Углеродистые стали

Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Октября 2011 в 15:05, реферат

Описание работы

Целью данной работы является изучение и краткое изложение полученной информации о углеродистых сталях, их свойствах, способах производства и их применении в быту человека. Задачами являются поиск и изучение литературных источников по теме «Углеродистые стали», изучение графиков и таблиц.

Содержание

Введение 3
Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали 4
Способы производства 7
Классификация углеродистых сталей 10
Стали обыкновенного качества
11
Качественные конструкционные углеродистые стали
13
Инструментальные качественные углероды
15
Автоматные стали (конструкционные)
16
Заключение 17
Список литературы

Скачать полностью (65.56 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

Реферат.docx

— 69.98 Кб (Скачать)
 

       В зависимости от способа раскисления стали подразделят на:

  • спокойную сталь (сп), раскисленную марганцем, кремнием и алюминием;
  • кипящую сталь (кп), раскисленная только марганцем;
  • полуспокойную сталь (пс), раскисленная марганцем и алюминием, т.е. характеризующуюся промежуточным раскислением.

       Эти стали отличаются по химическому составу:

  • сп – 0,14 - 0,3% Si, ~ 0,002% О2;
  • пс – 0,05 - 0,10% Si, ~ 0,01% О2;
  • кп – <0,05% Si, ~ 0,02% О2.

       Стали различных способов раскисления  характеризуются следующими показателями выхода годного: спокойная сталь  – 85–90%; полуспокойная сталь –  90–95%; кипящая сталь – 95–100%.

       Состав стального слитка неодинаков. В верхней и средней части слитка содержится больше примесей – серы, фосфора и углерода. Это явление носит название зональной ликвации, которая вследствие уменьшения растворимости примесей в железе при его переходе из жидкого состояния в твердое. В верхней части слитка из-за конвекции жидкого металла содержание серы, фосфора и углерода увеличивается в несколько раз, а в нижней части – уменьшается. Поэтому металл из верхней части слитка будет отличаться от нижней, и оба они будут отличаться от средней. В кипящей стали зональная ликвация больше, чем в спокойной. Чем крупнее слиток, тем сильнее выражена зональная ликвация. Поэтому при прокатке – прибыльную, подприбыльную, и донную части слитка отрезают. 
 

       Классификация углеродистых сталей

       В зависимости от назначения стали делят на:

    • конструкционные (детали машин, механизмов и различных конструкций, болты, гайки, мосты, краны);
    • инструментальные стали (режущий инструмент, мерительный инструмент, штампы).

       По  содержанию углерода:

    • малоуглеродистые (0,025ч0,25%С);
    • среднеуглеродистые (0,25ч0,6%С);
    • высокоуглеродистые (> 0,6%С).

       По  качеству:

    • обыкновенного качества (<0,05%S; <0,04%Р);
    • качественные (<0,04%S; <0,035%Р);
    • высококачественные (<0,03%S; <0,03%Р).

       Качество  сталей определяется содержанием в  них вредных примесей: серы и фосфора. Конструкционные стали изготавливают  обыкновенного качества и качественными; инструментальные стали – качественными  и высококачественными. 
 
 
 
 
 

       Стали обыкновенного качества

       Данные  стали в процессе выплавки меньше очищаются от вредных примесей и  содержат больше серы и фосфора, большое количество неметаллических включений, значительно развита ликвация. Содержание серы до 0,05%, фосфора до 0,04%.

       Маркируются: Cт0, Cт 1, Cт2, Cт3, Cт4, Cт5, Cт6.

       Все эти стали по структуре доэвтектоидные – 0,06–0,49% углерода.

       Указание  способа раскисления: Cт1кп, Cт1пс, Cт1сп, Cт3кп, Ст3пс, Cт3сп. Начиная со стали 4 выпускают только стали спокойные и полуспокойные: Cт6сп, Cт6пс.

       Каждая  марка стали выполняется в 14 вариантах, которые гарантируют определенные механические и химические свойства.

