68 |
| 200 | 265 | 430 | — | — |
| 300 | 220 | 435 | — | — |
| 400 | 205 | 410 | 27 | 63 |
| 500 | 185 | 315 | — | 63 |
Ударная вязкость KCU
| ГОСТ | Состояние поставки | Сечение, мм | KCU, Дж/см 2 , при температуре, °C | ||
|---|---|---|---|---|---|
| +20 | -40 | -70 | |||
| ГОСТ 19281-89 | Сортовой и фасонный прокат | От 5 до 10 От 10 до 20 вкл. От 20 до 100 вкл. | 64 59 59 | 39 34 34 | 34 29 — |
| Лист и полоса | От 5 до 10 От 10 до 160 вкл. | 64 59 | 39 34 | 34 29 | |
| Лист после закалки и отпуска (образцы поперечные) | От 10 до 60 | — | 49 | 29 | |
Категорийность стали 09Г2С
Технологические свойства
Температура ковки, °С: начала 1250, конца 850.
Свариваемость — сваривается без ограничений.
Способы сварки: РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, ЭШС.
Обрабатываемость резанием — Kv тв.спл = 1,0 и Kv б.ст = 1,6 в нормализованном, отпущенном состоянии при σв = 520 МПа.
Склонность к отпускной хрупкости — не склонна.
Флокеночувствительность — не чувствительна.
Сталь конструкционная низколегированная
К низколегированным относятся стали, в которых содержание легирующих компонентов в сумме составляет менее 2,5% (кроме углерода). При содержании легирующих элементов в сумме от 2,5 до 10% сталь называется среднелегированной, при содержании свыше 10% легирующих элементов— высоколегированной. В наименовании стали легирующие компоненты указываются в порядке убывания их содержания (например, хромомолибденовая, хромокремнемарганцовая, хромоникелевая и т. п.).
Влияние того или иного элемента на свойства стали зависит от содержания в ней как данного, так и других элементов и особенно углерода.
В обозначении марок легированных сталей по ГОСТ входят буквы и цифры. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в сталь, а стоящие за ней цифры — среднее содержание элемента в процентах. Если данного элемента содержится в стали менее 1%, то цифры за буквой не ставятся. В обозначении марок конструкционных низколегированных сталей впереди всегда стоят две цифры, обозначающие содержание в стали углерода в сотых долях процента. Буква А означает, что сталь содержит пониженное количество серы и фосфора и является высококачественной. Буква Т в конце обозначения марки указывает, что сталь содержит титан, а буква Б — ниобий. Например, высоколегированная сталь 0Х18Н9Т содержит: углерода менее 0,1%, хрома в среднем 18%, никеля в среднем 9% и титана до 1%.
Низколегированная хромокремненикелемедистая сталь 15ХСНД по ГОСТ 5058—65 (прежние марки НЛ2 или СХЛ2) содержит 0,12—0,18% углерода; 0,4—0,7% марганца; 0,4—0,7% кремния; 0,2—0,4% меди; 0,6—0,9% хрома; 0,3—0,6% никеля; до 0,04% фосфора и не более 0,04% серы. Временное сопротивление этой стали 50 кгс/мм 2 , относительное удлинение 21%, ударная вязкость 6 кгс-м/см 2 . Сталь 10ХСНД (НЛ1 или СХЛЗ) отличается от стали 15ХСНД содержанием углерода, которого в ней до 0,12%. У этой стали временное сопротивление 54 кгс/мм 2 , относительное удлинение 19% и ударная вязкость 8 кгс-м/см 2 . Стали 10 ХСНД и 15ХСНД хорошо свариваются и в незначительной степени подвержены коррозии; их используют для сварных строительных конструкций высокой надежности, а также в судостроении.
Для сварных мостов, газопроводов и других ответственных сооружений применяют низколегированную конструкционную крем-немарганцевую сталь 10Г2С1 (МК) по ГОСТ 5058—65. Эта сталь содержит до 0,12% углерода; 1,3—1,65% марганца; 0,9— 1,2% кремния; не более 0,035% фосфора и 0,04 серы; по 0,30% хрома и никеля; 0,30% меди. Сталь 10Г2С1 имеет временное сопротивление 46—52 кгс/мм 2 , относительное удлинение — 21%, повышенную коррозионную стойкость, пониженную хладноломкость и удовлетворительно сваривается.
