Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов

Обновлено: 03.05.2024

Бабаскин Ю.З., Шипицин С.Я., Кирчу И.Ф. Конструкционные и специальные стали с нитридной фазой

• формат djvu
• размер 9,72 МБ
• добавлен 20 января 2013 г.

Киев: Наукова думка, 2005. - 372 с. В монографии изложены научные основы эффективного легирования основных видов стали азотом в комплексе с нитридообразующими элементами и их термической обработки. Рассмотрены механизмы и закономерности влияния концентрации азота в твердом растворе и избыточного высокотемпературного нитрида на термодинамику, кинетику и морфологию перлитного, бейнитного и мартен-ситного превращений, распада пересыщенных твердых ра.

Березков Б.Н., Архипов А.В. Конструкционные материалы. Часть 1. Стали и сплавы

• формат pdf
• размер 326,44 КБ
• добавлен 20 декабря 2015 г.

Методические указания. — Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2001, — 16 с. Дано определение стали как конструкционного материала, приведены классификация и маркировка сталей. Описано влияние примесей и даны характеристики сталей различного назначения. Рекомендуются студентам специальности 20.08.00. Подготовлены на кафедре МиТРЭА. Содержание Влияние на сталь углерода, постоянных примесей и легирующих элементов Классификация сталей Маркировка стале.

Браун М.П. Экономнолегированные стали для машиностроения

• формат djvu
• размер 4.98 МБ
• добавлен 13 апреля 2011 г.

Киев: Издательство «Наукова думка», 1977. - 207 с. В монографии обобщены результаты исследований физико-механических и технологических свойств и структурных превращений при термической обработке высокопрочных сталей различных классов. Значительное внимание уделено использованию изотермической обработки, достижению глубокой прокаливаемости, снижению склонности сталей к хрупким разрушениям. Приведены данные об использовании новых высокопрочных ста.

Вейнгартен А.М., Делле В.А., Носкин А.В., Соколов Н.Н. и др. Судостроительная сталь

• формат pdf
• размер 26,98 МБ
• добавлен 18 марта 2012 г.

Л.: Судпромгиз, 1962. - 304 с. Приведены данные о химическом составе, физико-механических свойствах, технологии обработки и рациональном применении в судостроении корпусной стали, стали для фасонного литья и поковок, двухслойной, нержавеющей и маломагнитной и теплоустойчивой стали, а также стали для гребных винтов, якорей и якорных цепей. Предназначена для конструкторов-судостроителей, технологов и работников лабораторий судостроительных заводов.

Герасимов С.А. Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов

• формат pdf
• размер 54,23 МБ
• добавлен 1 апреля 2015 г.

Герасимов С.А., Куксенова Л.И., Лаптева В.Г. Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов

• формат pdf
• размер 1,40 МБ
• добавлен 1 апреля 2015 г.

2-е изд., испр. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. — 518 с. Аннотация и выдержки из глав книги. 43 станицы. Изложены закономерности формирования структуры поверхностного слоя при азотировании сталей и сплавов перлитного, мартенситного и аустенитного классов в зависимости от их химического состава, плотности дефектов строения матрицы и температурно-временных параметров технологического процесса. Описаны механизмы влияния строения азотиро.

Герасимова Л.П., Ежов А.А., Маресев М.И. Изломы конструкционных сталей

• формат djvu
• размер 50.24 МБ
• добавлен 23 декабря 2011 г.

Справочник. М.: Металлургия, 1987. - 272 с. Обобщены и систематизированы данные о видах изломов, а также характерных дефектах литых и катаных конструкционных сталей. Показано влияние металлургических и технологических факторов на структуру изломов. Представлены современные методы исследования изломов и освещена методика проведения фрактографических исследований. Впервые представлены результаты исседования структурных особенностей зарождения и р.

Гольдштейн Я.Е. Низколегированные стали в машиностроении

• формат pdf
• размер 7,56 МБ
• добавлен 24 мая 2013 г.

Монография. —- М.: Машиностроение, 1963. — 240 с. Гольдштейн Я.Е. — известный советский ученый-материаловед, основоположник микролегирования и специалист в области модифицирования сталей. Книга посвящена вопросу использования эко­номнолегированных сталей, не содержа­щих дефицитных легирующих элементов, но харак­теризующихся высокими свойствами. В ней опи­сывается новое в принципах легирования конструк­ционных сталей и способах ее получения. При.

