Стали: классификация и назначение

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Филиал государственного образовательного учреждения 

высшего профессионального  образования 

«Санкт-Петербургский  государственный 

инженерно-экономический  университет» в г. Череповце

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Экономика и управление на предприятии»

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: «Материаловедение»

 

 

 

Тема работы: «Стали: классификация и назначение».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Выполнила студентка: 

Пученичева Ю.А.

Группа: 3 ЭУП-08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Череповец,

2012

 

Содержание

1. Стали: классификация и назначение……………………………………………………………3

1.1. Общая классификация  сталей………………………………………………………………3

1.2. Маркировка сталей  по химическому составу……………………………………………..4

1.3. Конструкционные стали и ставы…………………………………………………………..8

1.4. Инструментальные стали и ставы………………………………………………………...16

1.5. Стали и сплавы  с особыми физическими свойствами…………………………………..19

Список литературы……………………………………………………………………………..23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Стали: классификация и назначение

1.1. Общая классификация сталей

Согласно  принятой в настоящее время терминологии, сталь — деформируемый сплав железа с углеродом (содержание до 2%) и другими элементами. Номенклатура сталей, используемых в настоящее время в машиностроении, чрезвычайно велика. Разработана информативная система маркировки, отражающая состав, технологию получения и переработки, структуру сталей различных видов.

Классификация сталей и сплавов производится по химическому составу, качеству (способу производства и содержанию вредных примесей), а также по назначению. По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные.

Углеродистые стали  делят в зависимости от содержания углерода на

• малоуглеродистые — менее 0,6% С;
• среднеуглеродистые — от 0,6 до 0,7% С;
• высокоуглеродистые — более 0,7%С.

Легированные стали  в зависимости от введенных элементов  подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, марганцевые и многие другие. Их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов:

• низколегированные — менее 5%;
• среднелегированные — 5...10%;
• высоколегированные — более 10%.

Легированные стати  и сплавы делятся также на классы по структурному составу:

•  в отожженном состоянии  — доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледебуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;

•  в нормализованном состоянии  — перлитный, мартенситный и аустенитный классы. К перлитному классу относят углеродистые и легированные стали с низким содержанием легирующих элементов, к мартенситному классу — с их более высоким содержанием, а к аустенитному — с высоким содержанием легирующих элементов.

По качеству, т.е. по условиям производства (способу производства и содержанию вредных примесей), стали и сплавы делятся на следующие  группы:

                                                                     сера, менее, %     фосфор, менее, %

обыкновенного качества (рядовые) ....   0,050                      0,040;

качественные......................................       0,040                      0,035;

высококачественные...........................       0,025                      0,025;

особо высококачественные.................       0,015                      0,025.

Стали обыкновенного  качества по химическому составу  — углеродистые стали, содержащие до 0,6% С. Эти стали выплавляются в конвертерах с применением кислорода или в больших мартеновских печах.

Стали обыкновенного  качества, являясь наиболее дешевыми, уступают по механическим свойствам  сталям других классов, так как отличаются повышенными ликвацией (химической и структурной неоднородностью) и количеством неметаллических включений.

Стали качественные по химическому  составу могут быть углеродистыми или легированными. Они также выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более строгих требований к составу шихты, процессам плавки и разливки.

Оба вида сталей по степени  раскисления и характеру затвердевания  металла в изложнице делят на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Каждый из этих сортов отличается содержанием кислорода, азота и водорода. Так, в кипящих сталях содержится наибольшее количество этих элементов.

Стали высококачественные выплавляются преимущественно в  электропечах, а особо высококачественные — в электропечах с электрошлаковым переплавом или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств.

По назначению стали  и сплавы делят на конструкционные, инструментальные стали и стали с особыми физическими и химическими свойствами.

 

1.2. Маркировка сталей по химическому составу

Эта маркировка является наиболее обшей, так как учитывает  также область применения, условия  производства и качество сталей. Однако некоторые стали более узкого применения (например, автоматные, шарикоподшипниковые, быстрорежущие и др.) маркируются иначе.

Новые стали и сплавы, еще не включенные в государственные  стандарты и поставляемые по техническим условиям, обозначаются буквами, указывающими на завод-изготовитель (например, ЭК, ЭП или ЭИ — завод «Электросталь»), и номером, присвоенным этим заводом.

Углеродистые  стали. На долю углеродистых сталей приходится 80% общего объема производства сталей и сплавов. Это объясняется тем, что эти стали дешевы и сочетают удовлетворительные механические свойства с хорошей обрабатываемостью резанием и давлением. Однако они менее технологичны при термической обработке.

По назначению углеродистые стали делят на конструкционные  и инструментальные. Первые в свою очередь делятся на углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества и углеродистые конструкционные качественные стали.

Углеродистая  конструкционная сталь обыкновенного  качества (ГОСТ 380-94) содержит 0,06...0,49% С; 0,25...1,2% Мп; 0,05...0,3% Si. Массовые доли Сг, Ni и Си должны быть не более 0,3% каждого, азота — не более 0,01%, серы - не более 0,05%, фосфора - не более 0,04%. В равновесном состоянии эти стали имеют ферритно-перлитную структуру.

В маркировке этих статей буквы Ст означают «сталь обыкновенного  качества», цифры — условный номер марки в зависимости от нормируемых показателей (величин механических свойств). Чем больше условный номер стали, тем больше в ней содержание углерода и перлита и тем выше ее прочность и ниже пластичность.

Углеродистые конструкционные  стали обыкновенного качества изготавливают следующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб. Стандартом предусмотрена также сталь с повышенным (0,8...1,2%) содержанием марганца: СтЗГпс, СтЗГсп и Ст5Гпс. Чем больше толщина изделия проката, тем ниже значения приведенных характеристик.