Молибденовые, хромомолибденовые и хромо-молибденованадиевые низколегированные теплоустойчивые стали применяют для изготовления паровых котлов, турбин и трубопроводов, подверженных в процессе работы действию высоких температур и давлений. Для температур 450— 500° С предназначаются молибденовые стали 15М и 25М-Л, содержащие 0,4—0,6% молибдена; для 540°С — хромомолибденовые 15ХМ, 20ХМ-Л, содержащие 0,4—0,6% молибдена и 0,8—1,1% хрома; для 585° С — хромомолибденованадиевые 12Х1МФ и 15Х1М1Ф. Для труб, предназначенных для поверхностного нагрева котлов, применяют хромомолибденованадиевую сталь 12Х2МФСР, дополнительно легированную кремнием и бором, а для крупных отливок паровых турбин — сталь 15Х2М2ФБС-Л, легированную кремнием и ниобием. Для более высоких температур используются трубы из высоколегированных хромистых и хромоникелевых сталей.
Хромокремнемарганцевые стали (хромансиль) обладают большой прочностью, упругостью и хорошо сопротивляются ударным нагрузкам. Содержат углерода (%): сталь 20ХГСА — 0,15—0,25; сталь 25ХГСА —0,22—0,30 и сталь 3ОХГСА — 0,25—0,35. Стали этих марок, кроме углерода, содержат также (%): марганца 0,8—1,1; кремнияТ),9—1,2 и хрома 0,8— 1,1. Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,03% Для каждого из этих элементов. В термически обработанном состоянии имеют временное сопротивление 80 кгс/мм 2 , относительное удлинение 10%, ударную вязкость 6 кгс-м/см 2 .
Сварка низколегированных сталей: при выполнении вертикальных и потолочных швов ток уменьшают на 10—20% и применяют электроды диаметром не более 4 мм.
Для уменьшения скорости охлаждения металла шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого (жесткого контура), если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замедленное охлаждение.
Сварку стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и валиковых швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения. Более толстый металл сваривают в несколько слоев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8—1,2 диаметра электрода. Сверху шва накладывают отжигающий валик, края которого должны располагаться на расстоянии 2—3 мм от границы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего слоя около 200° С. Для металла толщиной до 40—45 мм применяют многослойную сварку способом «горки» или «каскада». Длину участков (300—350 мм) выбирают с таким расчетом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200° С при наложении следующего слоя.
Если сталь склонна к закалке или при сварке на морозе, перед выполнением первого шва применяют местный подогрев горелкой или индуктором до 200—250° С. Предварительный подогрев и последующий отпуск необходимы, если твердость в зоне влияния после сварки составляет 250 единиц по Бринеллю и выше.
При выполнении подварочных швов и заварке прихваток необходимо выполнять условия, для сварки низкоуглеродистых сталей.
Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45; УОНИ-13/55; УОНИ-13/85; ОЗС-2; ЦУ-1; ДСК-50, ЦЛ-18; НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению. Электроды с руднокислыми покрытиями (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных конструкций из низколегированных сталей не рекомендуется.
Низколегированные конструкционные стали лучше сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного металла и временное сопротивление его повышается до 50 кгс/мм 2 ; при этом металл шва сохраняет высокую пластичность. Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.
Газовая сварка низколегированных сталей производится нормальным пламенем мощностью 75—100 дм 3 /н при левой и 100— 130 дм г /ч ацетилена при правой сварке на 1 мм толщины металла. В качестве присадки используют проволоку Св-08, Св-08А или Св-10Г2 по ГОСТ 2246—60. Целесообразно проковывать шов при светло-красном калении (800—850°С) с последующей нормализацией нагревом горелкой.
Электрошлаковая сварка низколегированных сталей. Низколегированные стали применяют для изготовления сварных конструкций ответственного назначения, работающих под давлением, при ударных или знакопеременных нагрузках, в условиях низких температур - до 203 К (-70° С) или высоких - до 853К (580° С), в различных агрессивных средах и т. д. Конструкции из этих сталей используют в тяжелом, химическом и нефтяном машиностроении, судостроении, гидротехническом строительстве и т. д.
Низколегированные низкоуглеродистые конструкционные стали содержат, как правило, менее 0,18% С и подразделяются на стали повышенной и высокой прочности.
Низколегированные низкоуглеродистые стали повышенной прочности (09Г2С, 16ГС, 10ХСНД и др.) поставляют по ГОСТ 19282-73 и специальным техническим условиям в горячекатаном или нормализованном состоянии. Они легированы обычно до 1,70% Мn, - 1,20% Si, ~ 0,90% Сr или - 1,30% № и имеют ферритно-перлитную структуру.
Низколегированные высокопрочные стали подразделяют на стали с нитридным упрочнением (14Г2АФ, 16Г2АФ и др.) и термически улучшенные (14Х2ГМР и др.).