Гольдштейн Я.Е., Заславский А.Я. Конструкционные стали повышенной обрабатываемости

• формат pdf
• размер 25,93 МБ
• добавлен 11 июня 2016 г.

Москва: Металлургия, 1977. — 248 с.: ил. В книге рассмотрены важнейшие особенности производства и применения новых для промышленности страны сталей типа конструкционных и нержавеющих повышенной обрабатываемости, легированных серой, селеном, теллуром, свинцом и другими добавками, вводимыми порознь или комплексно. Показано влияние этих добавок, а также особенностей металлургического передела на структуру, физико-механические, технологические и эксп.

Ефименко Л.А. и др. Традиционные и перспективные стали для строительства магистральных газонефтепроводов

• формат pdf
• размер 74,87 МБ
• добавлен 24 декабря 2014 г.

Ефименко Л.А., Елагина О.Ю., Вышемирский Е.М., Капустин О.Е., Мурадов А.В., Прыгаев А.К. — М.: Логос, 2011. — 304 с. Аннотация В предлагаемом издании подробно рассмотрены вопросы применения традиционных и перспективных сталей для строительства магистральных газонефтепроводов. Проведено сопоставление требований нормативных документов к механическим свойствам и химическому составу трубам для газонефтепроводов. Рассмотрены вопросы свариваемости труб.

Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Никитина Е.Н. Бейнитная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения

• формат pdf
• размер 4,36 МБ
• добавлен 11 января 2016 г.

Касаткин Г.Н. Водород в конструкционных сталях

• формат djvu
• размер 5.53 МБ
• добавлен 04 декабря 2010 г.

М: Интермет Инжиниринг, 2003. - 336 с: ил. Приведены данные о дефектах водородного происхождения в среднелегированных конструкционных сталях и трубных сталях, использующихся для строительства трубопроводов большого диаметра. Описан оригинальный прибор и метод анализа водорода из проб при выплавке конструкционных сталей в различных металлургических агрегатах. Предназначена для работников металлургических предприятий и может быть полезна преподават.

Клейнер Л.М, Шацов А.А. Конструкционные высокопрочные низкоуглеродистые стали мартенситного класса

• формат pdf
• размер 39,80 МБ
• добавлен 09 марта 2013 г.

Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. - 303 с. Содержание Структурные и технологические особенности НМС. Сопоставление сталей с традиционными типами структур и НМ Совмещенный процесс формообразования с закалкой Конструкционная прочность НМ. Формирование структуры и механические свойства НМС в изотермических условиях Механизмы и кинетика фазовых превращений в НМС при непрерывном охлаждении Трещиностойкость, прочность и хладостойкость НМС Фор.

Кречмер В.Г. Высокопрочные сложнолегированные стали

• формат pdf
• размер 19.71 МБ
• добавлен 08 апреля 2011 г.

Алма-Ата, «Наука» КазССР, 1975. - 197 с. Предлагаемая книга посвящена созданию высокопрочных сложнолегированных конструкционно-инструментальных безникелевых сталей с пределом прочности 180— 200 кгс/мм2, предназначенных для изготовления деталей, машин и инструментов. С учетом новейших данных рассматриваются особенности этих сталей по сравнению со сталями, содержащими никель, вольфрам и другие дефицитные элементы. Приводятся сравнительные характер.

• формат djvu
• размер 5,18 МБ
• добавлен 31 августа 2014 г.

Алма-Ата: Наука, 1975. — 195 с. Предлагаемая книга посвящена созданию высокопрочных сложнолегированных конструкционно-инструментальных безникелевых сталей с пределом прочности 180— 200 кгс/мм2, предназначенных для изготовления деталей, машин и инструментов. С учетом новейших данных рассматриваются особенности этих сталей по сравнению со сталями, содержащими никель, вольфрам и другие дефицитные элементы. Приводятся сравнительные характеристики лег.

Кудрявцев И.В. (общ.ред), Могилевский Е.П. (ред) Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Конструкционная сталь

• формат djvu
• размер 12.79 МБ
• добавлен 06 февраля 2012 г.

Справочник. Т.2, М.: Машиностроение, 1967.- 497 с. Для конструкторов и технологов машиностроительных заводов, проектно-конструкторских организаций и НИИ, для руководства при выборе материалов при создании новых машин, ремонте и модернизации старого оборудования. В данном томе приведены справочные материалы по широкой номенклатуре стали разных марок, указаны прогрессивные методы получения высоких качественных показателей металла, освещены вопросы.