       Рассмотрим  в качестве примера сталь –  Cт3сп4. Первая цифра «3» – указывает только порядковый номер марки стали по ГОСТ 380-94, а не содержание углерода. Но с увеличением номера содержание углерода увеличивается. Чем больше содержится в стали углерода, тем выше прочность и ниже пластичность. Вторая цифра «4» (может изменяться от 1 до 5) – гарантирует определенные механические свойства и химический состав стали (категория поставки). Стали первой категории имеют гарантию по механическим свойствам, временное сопротивление, относительное удлинение. Стали второй категории имеют гарантию по механическим свойствам и химическому составу. Стали третей категории – по механическим свойствам, химическому составу и ударной вязкости при +20˚C. Стали четвертой категории – по механическим свойствам, химическому составу и ударной вязкости при -20˚C. Стали пятой категории – по механическим свойствам, химическому составу, ударной вязкости при      -200С и после старения.

       В таблице № 3 указаны состав сталей и механические свойства сталей обыкновенного качества по ГОСТ 380-94

       Таблица № 3

Массовая  доля Механические  свойства
Марка стали С, % Si, % Mn, % σв, кгс/мм2 σт, кгс/мм2 (не менее) δ, %

(не менее)

Ст0
0,23		 – – 32 – 22
Ст1 0,06–0,12 0,05–0,30 0,25–0,50 32–40 – 33
Ст2 0,09–0,15 0,05–0,30 0,25–0,50 34–42 22 31
Ст3 0,14 – 0,22 0,05–0,30 0,4–0,65 38–47 24 21–27
Ст4 0,18–0,27 0,05–0,30 0,40–0,70 42–52 26 25
Ст5 0,28–0,37 0,05–0,30 0,50–0,80 50–62 28 15–21
Ст6 0,38–0,49 0,05–0,30 0,50–0,80 60–72 31 11–16
 

       Области применения сталей обыкновенного качества: Ст0 – ограждения, перила, кожухи, обшивка (т.е. детали неответственные); Ст1 – детали с высокой вязкостью и низкой твердостью (анкерные (фундаментные) болты, связывающие обшивки); Ст2 – неответственные детали требующие высокой пластичности или глубокой вытяжки; Ст3 – несущие элементы сварных и не сварных конструкций или деталей; фасонные швеллеры для рамы тракторов, обода колес автомобилей, фасонные профили для сельскохозяйственного машиностроения; арматура гладкого профиля для армирования железобетонных конструкций; Ст5 – болты, гайки, тяги, трубные решетки, клинья, рычаги, упоры, штыри, стержни, пальцы; Ст6 – бабы молотов (ударная часть), шпиндели (вращающая часть на станке), ломы строительные; от Ст0 до Ст6 – балки двутавровые, швеллеры, угловая сталь.

       Стали обыкновенного качества поставляются по гарантированному химическому составу  и механическим свойствам. Спокойная сталь по температуре перехода в хрупкое состояние значительно лучше, чем кипящая. 

       Качественные  конструкционные  углеродистые стали

       Эти стали выплавляют кислородно-конверторным способом, в мартеновских печах или  электропечах. В зависимости от раскисления  они могут быть спокойными или  кипящими. К стали этой группы предъявляются более высокие требования относительно химического состава:

    • меньше содержание серы – 0,04%,
    • фосфора – 0,035%;
    • меньше количество неметаллических включений;
    • повышенные требования к макро- и микроструктуре сплава.

       Поставляются  стали по гарантированному химическому  составу и механическим свойствам.

       Маркировка  производится цифрами по ГОСТ1050-88: 05, 08, 10, 11, 15, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60. Цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Выпускают стали в соответствии с ГОСТ 1050-88. Изготавливают горячекатаную и кованую сталь с термической обработкой (отжиг, нормализация, высокий отпуск), так и без нее. Сталь предназначается для горячей обработки давлением, механической обработки и для холодного волочения (подкат).