Низколегированные ферритноперлитные стали, упрочненные дисперсными нитридами (наиболее часто нитридами алюминия, ванадия или ниобия), поставляют в нормализованном состоянии со следующими характеристиками: oт 450 МН/м 2 (45 кгс/мм 2 ) и ов > 600 МН/м 2 (60 кгс/мм 2 ). Еще более высокие механические свойства высокопрочных низколегированных сталей (σт = 600-800 МН/м 2 , σв = 650-850 МН/м 2 , aн выше 0,35 МДж/м 2 при 233 К) достигаются путем получения структур отпущенного мартенсита или бейнита. В этих целях сталь легируют обычно молибденом (0,15-0,55%) в сочетании с бором, марганцем, хромом или никелем и термически улучшают закалкой и отпуском.
Низколегированные теплоустойчивые стали 12ХМ, 12МХ, 16ГНМ и др., применяемые в котло-турбостроении, а также в химическом и нефтяном машиностроении, легированы до 0,55% Мо и до 1,1% Сг для повышения жаропрочности и жаростойкости. Их поставляют в нормализованном состоянии.
Низколегированные среднеуглеродистые конструкционные стали 20ГСЛ, 35XMЛ и др., поставляемые в термообработанном состоянии (нормализованном или закаленном), наряду с легированием до 1,6% Мn, Cr, Ni и 0,6% Мо содержат повышенное количество углерода (0,15-0,45%). Требования по ударной вязкости для них (ан = 0,3 - 0,45 МДж/м 2 ) оговорены обычно только при комнатной температуре. Наиболее широко низколегированные среднеуглеродистые стали применяют в тяжелом и энергетическом машиностроении для изготовления фасонных отливок.
Автор: Администрация
| Краткие обозначения: | ||||
| σв | - временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении), МПа | ε | - относительная осадка при появлении первой трещины, % | |
| σ0,05 | - предел упругости, МПа | Jк | - предел прочности при кручении, максимальное касательное напряжение, МПа | |
| σ0,2 | - предел текучести условный, МПа | σизг | - предел прочности при изгибе, МПа | |
| δ5,δ4,δ10 | - относительное удлинение после разрыва, % | σ-1 | - предел выносливости при испытании на изгиб с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| σсж0,05 и σсж | - предел текучести при сжатии, МПа | J-1 | - предел выносливости при испытание на кручение с симметричным циклом нагружения, МПа | |
| ν | - относительный сдвиг, % | n | - количество циклов нагружения | |
| s в | - предел кратковременной прочности, МПа | R и ρ | - удельное электросопротивление, Ом·м | |
| ψ | - относительное сужение, % | E | - модуль упругости нормальный, ГПа | |
| KCU и KCV | - ударная вязкость, определенная на образце с концентраторами соответственно вида U и V, Дж/см 2 | T | - температура, при которой получены свойства, Град | |
| s T | - предел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации), МПа | l и λ | - коэффициент теплопроводности (теплоемкость материала), Вт/(м·°С) | |
| HB | - твердость по Бринеллю | C | - удельная теплоемкость материала (диапазон 20 o - T ), [Дж/(кг·град)] | |
| HV | - твердость по Виккерсу | pn и r | - плотность кг/м 3 | |
| HRCэ | - твердость по Роквеллу, шкала С | а | - коэффициент температурного (линейного) расширения (диапазон 20 o - T ), 1/°С | |
| HRB | - твердость по Роквеллу, шкала В | σ t Т | - предел длительной прочности, МПа | |
| HSD | - твердость по Шору | G | - модуль упругости при сдвиге кручением, ГПа | |
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
Конструкционные легированные стали.
Конструкционная сталь — легированная или углеродистая сталь, предназначенная для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими, физическими и химическими свойствами. Например, ШХ15 - специализированный материал для подшипников.
По форме, размерам и предельным отклонениям металлопродукция соответствует требованиям:
- прокат круглый (круг сталь 40х) — ГОСТ 2590-88, ГОСТ 7417;
- прокат квадратный — ГОСТ 2591-88, ГОСТ 8559;
- прокат шестигранный — ГОСТ 2879-88, ГОСТ 8560;
- прутки кованые квадратные и круглые — ГОСТ 1113-88;
- полосы — ГОСТ 103-76, ГОСТ 4405;
- профили для косых шайб: ГОСТ 5157;
- со специальной отделкой поверхности — ГОСТ 14955.
Конструкционная легированная сталь
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь изготовляется согласно ГОСТ 4543-71.
Легированная сталь — сталь, в которую в процессе легирования в определенных количествах вводят специальные элементы, обеспечивающие требуемые свойства. Такие элементы называют легирующими. Они могут повышать прочность и коррозионную стойкость стали и снижать опасность ее хрупкого разрушения.