Матросов Ю.И. Сталь для магистральных газопроводов

• формат djvu
• размер 6.1 МБ
• добавлен 28 ноября 2010 г.

М.: Металлургия, 1989 г. 288 стр. Рассмотрены современные стали для электросварных газопроводных труб большого диаметра. Изложены теоретические основы микролегирования, термомеханической и термической обработки высокопрочных низколегированных трубных сталей с высоким сопротивлением хрупкому и вязкому разрушению. Приведены данные о влиянии рафинирования стали на повышение вязкостных свойств. Изложены сведения о свариваемости и технологии производ.

Одесский П.Д., Кулик Д.В. Стали с высоким сопротивлением экстремальным воздействиям

• формат djvu
• размер 4,55 МБ
• добавлен 07 января 2012 г.

Монография. - М.: Интермет Инжиниринг, 2008. - 239 с. Рассмотрены особенности химического состава, структуры и технологии производства сталей с высоким сопротивлением экстремальным воздействиям, в том числе низких и высоких температур, коррозии сейсмическим воздействиям, переменным нагрузкам, а также поведение сталей при эксплуатации, изготовлении и монтаже металлических конструкций. Особое внимание уделено получению высоких инженерных свойств пр.

Пилюшенко В.Л. и др. Структура и свойства автолистовой стали

• формат djvu
• размер 1,98 МБ
• добавлен 15 октября 2012 г.

Пилюшенко В.Л., Яценко А.И., Белянский А.Д., Регаша Н.Л., Кругликова Г.В. М.: Металлургия, 1996. - 164 с. На уровне современных металловедческих представлений изложены основные особенности процессов формирования структуры и свойств низкоуглеродистых сталей как материала для получения тонкого конструкционного листа. Приведены данные об оценке свойств листовых сталей, роли и значении основных химических элементов при структурообразовании, особеннос.

Приданцев М.В., Талов Н.П., Левин Ф.Л. Высокопрочные аустенитные стали

• формат djvu
• размер 9.16 МБ
• добавлен 15 декабря 2011 г.

М.: Металлургия, 1969. - 248 с. Изложены данные о влиянии на структуру и свойства железохромомарганцевых сталей разных легирующих элементов. Приведены диаграммы состояния и их разрезы, а также данные о химическом составе и свойствах разработанных и применяемых хромомарганцевоникелевых сталей с азотом и другими легирующими добавками и технологические особенности производства в связи с режимами горячей пластической деформации и термической обрабо.

Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы

• формат djvu
• размер 10.72 МБ
• добавлен 09 декабря 2011 г.

М.: "Металлургия", 1982, - 400 с. Рассмотрена теория легирования и на её основе анализируются структура и свойства новых составов рессорно-пружинных, мартенситностареющих, теплостойких, коррозионностойких, высококоррозионностойких сплавов для работы при низких температурах и т. п. сталей и сплавов. Представлены новые методы упрочнения - динамическое старение, ступенчатое старение, старение с использованием механизма прерывистого распада, а также.

Трещиностойкость сталей магистральных трубопроводов

• формат pdf
• размер 10.53 МБ
• добавлен 30 мая 2011 г.

Красовский А. Я., Красико В. Н.; Отв. ред. Трощенко В. Т.; АН УССР. Ин-т проблем прочности. – Киев: Наук, думка, 1990. – 176 с – ISBN 5-12-001677-4. В монографии описаны методы и результаты оценки сопротивляемости сталей магистральных трубопроводов развитию в них трещин. Дан анализ факторов, влияющих на трещиностойкость трубопроводов в процессе их эксплуатации, описаны структура и механические свойства трубных сталей. Изложены результаты экспери.

Уваров В.В., Носова Е.А., Уварова B.C. Отечественная и зарубежная маркировка конструкционных сталей

• формат pdf
• размер 1,04 МБ
• добавлен 13 июля 2015 г.

Учебное пособие. — Самара: Изд-во Самар. гос. аэрокосм. ун-та, 2004. - 34 с. Приведены материалы по стандартизации и маркировке сталей в России и в промышленно развитых зарубежных странах. Указаны принципы маркировки конструкционных сталей по физическим, механическим свойствам и химическому составу. Даны типовые примеры маркировки стали в разных странах. Предназначается для студентов машиностроительных и металлургических специальностей, а также д.

Pickering, F.B. High Strength Low Alloy Steels. Materials Science and Technology

• формат pdf
• размер 2,80 МБ
• добавлен 02 ноября 2016 г.