       В таблице № 4 указаны химический состав и механические свойства углеродистой качественной стали по ГОСТ 1050-88

     Таблица № 4

Марка

стали

 Механические  свойства,  не  менее Массовая  доля
σт, кгс/мм2 σв, кгс/мм2 δ, % Ψ, % C, % Si, % Mn, % Cr, %
08 20 33 33 60 0,05–0,12
0,03		 0,25–0,65 0,10
10 21 34 31 55 0,07–0,14 0,05–0,37 0,25–0,65 0,15
15 23 38 27 55 0,12–0,19 0,05–0,37 0,25–0,65 0,25
20 25 42 26 55 0,17–0,24 0,05–0,37 0,25–0,65 0,25
25 28 46 23 50 0,22–0,30 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
30 30 50 21 50 0,27–0,35 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
35 32 54 20 45 0,32–0,40 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
40 34 58 19 45 0,37– 0,45 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
45 36 61 16 40 0,42– 0,50 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
50 38 64 14 40 0,47–0,55 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
55 39 66 13 35 0,52–0,60 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
58 42 61 12 28 0,55–0,63 0,05–0,30
0,20		 0,20
60 41 69 12 35 0,57–0,65 0,05–0,37 0,50–0,80 0,25
 

     Области применения углеродистых качественных конструкционных сталей: 05кп, 08, 08кп – детали изготавливаемые холодной штамповкой и глубокой вытяжкой (кузова, крылья автомобилей, топливные баки, змеевики, элементы сварных конструкций); 10, 15 – используют для деталей, не испытывающих высоких нагрузок: кулачковые валики, рычаги, оси, втулки, болты, гайки, заклепки, муфты; 20, 25 – крепежный материал, соединительные муфты, шпиндели, толкатели клапанов, рамы и другие детали автотракторного сельскохозяйственного машиностроения; 30, 35 – слабонагруженные оси, валы различных машин и механизмов, шпиндели, шестерни, рычаги, звездочки, кольца, шатуны; 40, 45, 50 – средненагруженные оси, валы, шестерни, втулки, коленчатые валы, плунжеры, фрикционные диски; 55, 60 – пружины, рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки, железнодорожные рельсы, крановые колеса. 
 
 
 
 
 
 

     Инструментальные  качественные углероды

     Маркируются углеродистые инструментальные стали  по ГОСТ1435-99: У7, У8, У10, У11, У12, У13, У14. Цифра показывает среднее содержание углерода в десятых долях процента: У7 – 0,7% углерода; У11 – 1,1% углерода. Стали могут быть качественные (серы 0,028%, фосфора 0,03%) и высококачественные (серы 0,018%, фосфора 0,025%). Буква А в конце марки, указывает, что сталь высококачественная. Обозначаются углеродистые высококачественные инструментальные стали У7А, У8А, …, У13А. Эти стали не обладают теплостойкостью, рабочая температура не более 190-200˚C (при нагреве выше происходит резкое снижение твердости режущей кромки с HRC62-63 до HRC15-18). Используют после термической обработки.

     Области применения инструментальных сталей: У7, У7А – зубила, молотки, плоскогубцы, кусачки, пневмоинструмент; У8, У8А – фрезы, ножи, зенковки, штампы, матрицы, пуансоны, ножницы, деревообрабатывающий инструмент; У9, У9А, У10, У10А – сверла, метчики, развертки, плашки, матрицы для холодной штамповки; У11, У11А, У12, У12А, У13, У13А – резцы, напильники, сверла, измерительный инструмент, ножовочные полотна.  
 
 
 
 
 
 

     Автоматные  стали (конструкционные)

     Хорошо  обрабатываются при больших скоростях  резания, при этом получается высокое  качество поверхности. Это достигается  повышенным содержанием серы и фосфора. Сульфиды марганца MnS способствуют образованию короткой и ломкой стружки. Фосфор, повышая прочность, твердость и порог хладноломкости, способствует образованию ломкой стружки и получению гладкой и блестящей поверхности.

Информация о работе Углеродистые стали