Для легирования стали используются следующие химические элементы: марганец (Mn) — Г; кремний (Si) — С; хром (Cr) — Х; никель (Ni) — Н; медь (Cu) — Д; азот (N) — А; ванадий (V) — Ф; ниобий (Nb) — Б; вольфрам (W) — В; селен (Se) — Е; кобальт (Co) — К; бериллий (Be) — Л; молибден (Mo) — М; бор (B) — Р; титан (Ti) — Т; алюминий (Al) — Ю.
Классификация конструкционной легированной стали
По отношения общей массы легирующих элементов к массе стали:
- сталь высоколегированная — более 10%;
- сталь среднелегированная — более 2,5-10%;
- сталь низколегированная — до 2,5%.
В зависимости от основных легирующих элементов:
- хромистая;
- марганцовистая;
- хромомарганцовая;
- хромокремнистая;
- хромомолибденовая;
- хромомолибденованадиевая;
- хромованадиевая;
- никельмолибденовая;
- хромоникелевая;
- хромоникелевая с бором;
- хромокремнемарганцовая;
- хромокремнемарганцовоникелевая;
- хромомарганцовоникелевая;
- хромомарганцовоникелевая с титаном и бором;
- хромоникельмолибденовая;
- хромоникельмолибденованадиевая;
- хромоникельванадиевая;
- хромоалюминиевая;
- хромоалюминиевая с молибденом;
- хромомарганцовоникелевая с молибденом;
- хромомарганцовоникелевая с молибденом и титаном.
В зависимости от хим. состава и свойств:
- качественная;
- высококачественная — А;
- особо высококачественная (сталь электрошлакового переплава) — Ш.(например ШХ15)
По видам обработки:
- прокат горячекатаный и кованый (в том числе с обточенной или ободранной поверхностью);
- калиброванный;
- со специальной отделкой поверхности.
По качеству поверхности:
- 1 группа;
- 2 группа;
- 3 группа.
По состоянию материала:
- без термической обработки;
- термически обработанный — Т;
- нагартованный — Н.
Марки конструкционной легированной стали
Марки стали: 15Х, 20Х, 30Х, 35Х, 38ХА, 40Х, 45Х, 50Г, 12ХН, 20ХН, 40ХН, 14ХГН, 19ХГН, 20ХГНМ, 30ХМ.
Заменители некоторых марок стали:
- 20Х — 15Х, 20ХН, 12ХН2, 18ХГТ;
- 30ХГСА — 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА, 35ХГСА;
- 40Х — 45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС.
Обозначение марок конструкционной легированной стали: две первые цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, цифры после букв указывают содержание легирующего элемента в целых единицах.
Применение конструкционной легированной стали
Свариваемость: cварка конструкционных легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур (требуется специальная технология сварки).
Сталь низколегированная качественная конструкционная
Нормативный документ: качественная конструкционная низколегированная сталь изготовляется согласно ГОСТ 19281-89.
Сталь Низколегированная — легированная сталь с содержанием общей массы легирующих элементов менее 2,5% от общей массы стали.
Марки стали низколегированной
Марки стали: 09Г2, 09Г2С, 0ХСНД, 17Г1С, 16Г2АФ, 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД и т.д.
Сталь низколегированная марок 10ХНДП, 15ХНДП, 0ХСНД, 15ХСНД является атмосферно коррозионно-стойкой (АКС).
- 09Г2С — 09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2С;
- 10ХСНД — 16ГАФ.
Применение стали низколегированной
Низколегированная сталь применяется для изготовления корпусов вагонов железнодорожных, метро, трамвая, несущих конструкций локомотивов, сельскохозяйственных и других полевых машин и инженерных сооружений, работающих в условиях переменных динамических нагрузок и сезонных и суточных теплосмен.
Свариваемость: сталь низколегированная сваривается без ограничений.
Углеродистая качественная конструкционная сталь
Нормативный документ: качественная конструкционная углеродистая сталь изготовляется согласно ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1051-73.
Углеродистая сталь — сталь, не имеющая в своем составе легирующих элементов, но содержащая углерод в различной концентрации: до 0,25% — низкоуглеродистая сталь, 0,24-0,6% среднеуглеродистая сталь, более 0,6 — высокоуглеродистая сталь.
Классификация углеродистых сталей
- обыкновенного качества;
- повышенного качества;
- качественная.
По назначению сталь обыкновенного качества:
- А — поставляется по механическим свойствам, применяется в изделиях, подвергающихся горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства;
- Б — поставляется по химическому составу, применяется для деталей, подвергающихся обработке, которая может изменить регламентируемые механические свойства, при этом их уровень кроме условий обработки определяется хим. составом;
- В — поставляется по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке.