2006. Глава книги Materials Science and Technology, издательства Wiley-VCH. Содержит информацию о свойствах, методах изготовления и исследования высокопрочных низколегированных сталей

Sha W., Guo Z. Maraging Steels: Modelling of Microstructure, Properties and Applications

• формат pdf
• размер 16.39 МБ
• добавлен 24 декабря 2011 г.

Woodhead Publishing Limited, 2009, 203 pages Maraging steels are high-strength steels combined with good toughness. They are used particularly in aerospace and tooling applications. Maraging refers to the ageing of martensite, a hard microstructure commonly found in steels. Maraging steels: modelling of microstructure, properties and applications covers the following topics: Introduction to maraging steels; Microstructure of maraging steels; Me.

Особенности технологии азотирования металла

Азотирование металла в промышленных масштабах стало использоваться достаточно недавно. Азотация была весьма непопулярным решением, так как ее характеристики изначально не совсем совпадали с особенностями производства. Спустя какое-то время данный вид обработки был серьезно изучен и использован ведущими предприятиями металлообрабатывающей промышленности. Промышленные масштабы обработки металла позволяют улучшить параметры готовых изделий, которые производятся из стальных сплавов. В процессе азотации поверхностный слой различных деталей из стальных сплавов насыщается азотом, что улучшает эксплуатационные свойства.

Что представляет собой азотация

Азотирование стальных сплавов очень часто сравнивают с цементацией. Несмотря на то, что результат чем-то схож, у азотации больше плюсов. Азотирование стали в данный момент применяется как основной способ для повышения устойчивости металла к различным факторам.

Во время азотирования стальные элементы не подвергаются существенному нагреванию, но во время этого поверхностный слой становится значительно тверже. Данные свойства технологии позволяют применять её при обработке деталей, прошедших закалку и уже отшлифованных. Также азотирование ещё называют азотацией, что никак не влияет на итог процедуры. После азотации стальные детали можно полировать или обрабатывать другими способами.

• источника питания;
• навески с деталями;
• вакуумной камеры;
• ротаметра;
• фильтров;
• газовых баллонов;
• форвакуумного насоса.

Все элементы установки рассчитаны на длительную эксплуатацию.

Суть процесса состоит в том, что сталь нагревается в среде аммиачных материалов. Благодаря обработке в данной среде металл имеет следующие изменения:

• так как твердостные данные поверхностного слоя изменяется, то улучшаются показатели износостойкости стальной детали;
• отмечается рост усталостной прочности элементов;
• поверхность становится стойкой к появлению ржавчины и эффект сохраняется при непосредственном контакте элементов с жидкостями, парами либо влажным воздухом.

Азотация является единственным оптимальным способом, который позволяет добиться стабильных показателей твёрдости стали. В отличие от элементов, которые подвергались цементации, азотированные детали сохраняют свои параметры твердости при температуре 550-600 градусов. После азотации прочность металла повышается в полтора-два раза по сравнению с закалкой либо цементацией.

Факторы, влияющие на азотирование

• температура;
• давление газа;
• длительность выдержки.

Данные факторы являются основными параметрами, которые влияют на процесс азотирования, но также имеются и другие показатели. Например, степень диссоциации аммиачных компонентов. Обычно она находится в пределах 15-45%. При увеличении температуры в среде газовой обработки твердость может существенно снизится, но в отличие от этого диффузионные процессы азотистых составляющих ускоряются. Такие параметры обуславливаются коагуляцией нитридов легирующих компонентов, которые отмечаются в составе металла. Данные параметры обеспечивают возможность сокращения процессов обработки в несколько раз.

При необходимости ускорить процесс азотации и повысить его эффективность используют двухэтапную схему обработки металла. Такая схема подразумевает в виде первого этапа обработку металлических сплавов при температуре, которая не превышает 525 градусов. Благодаря использованию именно этой температуры стальной детали придаются высокие показатели твердости. Во второй части процесса азотирования деталь нагревается до 600-620 градусов. При таких параметрах температурного режима процесс азотирования существенно ускоряется, а глубина достигает необходимых показателей. Прочностные данные поверхностного слоя по двухступенчатой технологии не уступают соответствующим изделиям, прошедшим азотирование в одну ступень.

Типы сталей, подвергающихся азотации

После процесса азотации стальные элементы обретают различную твердость. У углеродистых сталесплавов такой показатель равен 200-250, у легированных — 600-800.