Дополнительными индексами  в конце марки указываются  степень раскисления и характер затвердевания стати (например, Ст3кп, Ст5пс, Ст6сп).

Углеродистые конструкционные  стали обыкновенного качества предназначены для изготовления горячекатаного проката (сортового, фасонного различных профилей — балки, швеллеры, уголки, прутки); холоднокатаного тонколистового проката; слитков, блюмов, слябов; катаных и непрерывно-литых труб; поковок и штамповок; ленты, проволоки, метизов и др.

Прокатное производство — получение из металлов и сплавов путем прокатки различных изделий и полуфабрикатов, а также их дополнительная обработка с целью повышения качества. В промышленных странах прокатке подвергается более 80% выплавляемой стали. Основные виды изделий прокатного производства: прокат, металлический профиль и жесть.

Прокат — продукция металлургического производства. Различают сортовой и листовой прокат. Сортовой прокат используется для производства простых и фасонных профилей и катанки (заготовки для получения проволоки). Из листового проката производят листы, полосы, ленты, жесть, в том числе биметаллические и с покрытиями.

Металлический профиль — изделие, полученное прокаткой, прессованием, формовкой (гибкой) между валками. Различают профили с постоянным по длине поперечным сечением, так называемые переменные профили (в том числе периодические) и специальные (бандажи, колеса, шестерни, шары и др.). Некоторые металлические профили — квадратный, круглый, полосовой, угловой, двутавровый, швемерный рельс, тавровый, шпунтовой.

Жесть — тонкая холоднокатаная отожженная листовая сталь толщиной 0,08...0,32 мм. Для предохранения от воздействия пищевых сред и атмосферной коррозии на поверхность жести наносят защитные покрытия — олово (белая жесть), хром, специальные лаки и др.

Трубное производство — получение полых изделий из металлов преимущественно кольцевого сечения и относительно большой длины. Трубы со швом изготовляют главным образом сваркой, бесшовные — прокаткой (реже прессованием, волочением, литьем).

Трубное производство осуществляется также для керамики, асбоцемента, кирпича, железобетона, дерева, стекла, каучука, пластмасс и других материалов.

Метизное производство — получение стандартизированных металлических изделий (метизов). Различают промышленные метизы (стальная проволока, канаты, гвозди, болты, железнодорожные костыли и т.п.) и метизы широкого назначения (ножи, пилы и т.д.).

Изделия из углеродистых конструкционных сталей обыкновенного  качества широко применяются в строительстве для сварных, клепаных и болтовых конструкций, а также для выполнения кровельных работ. Среднеуглеродистые стали (СТ5, Ст5Г), обладающие большей прочностью, чем низкоуглеродистые, предназначены для рельсов, железнодорожных колес, валов, шкивов, шестерен и других деталей грузоподъемных машин.

Механические свойства углеродистой конструкционной стали  обыкновенного качества могут быть значительно повышены, а порог хладноломкости понижен закалкой в воде после прокатного нагрева.

Стали углеродистые конструкционные качественные (ГОСТ 1050—88) содержат не более 0,35% фосфора, не более 0,04% серы, 0,05...0,6% углерода. Эти стали отличаются высокими пластичностью и свариваемостью. Они могут использоваться без упрочняющей термической обработки или после нее.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15, 20, ..., 85. Двузначные числа в марке показывают содержание углерода в сотых долях процента. Дополнительными индексами могут быть отмечены степень раскисления и характер затвердевания стали в изложнице (например, сталь 08кп).

Углеродистые  инструментальные стали (ГОСТ 1435—90) выпускаются качественными (содержание серы не превышает 0,03%, фосфора — 0,035%) и высококачественными (серы не более 0,02% и фосфора — 0,03%). В конце марки высококачественных углеродистых инструментальных сталей ставится буква А.

В углеродистых инструментальных сталях буква У в обозначении  марки означает «углеродистая стать», а цифра показывает содержание углерода в десятых долях процента.

Стали У7 (доэвтектоидная ферритно-перлитная) и У8, У8А (эвтектоидные) наиболее пластичные из углеродистых инструментальных сталей. Они идут на производство молотков, стамесок, долот, зубил. Из сталей У10, У11, УНА изготавливают резцы, сверла, метчики, фрезы, плитки и прочий мерительный и режущий инструмент для резания мягких материалов, а из сталей У12, У13, У13А — инструмент, работающий без ударных нагрузок (напильники, рашпили, бритвы).

Легированные  стали. При маркировке легированной стали используют буквенные обозначения легирующих элементов. Эти буквы в сочетании с цифрами используют в обозначении марки стали. Содержание легирующего элемента, если оно превышает 1...1,5%, указывается цифрой (массовая доля в целых процентах), стоящей после соответствующей буквы. Если за буквой отсутствует цифра, то содержание данного элемента около 1%. Исключение сделано для некоторых элементов (V, Ti, Mo, Nb, Zr, В, N и др.), присутствие которых в сталях даже в тысячных долях процента оказывает существенное влияние на свойства сталей (микролегирование).

Если в начале марки нет цифры, то это означает, что количество углерода составляет 1% и выше. Для конструкционных сталей две цифры впереди марки указывают на среднее содержание углерода в сотых долях процента. Для инструментальных сталей одна цифра в начале марки указывает среднее содержание углерода в десятых долях процента.

Основная масса легированных сталей выплавляется сталями качественными. Отличие в обозначениях качественных, высококачественных и особо высококачественных сталей заключается в том, что в конце марки высококачественных сталей присваивается буква А, а особо высококачественных – буква Ш. У сталей, применяемых в виде литья (в отливке), в конце марки приписывается буква Л.