По степени раскисления:
- кипящая — кп;
- полуспокойная — пс;
- спокойная сталь без термической обработки — сп.
По химическому составу для качественной стали:
- I — с нормальным содержанием марганца ( Mn 0,80%);
- II — с повышенным содержанием марганца (Mn 1,2%) — Г.
Марки качественной конструкционной углеродистой стали
Углеродистая сталь обыкновенного качества: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, Стбсп.
Углеродистая качественная сталь: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60 — машинная сталь; А12, А20, А30 — автоматная сталь.
Обозначение марки стали: «Ст» — сталь, следующие за ней цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава, затем указывается степень раскисления («кп», «пс», «сп»).
- Ст20 — Ст15, 25;
- Ст35 — Ст30, 40, 35Г;
- Ст45 — 40Х, Ст50, 50Г2.
Применение качественной конструкционной углеродистой стали
| Марка стали | Область применения |
|---|---|
| 08кп, 10 | Детали, изготовляемые холодной штамповкой и холодной высадкой, трубки, прокладки, крепеж. Цементуемые и цианируемые детали, не требующие высокой прочности сердцевины. |
| 15, 20 | Малонагруженные детали: валики, пальцы, упоры, копиры, оси, шестерни. Тонкие детали, работающие на истирание: рычаги, крюки, траверерсы, вкладыши, болты, стяжки и др. |
| 30, 35 | Детали, испытывающие небольшие напряжения: оси, шпиндели, звездочки, тяги валы и т.п. |
| 20к | Котельная сталь. |
| 40, 45 | Детали с повышенной прочностью: коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, распределительные валы, маховики, зубчатые колеса, шпильки, храповики и др. |
| 50, 55 | Зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, бандажи, валы, малонагруженные пружины и др. |
| 60 | Детали с высокими прочностными и упругими свойствами: прокатные валки, эксцентрики, шпиндели, пружинные кольца, пружины и диски сцепления, пружины амортизаторов. |
| А12, А20, А30 | Неответственные детали массового производства, изготавливаемые на станках-автоматах. |
Теплоустойчивая качественная конструкционная сталь ГОСТ 20072-74
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь теплоустойчивая изготовляется согласно ГОСТ 20072-74.
Классификация теплоустойчивой стали
По видам обработки сталь подразделяют:
- горячекатаная;
- кованая;
- калиброванная;
- калиброванная шлифованная.
- без термической обработки;
- термически обработанная — Т;
- нагартованная — Н (для калиброванной стали).
- а — для горячей обработки давлением;
- б — для холодной механической обработки (обточки, строжки, фрезерования и другой обработки по всей поверхности);
- в — для холодного волочения (подкат).
Марки теплоустойчивой конструкционной стали
Марки стали: 12МХ, 12Х1МФ, 25Х1МФ, 25Х2М1Ф, 20Х1М1В1ТР, 20Х1М1В1БР, 20Х1МФ, 18Х3МВ, 20Х3МВФ, 15×5, 15Х5М, 15ХВФ, 12Х8ВФ.
Обозначение марок стали: наименование состоит из обозначения элементов и следующих за ними цифр, указывающих среднюю массовую долю легирующего элемента в целых единицах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед буквенным обозначением указывают среднюю или максимальную массовую долю углерода и стали в сотых долях процента. Сталь, полученную методом электрошлакового переплава, обозначают через тире в конце наименования марки буквой — Ш.
Применение теплоустойчивой конструкционной стали
Изготовление деталей, работающих в нагруженном состоянии при температуре до 6000С в течение длительного времени.
Свариваемость: ограниченно или трудносвариваемая.
Шарикоподшипниковая качественная конструкционная сталь ГОСТ 801-78
Нормативный документ: качественная конструкционная легированная сталь шарикоподшипниковая изготовляется согласно ГОСТ 801-78.
Классификация шарикоподшипниковой стали
По требованию к качеству поверхности и в зависимости от дальнейшей обработки:
- для холодной механической обработки — ОХ;
- для горячей обработки давлением — ОГ;
- для холодной высадки — ХВ;
- для холодной штамповки — ХШ.
По форме, размерам и предельным отклонениям:
- горячекатаный круг сталь 40х — ГОСТ 2590-88;
- горячекатаный квадрат — ГОСТ 2591-88;
- заготовка квадратная — по действующим нормативным документам;
- горячекатаная полоса — ГОСТ 103-76;
- калиброванный круг квалитета h11 с дополнительными размерами — ГОСТ 7417-75;
- круг со специальной отделкой поверхности квалитета h11 групп В и Г — ГОСТ 14955-77.