• вольфрам;
• молибден;
• хром;
• никель.

Также существуют и другие составляющие стали, но их влияние часто бывает настолько незначительным, что некоторыми показателями можно пренебречь. Прежде, чем игнорировать данные, необходимо тщательно изучить их влияние по отношению к определенному количеству стального сплава.

Марки стали для азотирования

Марки стали для азотации:

1. 38Х2МЮА. Данный сталесплав после азотирования характеризуется очень высокой твердостью поверхностного слоя. Благодаря алюминию, который имеется в составе сталесплава, снижается деформационная стойкость готовых элементов и повышается твердость и износостойкость. Если из состава стали исключается алюминий, то в итоге возможно создавать стальные элементы с более сложной конфигурацией.
2. 40Х, 40ХФА. Эти стали применяются исключительно для производства стальных деталей, использующихся при станкостроении. Характеристики сталелитейных изделий позволяют выдерживать им серьезную нагрузку, а также отличаться повышенной износостойкостью.
3. 30Х3М, 38ХГМ, 38ХНМФА, 38ХН3МА. Применяются при изготовлении различных элементов, которые в процессе эксплуатации подвергаются нагрузкам на изгиб.
4. 30Х3МФ1. Эта сталь используется в изделиях, которым предъявляется высокая точность в геометрических параметрах. Для придания повышенной твердости в данный сплав также могут добавлять кремний. Это актуально при изготовлении деталей для топливного оборудования.

Технологическая схема азотации

• газовое;
• инновационное плазменное;
• ионное.

Несмотря на разновидность азотирования металла результат обработки направлен на получение максимально прочного и износостойкого изделия.

Подготовительная термообработка

Данный вид обработки состоит из закалки изделия и его высоком отпуске. Закаливание стального элемента выполняется в температурном режиме выше 940 градусов. Охлаждение при подготовительной обработке производится исключительно в масле либо воде. После закалки металла при температуре 940 градусов происходит отпуск при 600-700 градусах. Обрабатываемая стальная деталь наделяется повышенной твердостью.

Механическая обработка

Операция заключается в шлифовке готовой детали. Точная геометрия деталей является залогом приобретения необходимых прочностных свойств и длительной эксплуатации её в дальнейшем.

Защита частей деталей, не подвергающихся азотации

Данный этап обработки стали необходим для защиты элементов, которые не должны азотироваться. Для защиты используется олово или жидкое стекло, которое наносится на поверхность металлической детали тонким слоем не более 0,015 мм. Технология электролиза для закрепления данных материалов обеспечивает его надежное крепление на поверхности сталесплава, а также высокую устойчивость к азотистой среде, поэтому вещество не проникает во внутреннюю структуру стальной детали.

Азотирование

Итоговая обработка

Данный этап обработки стали позволяет довести геометрические и механические параметры стального элемента до необходимого значения. Так как во время азотирования изменения геометрии весьма незначительно, то на финише изменения будут минимальными. Несмотря на то, что деталь подвергается минимальной температурной обработке, всё же придётся несколько доработать элементы, так как азотистый слой может несколько влиять на геометрию. Для того чтобы избежать какой-либо деформации в процессе азотации элемента, можно использовать более совершенную технологию — ионное азотирование. Технологический процесс ионно-плазменной азотации предполагает минимальные показатели воздействия температурных режимов на детали из стали, вероятность деформирования стали стремится к минимуму.

Ионно-плазменное азотирование зарекомендовало исключительно с положительной стороны. Среди плюсов стоит подчеркнуть, что азотация происходит при пониженных температурах, в отличие от традиционных вариантов. Для того чтобы осуществить ионно-плазменную азотацию, чаще всего используют сменный муфель либо вмонтированную деталь установки. Данные элементы обеспечивают ускорение процесса совершенствования металла, но не во всех случаях экономически оправданы.

Типы сред при азотировании

При азотации могут эксплуатироваться разнообразные рабочие среды. Чаще всего для осуществления процессов обработки при азотировании используется газовая смесь, которая состоит на 50% из аммиачных материалов и на 50% из пропанового газа. Также смесь может состоять в тех же в соотношениях из аммиачной смеси и эндогаза. Данная среда предназначена для обработки металлосплавов при температурном режиме не превышающим 570 градусов. При обработке металла длительность воздействия в газовой среде составляет 3 часа. Стоит подчеркнуть, что азотированный слой, который создается при такой функциональной среде, обладает небольшой толщиной, но характеризуется повышенными показателями прочности и износостойкости.

В последнее время применяют азотирование ионно-плазменным способом, которое выполняется в азотосодержащей разряженной среде. Особенность такого способа — при обработке стальных элементов их и муфель подключают к источнику электричества. Изделия в таком случае выступают в роли отрицательного электрода, а муфель — положительного. В итоге между элементом и муфелем образовывается поток ионов, происходит нагрев стальной поверхности. Также благодаря этому происходит насыщение стали нужным количеством азота.

Особенности технологии

Как и в любой технологической сталеобрабатывающей операции в азотировании имеются плюсы и минусы. Сталесплавные обработки хоть и гарантируют достижение нужных параметров, но также в отдельных ситуациях могут стать причиной ухудшения параметров эксплуатации элемента.

1. Повышенная твердость и износостойкость. Показатели сохраняются в течение длительного времени даже при условиях нагрева до 600 градусов.
2. Стойкость стальных сплавов к коррозии. Благодаря воздействию азота на поверхностный слой металлической детали она становится устойчивой к коррозированию.
3. Так как весь процесс обработки происходит при относительно низких температурах, то в процессе азотации элементы не изменяют своей геометрии и конечная обработка требуется в меньших количествах.

1. Длительность процедуры. В отдельных случаях требуется обработка металла длительностью до нескольких суток. Также во время обработки применяется специализированное оборудование.
2. Высокая стоимость изделия. Так как при азотации используются исключительно дорогие марки стали, то в итоге детали чаще всего получается в несколько раз дороже, чем обычные.

Выводы

Высокая популярность азотирования в различных сферах промышленности обуславливается возможностью получения стабильного результата при невысоких затратах. Наиболее распространена азотация в тяжелой промышленности, машиностроении, станкостроении. Именно в данных отраслях требуется соблюдение наилучшего соотношения трех параметров — качества, времени и стоимости.

Семейство конструкционных сталей — основа машиностроения и строительства

Конструкционная сталь — материал особой прочности и пластичности, что обеспечивает высокую сопротивляемость к разрушению изготовленных из нее конструкций. Представляет собой сплав, определенные характеристики которого позволяют использовать многопрофильный материал для изготовления промышленных механизмов и строительных конструкций.

Что такое конструкционная сталь

К механизмам и конструкциям, используемым на предприятиях обрабатывающей промышленности и строительстве, предъявляются высокие требования по качеству и стойкости. По этой причине металл для их производства должен обладать особыми технологическими свойствами для обеспечения безаварийной эксплуатации в различных условиях окружающей среды. Этим требованиям соответствует группа конструкционных сталей, представители которой наделены заданными параметрами химических, физических и механических свойств.

Состав конструкционных сплавов содержит набор полезных добавок – железо, марганец, медь, кремний и другие элементы, но основным параметром, определяющим все свойства стального проката, является углерод. Увеличение содержания углерода в сплаве повышает прочность металла и порог его хладноломкости, что позволяет стальным конструкциям выдерживать суровые климатические условия, а также высокие промышленные нагрузки.

• сталь углеродистая качественная;
• легированная качественная.

• фосфор (P) наделяет металлопрокат способностью к растрескиванию и поломкам по ходу механической обработки (холодной);
• сера (S) способствует трещинообразованию под действием высокого давления во время горячей обработки (спектр красного каления).

Применение деталей из углеродистого металла с высоким содержанием фосфора и серы оправдано при необходимости повышения степени обрабатываемости изделия методом резания (автоматные виды сталей).

Маркировка

• конгломераты обыкновенного качества, содержащие до 0,05 % вредных добавок, маркируют обозначением «Ст»;
• качественный металл, содержащий максимум 0,035% серно-фосфорных примесей, имеет маркировку «Сталь»;
• высококачественное металлическое сырье, содержащее до 0,025 % примесей, снабжают завершающей буквой «А»;
• особовысококачественные с 0,015 % фосфора и серы маркируют конечной буквой «Ш».

Исходя из сферы применения металлопроката, он бывает строительным (в основном низкоуглеродистый тип) и машиностроительным (средняя и низкоуглеродистая категория). Среднеуглеродистую конструкционную сталь (0,25-0,55 % серы) используют в машиностроении благодаря хорошему сочетанию механических свойств после термической обработки. Металл с низким содержанием углерода применяют для строительных работ по причине хорошей степени свариваемости, низкой склонности к старению.