- без термической обработки;
- термически обработанная.
Марки шарикоподшипниковой конструкционной стали
Марки стали: ШХ15, ШХ4, ШХ15 СГ, ШХ20 СГ.
Обозначение марок стали: Ш — подшипниковая, Х — легированная хромом, цифра — содержание хрома, СГ — легированная кремнием и марганцем. Например, сталь шарикоподшипниковая и рессорно-пружинная ШХ15.
- ШХ15 — ШХ9, ШХ12, ШХ15 СГ;
- ШХ15 СГ — ХВГ, ШХ15, ХС, ХВСГ.
Применение шарикоподшипниковой стали
Изготовление деталей, работающих под воздействием сосредоточенного и переменного напряжений, возникающих в зоне контакта шариков и роликов с беговыми дорожками колец подшипников качения. Особой популярностью пользуется ШХ15.
Свариваемость: сваривается способом КТС.
Рессорно-пружинная качественная конструкционная сталь, в т.ч. сталь ШХ15 изготавливается по ГОСТ 14959-79
Нормативный документ: качественная конструкционная рессорно-пружинная легированная или углеродистая сталь изготовляется согласно ГОСТ 14959-79.
Классификация рессорно-пружинной стали
По способу обработки проката:
- горячекатаный и кованый;
- калиброванный;
- со специальной отделкой поверхности;
- горячекатаный круг сталь 40х с обточенной или шлифованной поверхностью.
По химическому составу стали:
По нормируемым характеристикам и применению:
- 1, 1А, 1Б;
- 2, 2А, 2Б;
- 3, 3А, 3Б, 3В, 3Г;
- 4, 4А, 4Б.
Марки рессорно-пружинной качественной стали
Марки стали: 65, 70, 75, 85, 60Г, 65Г, 55С2,60С2, 60С2А, 70С3А, 55ХГР, 50ХФА, 60С2ХА, 60С2ХФА, 65С2ВА.
- 65Г — 70, У8А, 70Г, 60С2А,9ХС,50ХФА, 60С2, 55С2;
- 50ХФА — 60С2А, 60ХГФА, 9ХС.
Применение рессорно-пружинной стали
Работа в качестве пружин, рессор, гибких мембран, сильфонов и аналогичных деталей.
Свариваемость: рессорно-пружинная конструкционная углеродистая и конструкционная легированная сталь не применяется для сварных конструкций.
Все о низколегированных сталях
Чтобы сделать металлы более прочными, твёрдыми, способными переносить значительные растяжения, не деформируясь при этом, распространена практика введения на производстве в них легирующих присадок. По этой части железо является самым универсальным металлом – известен не один десяток сортов стали на его основе.
Процентное содержание добавок позволяет отнести тот или иной сорт стали к высоко-, средне- и низколегированному виду. Низколегированная сталь – сплав с низким содержанием углерода и других включений, улучшающих и дополняющих исходные свойства простой углеродистой стали.
Легирование производится недорогими металлами и неметаллами – чаще всего это никель, хром, марганец, кремний, ванадий и медь.
Наибольшую прочность сталь получает в результате введения марганца или кремния, хотя основной добавкой здесь является всё-таки уголь. Попытка выплавить сталь с этими добавками, но без угля, не даст желаемого эффекта – это уже легированное железо, а не полноценный стальной сплав. Низколегированные стали обладают преимущества перед высоколегированными – устойчивость к состариванию изделий, повышенная текучесть, низкая ломкость при низких температурах, удовлетворительная пластичность. Простые углеродистые стали содержат большее количество неметаллических включений. Так, кремний, фосфор, сера в них присутствуют, при этом содержание серы уменьшается до предела, так как она портит железо, делает его хрупким. Легированные сосредоточены на включение в их состав и металлов. Например, кобальтовое сверло, применяемое в качестве ступенчато-конусного при профилированной рассверловке усложнённых конструкционных заготовок, изготовлено как раз из такой стали, в которую добавлен и кобальт, соседний по таблице Менделеева с железом металл.
Низколегированные сплавы отличаются повышенной износоустойчивостью и более медленным образованием ржавчины. Например, фарширующая перемалываемое крестовым осевым ножиком мясо в мясорубке сетка с круглыми отверстиями изготовлена как раз из такой стали. Ржавеет она не настолько быстро, как простая чёрная сталь, чтобы через месяц покрыться толстым слоем ржавчины, как это происходит, например, с гвоздями. Низколегированные стали подвергаются удовлетворительной обработке, не растрескиваясь при этом, и не теряют своих свойств в условиях морозной погоды (кроме условий «полюсов холода» на Земле, где температура зимой достигает -60 и ниже). После закаливания низколегированные стальные сплавы почти нечувствительны к надрезанию, обладают высокой прочностью и вязким ответом на значительные удары: для сравнения, чёрная сталь быстро бы сломалась от ударов кувалдой. Выпускаются НЛС в виде спокойных сплавов.
Разобравшись с основной характеристикой НЛС, эти сплавы выделяют в особую классификацию, расходящуюся со свойствами сталей других степеней легирования. Исходя из химического состава, выделяют более и менее качественные сплавы.
НЛС включает в себя не менее 2 промилле углерода. Легирующие (не) металлы присутствуют уже в общем количестве не более 5%. Остальные 94,8% – чистое железо. Именно низколегированный состав должен обладать процентным содержанием дополнительных (не) металлических включений не более 1/40 части от общей массы заготовки, сработанной из НЛС. Определённые металлы придают легированным сплавам следующие свойства.
- Ванадий позволяет стали обрести равномерную структуру, не допуская её расслаивания при литье и ковке.
- Молибден добавляет жаростойкости и жаропрочности, не позволяя размягчаться изделию при некоторых температурах.
- Ниобий даёт возможность стальному сплаву обрести дополнительную прочность.
- Вольфрам в сочетании с азотом увеличивает устойчивость стали к лучшему отводу тепла.
- Титан не даёт изделию из низколегированной стали быстро износиться.
- Никель и кремний повышают упругость и вязкость, не давая этому изделию внезапно сломаться при ударах.
- Марганец повышает прочность стали, не приводя к потере ею пластичности.
- Кобальт, помимо пластичности и прочности, обусловливает повышенную способность железа к намагничиванию.
К слову, свёрла на основе кобальтсодержащей стали реже ломаются при перегрузках, вызванных неперпендикулярностью сверления. Кобальтсодержащие фрезы проявляют те же свойства, позволяя станку проработать на одних и тех же резаках дольше.
Не случайно сверло или фреза с кобальтом стоят заметно дороже, чем обычное такое же изделие, изготовленное из быстрорежущей стали стандартных характеристик.
По качеству
Критерий качества низколегированной стали оценивается по количественному содержанию серы и фосфора в данном сплаве. Чем больше серы в НЛС, тем более ломким окажется изделие. Ни одному мастеру не понравится то, что быстро ломающиеся в процессе работы свёрла и фрезы не только ведут к чрезмерно завышенному расходу денег на расходники, но и периодически останавливают, тормозят технологический процесс, когда, к примеру, за короткое время необходимо прорезать этими же свёрлами сотни отверстий. Раритетное сверло времён СССР, способное не затупиться существенно даже при сверлении толстостенного профуголка, сохраняющее долго свои эксплуатационные характеристики, обязано как раз сплавам с крайне низким содержанием серы. В идеале следовало бы полностью удалить всю серу из НЛС, но такое возможно лишь в лабораторных условиях.
Высококачественная сталь не должна обладать количеством серы, большим по массе, чем четверть промилле. Сталь обычного уроня качества содержит до 0,35 промилле серы и фосфора. Низкокачественная НЛС превышает содержание серы и фосфора значения в полпромилле от общей массы заготовки. В XXI веке количество низкокачественной НЛС значительно уменьшилось благодаря улучшению технологии её производства. Наконец, с учётом способа поставки и конкретного применения производится фасонная и сортовая сталь. Нормативы взяты из ДСТУ 8541 и ГОСТ 19281. Сталь в толстых листах, широкополосная универсальная, а также в рулонах производятся на основании ДСТУ 8804 и ГОСТ 19282. Судостроительная (судоремонтная) НЛС – по ГОСТ 5521: выпускается такая сталь в тонких и толстых листах, широких отрезах и в фасонных заготовках; корпуса для судов и иных плавучих средств изготавливаются из неё – с помощью сварки. Стержни для строительных конструкций типа А3 и А500, обладающие периодичным профилем, производится по нормативам ДСТУ 3760, ГОСТ 5781/10884.
НЛС перлитного и ферритного классов, выпускаемую в основном по ГОСТ №4543-1971, подписывают так, чтобы свойства материала оказались очевидными, но придерживаться определённого порядка всё же надо. При подписывании учитывают:
- свойства металлов – их обозначает первая буква;
- процент углерода – цифра после этой буквы;
- другие буквы и цифры – наименование и количество легирующих добавок.
К примеру, 18ХГТ – это 0,18% угля, 1% хрома, столько же – марганца, 0,1 титана.