Углеродистая конструкционная сталь

Качество металлопроката этого типа может быть обыкновенным и высоким. Материал обыкновенного качества более дешевый за счет меньшей очистки от вредных компонентов, отличается большим количеством неметаллических примесей.

Градация по качественному показателю

1. А – сплавы этой группы не требуют дальнейшей термической обработки, что способствует сохранению заводских свойств исходного металла. Маркировка стандартная – буквы «Ст» плюс цифры, обозначающие степень прочности и пластичности – Ст1, Ст3 и т.п.
2. Б – гарантированный химический состав материала этой группы поддается раскислению. Маркировка содержит букву «Б» с указанием степени раскисления в конце – БСТ3сп (спокойная), БСт1кп (кипящая). Числом обозначают процент углерода.
3. В – группа сталей повышенного качества с гарантированным химическим составом выдерживает механическую обработку. Маркируется буквами ВСт1, ВСт3 и т.д. Для производства изделий из металла этой группы потребуется дополнительная обработка, преимущественно сваркой.

Металлопрокат обыкновенного качественного состава применяют для изготовления деталей, требующих сварки, необходимых для работы в условиях небольших нагрузок. Конструкционную сталь этого типа в основном используют в автомобильной промышленности, а также в строительном деле для конструкций массового предназначения.

Металл обыкновенного типа соответствующих марок используют для производства гвоздей, проволоки, заклепок. Из конструкционного материала выпускают оси и валы, работающие под слабой нагрузкой, различные виды крепежных деталей, используют для получения фасонного проката.

Ограничения

Содержание углерода, обозначаемое цифровым индексом, накладывает определенные ограничения на качество, область применения стальных изделий.

Наименование	Свойства изделий, сферы применения
Низкоуглеродистые	Малонагружаемые детали из этого материала отличаются небольшой прочностью при высокой пластичности и уровне свариваемости. Изделия пригодны для штамповки холодным способом, исключив термическую обработку. Из металлического сплава производят сложные детали для автомобилей, ответственные сварные конструкции
Среднеуглеродистые	Среднеуглеродистой конструкционная сталь становится после улучшения методом закалки и горячего отпуска (до 650°С). Эти показатели повышают прочность стальных деталей, но понижают пластичность, что допускает обработку резанием. Улучшенный закалкой материал высокой прочности применяют в машиностроении
Высокоуглеродистые	Для высокоуглеродистых материалов характерен высокий процент марганца. Из такого вида металла производят изделия, которым требуется повышенная упругость, износостойкость (рессоры, пружины). После отжига материал хорошо поддается обработке резанием
Качественные	Конструкционный материал этой категории содержит увеличенную долю примесей – серно-фосфорных, свинцовых добавок. Качественный металл применяют для выпуска деталей, подвергающихся повышенной обработке, не вредящей металлорежущему инструменту. Это класс автоматных сталей, обогащенных серой, фосфором, свинцом, предназначенных для работы на станках-автоматах

Для повышения износостойкости металлоизделий применяют графитизацию, наклеп, наплавку. Подобные методы улучшения параметров конструкционной стали позволяют добиться повышения твердости материала, устойчивости его к износу.

Область применения

Конкретную область применения углеродистого металлопроката определяют его характеристики.

Конструкционные сплавы	Свойства сталей, области применения
Машиностроительный	Применяют для производства автомобилей благодаря высоким механическим свойствам, распространяющимся на весь материал. Детали машин отличаются надежностью, хорошо сопротивляются большим нагрузкам, ударному воздействию, сохраняя повышенную прочность
Строительный	Из углеродистых сплавов изготавливают мостовые конструкции , фермы, оборудование нефте- и газопроводов. Основное требование к сталям конструкционным этого типа – хороший показатель свариваемости при небольшом объеме легирующих компонентов. Повышению прочности способствует легирование кремнием, а также марганцем
Арматурный	Арматурой из стального материала армируют железобетонные конструкции, что способствует повышению их прочности при воздействии нагрузок. Этот тип металла представлен прутками (гладкими, профилированными) и проволокой. В зависимости от требований прочности к конструкциям (предварительно напряженные либо ненапряженные) стальную арматуру упрочняют термической обработкой
Пружинный	Свойства упругости используют для изготовления пружинной стали. Основное требование к металлу конструкционного типа – повышенная текучесть, которая достигается методом закалки с отпуском в температурном режиме до 400°С. Такой уровень температуры обеспечивает наивысшее значение предела упругости. Конструкционные стали для особо нагружаемых пружин усиливают добавкой ванадия и хрома
Шарикоподшипниковый	К изделиям предъявляется требование особой твердости из-за высоких локальных нагрузок. По этой причине для получения металлопроката выбирают высокоуглеродистую сталь. Легкость закалки при низких температурах и применении масла обеспечивают легированием хромом, для улучшения прокаливания вводят кремниево-марганцевые элементы
Цементуемый	Этот вид содержит 0,1-0,25 % углерода, что позволяет использовать их для производства изделий, подвергающихся цементированию. Детали цементуемого и цианируемого класса (болты, шестерни, гайки и т.д.) имеют небольшие размеры при повышенной прочности благодаря введению полезных добавок

Котельная разновидность углеродистых сплавов производится в виде котельных листов двух типов – толстолистовой материал толщиной свыше 4 мм и тонколистовая основа меньше 4 мм толщиной. Из котельного типа стали изготавливают паровые котлы (водогрейные), а также сосуды (паропроводы, коллекторы, трубы), способные выдерживать повышенные температуры (до 450 o С) при высоком давлении пара. Качественный металлопрокат обладает хорошей свариваемостью, маркируются буквой «К» на конце (12К, 16К, 22К и т.д.).

Особенности легированных сплавов

Наряду с углеродистыми качественными сталями, для конструкций в строительстве, а также для деталей машиностроения и приборостроения применяют легированную сталь. Легирование металла (обогащение основного состава полезными добавками) наделяет готовые изделия рядом специальных свойств, улучшает технологические, прочностные, физико-химические качества.

• до 2,5-5 % примесей – материал низколегированный;
• до 10 % добавок – металл среднелегированный;
• свыше 10 % примесей – высоколегированный прокат.

Легированная конструкционная сталь применяется для самых ответственных узлов механизмов, подвергаемых особо тяжелым нагрузкам. Для обеспечения высокой конструктивной прочности такие детали обязательно проходят окончательную термическую обработку для гарантии повышенной прочности.

• начинается с двух цифр, обозначающий процентный состав углерода;
• русской буквой прописывают конкретный элемент легирования;
• следующая за буквой цифра указывает процентное содержание этой присадки;
• завершающая буква «А» сообщает, что сталь высококачественная.

Преимущества добавок

• повысить прочность, не подвергая изделия термической обработке;
• усилить твердость, ударную вязкость, уровень прокаливаемости;
• обогатить особыми свойствами (жаропрочность, стойкость к коррозии).

Разные виды добавок улучшают определенные показатели конструкционной стали. Введение никеля способствует повышению ударной вязкости, а в содружестве с хромом обеспечивает способность к глубокому прокаливанию. Подобное сочетание примесей гарантирует равномерное улучшение свойств конгломерата по всей площади сечения.

Недостатки

К недостаткам хромоникелевого улучшения можно отнести вероятность хрупкости после отпускного процесса. Недостаток устраняют путем введения молибдена (0,2-0,4 %). Область применения легированного материала этого вида – крупные цементируемые изделия (валы, шестерни, шатуны) улучшенной прочности, износостойкости, пластичности. Для существенного усиления этих свойств молибден заменяют присадкой вольфрама, которая устраняет также отпускную хрупкость.

Наиболее распространенный дефект конструкционных сплавов – появление флокенов. Это трещины (белые пятна) внутри стальной детали, которые можно заметить на изломах. Флокены снижают усиление механических свойств, превращая сталь в непригодный для использования материал.

Появление тонких нитеобразных дефектов (волосовины) связано со скоплением неметаллических примесей, представляющих собой продукты раскисления. Их направленность отражает текучесть металла под действием давления во время горячей обработки. Преимущественный состав волосовин – силикатные включения.

Изделия из легированных сплавов малоуглеродистого вида часто страдают от межкристаллических трещин. Причина образующихся дефектов связана усадкой, их расположение обычно совпадает с осью слитка. На поверхность трещины не выходят в отличие от волосовин, с целью их устранения поверхность заготовки подвергают зачистке. Для защиты от появления дефектов, ухудшающих качество металла, разработан ряд специальных мероприятий.

Читайте также:

  
• Зажим для стальной ленты
  
• Переход спигот пэ100 сталь sdr11
  
• В средние века считалось что бордосская сталь самая надежная в мире
  
• Какой рост у стального алхимика
  
• Задвижка стальная 100 мм