Дополнительные обозначения вносят пояснения: Р — быстрорежущая НЛС, Ш — для шарикоподшипников (промподшипники для механизмов), А — для огнестрельного оружия, Э – электротехническая, Л — литьевой сорт. Особое место занимают некоторые марки, например, стальной сплав 12х18н10т обладает следующим химсоставом:
- хром — 17-19%;
- никель — 10%;
- титан — 0,8;
- уголь – 0,12%;
- кремний — до 0,8%;
- марганец — 2%;
- медь — до 0,03%.
Чем сложнее маркировка, тем более особенным является состав – за счёт поясняемых свойств.
Применение
НЛС различных марок относят к сырью для трубопроводов в составе строительных конструкций. Так, невозможно без низколегированных сплавов возвести нефтепровод в составе буровой, а также построить паровую турбину. НЛС – основной компонент в системах с постоянно меняющейся нагрузкой, например, одно- и малоэтажное строительство. Большинство сталей могут использоваться как конструкционные, и лишь некоторые из них, устойчивые к коррозии, например, хромованадиевые сплавы – как инструментальные, например, для изготовления рожковых ключей.
Обработка
Особенность НЛС в том, что она не подлежит улучшению. Такие заготовки обрабатывают путём отжига или нормализации, или сразу же после горячекатаной сработки. Для повышения прочности, вязкости, снижения чувствительности к надрезанию используется закалка с последующим отпусканием. Отпускание НЛС производится при температуре порядка 645°С – это позволяет снять сварочные остаточные напряжения, несколько снизить твёрдость сварных соединений комплектующих. Способ термодоработки выбирается по марке стали, схемы изделия и его предназначения.
Повышенный запас прочности позволяет использовать с большинством марок НЛС практически любую обработку, включая воздействие при повышенном давлении. Сюда относят гибку, штампование, развальцовывание, резке. Резак, осуществляющий пиление, пропил, просверливание, выбирается с учётом параметров конкретного сорта НЛС. Так, сталь марок Р9, Р18, Р14Ф4, ВК3М, ВК15, Т15К6, Т5К10 – и нескольких других из весьма обширного списка – хорошо пилится и фрезеруется, сверлится и штампуется. Эти марки достаточно теплоустойчивые, каждая из них – хладостойкая, свариваемая из неё конструкция выдержит годовые и сезонные температурные колебания на протяжении ряда лет.
Сварка
Благодаря содержанию 0,2% углерода и – в среднем – 2,5% присадок, механические свойства НЛС достаточны для сварки удовлетворительного качества. Кремний, содержащийся в количестве 1,05%, даёт стальной заготовке необходимую прочность и упругость, однако повышение его количества в конкретной марке затрудняет сварку из-за большего количества образующегося шлакового нагара. Марганец в количестве порядка 1,7% улучшает закалку, однако из-за него сварка осложнена. Завышенное количество молибдена, хрома и ванадия также ухудшает прочность сварных швов. Поскольку НЛС хорошо закаляется, её сваривают в условиях печного нагрева или в нежёстком режиме термообработке. Использование жёсткого режима даёт возможность вести только точечную сварку. Ток на сварочном инверторе ставится приближённо на 12,5% ниже, чем значение при сварке простой малоуглеродистой стали. Но надавливание на электроды – выше в среднем на 30%. Сваривают НЛС – как и малоуглеродистую сталь – дуговой, контактной и газосваркой. Ручное сваривание деталей на инверторе осуществляется электродами марки Э-50А без предварительной подготовки деталей, либо с применением сварочной проволоки во время газового сваривания.
Сталь марок 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д трудно перегреть даже газовой сваркой, закалённые области образуются не так активно, чем в деталях, сработанных из прочих марок НЛС. Термообработка не привязана к конкретному алгоритму. Сварка производится электродами марки Э50А, Э46А, участки возле шва не отличаются по своим характеристикам от основной части детали. Марка 10Г2С1Д варится при подогревании до 110°C. При труднодоступности накладываемых швов производится нагрев примерно до 250°C – с последующим отжигом после сваривания. Лучше всего НЛС варить вручную дуговым методом. Толщина заготовок и температура окружающей среды значения не имеет. Сварные соединения по своим свойствам универсальны и просты в эксплуатации выполненных конструкций, допускают сваривание с любой стороны, включая потолочные и вертикальные швы. Сварка НЛС в целом производится на основании ГОСТ №9467-1975. Применение электродов Э50, Э46, Э42, Э38 создаёт рабочее давление на разрыв до 5000 атмосфер (50 кг/мм2). Электроды Э50А, Э46А, Э42А используются при ударной стойкости конструкций. Использование же электродов в сочетании с соответствующими марками НЛС – Э60, Э55 – увеличивает показатель допустимого давления до 6000 атмосфер.
При соблюдении указанных требований сварные швы прочны и надёжны.
Читайте также: