Класифікація конструкційних сталей за хімічним складом і якістю

Класифікація конструкційних сталей за хімічним складом і якістю

Сталь- сплав, основою якого  є залізо з киснем (до 2%) і додавання  інші елементи. Отримують головним чином із суміші чавуну зі сталевим брухтом у кисневихконвертерах, мартенівських печах і електропечах.

>Конструкционнаясталь-общее  назва сталей, виділені на виготовлення  будівельних конструкцій і деталей  машин чи механізмів.

По хімічним складом розрізняють: сталиуглеродистие і

леговані, за призначенням —  конструкційні, інструментальні, почав  із особливими фізичними і хімічними  властивостями (нержавіюча,жаропрочная, електротехнічна та інших.).

>Углеродистая сталь,  нелегована конструкційна чи  інструментальна сталь, яка містить  кисень (0,04-2%) й постійні домішки  (марганець, сірка, фосфор). Розрізняютьнизкоуглеродистую (до 0,25% кисню),среднеуглеродистую (0,25-0,6% кисню) івисокоуглеродистую (понад  0,6% кисню) сталь.

>Легированная сталь,  крім звичайних домішок міститьлегирующие  елементи — (хром, нікель, молібден, вольфрам, ванадій, ніобій, титан), щоб  надати сплавів певних фізичних, хімічних чи механічних властивостей. Розрізняютьнизколегированную (сумарне  зміст легуючих елементів до 2,5%),среднелегированную (2,5-10%) івисоколегированную (св. 10%) сталь.

Якість стали залежить від в них вмісту шкідливих  домішок. Стали класифікують на групи  А, Б, У.

Група А: Ставляться стали  звичайного якості, можуть мати підвищений вміст сірки (до 0,06%) і фосфору  до (0,07%).Механические властивості таких  сталей нижче, ніж в стали інших  груп. Основним елементом є вуглець. Їх виплавляють в кисневихконвертерах  і мартенівських печах. Стали  звичайного якості поділяють на спокійні (повністюраскисленние), киплячі (в  повному обсязіраскисленние) іполуспокойние (що займає проміжне становище між  спокійними і киплячими).

Група Б: Ставляться якісні сталиуглеродистие  чи леговані. У цих сталях вміст  сірки і фосфору на повинен  перевищувати 0,035% кожного.Виплавляют в мартенівських печах.

Група У: Ставляться високоякісні стали, леговані,виплавляемие в електропечах. У цих сталях вміст сірки і  фосфору на повинен перевищувати 0,025% кожного.

>Особовисококачественние  стали виплавляють в електропечах  з наступноюелектрошлаковимпереплавом,вакуумнодуговимпереплавом.  Зміст сірки і фосфору до 0,015% кожного.

Приклади маркування стали

Стали звичайного якості позначаютьСт0-Ст6. Що номер, то вище зміст вуглецю іпрочностние властивості стали. Якісні, високо якісні іособовисококачественние стали маркірують так: зміст вуглецю вказують на початку  марки цифрою, що відповідає її змісту. У сотих частках відсотка для  сталей, містять до 0,75% вуглецю - конструкційні  стали, й у десятих частках  відсотка, мають більш 0,75% вуглецю - інструментальні стали.Легирующие елементи позначають російськими літерами, наприклад М (нікель); Р (марганець); Х (хром); З (кремній). Якщо після літери немає цифри, то сталь містить 1-1,5%легирующего  елемента, якщо стоїть цифра, вона вказує змістлегирующего елемента у відсотках. Наприкінці марки високоякісної стали ставлять букву «А»: сталь30ХНМ-качественная, а й стали30ХНМА-висококачественние; уособовисококачественной стали електрошлакового переплаву стоїть літера «Ш». Для деяких високоякісних сталей бувають такі відхилення у визначенні. Усі леговані сталі та сплави із цілком особливими фізичними властивостями завжди високоякісні, у марки цих сталей букву «А» ставлять.Шарикоподшипниковие стали позначають на початку марки літерами «>ШХ», потім стоїть зміст хрому в десятих частках відсотка, наприклад, стальШХ15.Бистрорежущиесложнолегированние позначають буквою «Р», наступна з ним цифра свідчить про процентний вміст у ній вольфраму.Электротехнические стали позначають буквою «Еге», наступна з ним цифра свідчить про процентний вміст у ній кремнію.

Схеми і знаходять способи  розливання сталі, їхні переваги, й  недоліки

>Виплавленную в плавильної  печі сталь випускають в >сталеразливочний  ківш (мал.1) і мостовим краном  переносять доречно розливання  на злитки. Ємність ковша зазвичай  визначається ємністю плавильної  печі і як 5...250 т. Для великих  плавильних печей застосовують  ковші ємністю до 450 т (діаметром  і заввишки до 6 м). Сталь розливають  уизложници чикристаллизатори установок  для безперервного розливу. >Изложници  є чавунні форми щоб одержати  зливків різного перерізу. Маса  зливків для прокатки зазвичай  становить 10...12 т (рідше — до 25 т), а поковок сягає 250... 300 т.Легированние  стали іноді розливають у зливки  масою у кількасот кілограмів. Застосовують два способу розливання  сталі визложници: зверху і сифоном.  При розливання згори (рис. 2 А)  сталь заливають з ковша 2 у  кожнуизложницу 1 окремо. Під час  такої розливанні поверхню зливків  внаслідок влучення бризок рідкого  металу на стінкиизложници то, можливо забрудненій плівками  оксидів.

>Рис. 1

Присифонной розливання (2 ,Б) сталлю заповнюють одночасно від 2 до 60 встановлених на піддоні 5 виливниць  через центровою струмінь 3 і каналів  навіть у піддоні. І тут сталь  вступає уизложници знизу, що забезпечує плавне, безразбризгивания їх заповнення, поверхню зливка виходить чистої, скорочується час розливання. Сталь внадставке 4 зберігається у рідкому стані, завдяки  чому зменшуються раковина і відходи  зливка при обрізування.Разливку згори  зазвичай застосовують для вуглецевих, аразливку сифоном — для легованих  сталей.

мал.2 рис.3

>Непреривнаяразливка стали  виготовляють спеціальних установках  —УНРС (рис. 3). Рідку сталь з  ковша 6 через проміжне пристрій 5 безупинно заливають згори в  водоохолоджувальнуизложницу без  дна — >кристализатор 4, та  якщо з нижньої його частину  вибирають зі швидкістю 1...2,5м/мин  з допомогою валків 3 >затвердевающий  зливок. На виході зкристаллизатора  зливок охолоджується водою, остаточно  твердне й потрапляє до зони  різання, де його розрізають  газовим різаком 2 на зливки  певної довжини. Отримані зливки  з допомогоюкантователя / опускаються  на роликовий конвеєр подаються  на прокатні стани. НаУНРС отримують  зливки прямокутного перерізу  розмірами від 150 Х 500 до 300 Х  200 мм, квадратного зі стороною  від 150 до 400 мм, і навіть круглі  як товстостінних труб. Завдяки  безперервному харчуванню і поданогозатвердеванию  у зливках, отриманих наУНРС, відсутніусадочние  раковини. Тож придатних заготовок може становити 96... 98 % масиразливаемой стали, поверхню одержуваних зливків відрізняється хорошим якістю, а метал зливка — щільним і однорідним будовою.

Схеми й захопити основні  способи обробки металів тиском й застосування їх

Обробка металів тиском полягає  в їх спроможність за певних умов пластично  деформуватися внаслідок надеформируемое  тіло (заготівлю) зовнішніх сил. Процеси  обробки металів тиском за призначенням поділяють на два виду: 1). Для отримання  заготовок постійного поперечного  перерізу за довжиною (прутків, дроту, стрічок, аркушів), застосовуваних будівельних  конструкціях чи ролі заготовок на подальше виготовлення їх деталей лише обробкою різанням чи з допомогою  попереднього пластичногоформоизменения, основними різновидами таких  процесів єпрокатка, пресування і волочіння.

>Прокатка залежить відобжатии  заготовок міжвращающими валами. Силами тертя заготівля втягується  між валками, а сили тертя  нормальні до валків, зменшують.  Вирізняють три основні види  прокатки: поздовжня, поперечна і  гвинтова. При подовжньої періодичної  прокатці отримують профілі з  одностороннім періодом, з двостороннім  співпадаючим періодом, з незбіжним  верхнім і нижнім періодом. Остаточну  форму виробу надають за прохід. Довжина періоду профілю визначається  довжиною окружності валка. При  кожному обороті валків з яких  мусив виходити відрізок смуги  із числом періодів, тому найбільша  довжина періоду може бути  більше довжини окружності валків.

>Поперечнаяпрокатка періодичних  профілів характеризується тим,  що заготівля і готовий профіль  є тіла обертання. Схема прокатки  натрехвалковом стані представлена  на рис.4

>Рис. 4. Схема прокатки  натрехвалковом стані

>Прокатка здійснюється  дисковими чи конічними валками,  розташованими з точки 120 0 друг  до друга. Валки можуть бути  з певним перекосом. Спосіб  у тому, що три приводних валка  1 обертають заготівлю 2, яка примусово  переміщається в осьовому напрямі  з великим натягом.Гидравлическое  пристрій переміщаєзажимной патрон 3 разом із металом у бік  робочого ходу. Під час прокатки  валки зближуються і розлучаються  на необхідний розмір гідравлічної  яка стежить системи у відповідність  до заданим профілем копіювальної  лінійки чи системою ЧПУ із  заздалегідь заданої програмі. Перехід  від однієї профілю до іншого  здійснюється без заміни валків, тільки завдяки традиційному  зміни копіра чи програми.

>Рис 5. Схема прокатки  шестерні з осьової подачею  заготівлі

>Поперечной прокаткою  накочують зуби шестерні між  двома обертовими валками. Можливі  два способу обробки зубів:  з осьової подачею оброблюваної  заготівлі (прутковапрокатка) іпрокатка  з радіальної подачею валків (штучнапрокатка).Прутковаяпрокатка  шестерні (рис. 5) застосовується в  обробціпрямозубих ікосозубих шестерні  з невеликими модулями (до 6 мм) і  з діаметром до 200 мм. Освіта зубів  при прокатці здійснюється переміщенням  нагрітої в кільцевому індукторі  2 заготівлі 1 між двома обертовими  зубцюватими валками 3, модуль  яких дорівнює модулюпрокативаемой  шестерні 4. На початку прокатки  заготівля наводиться у обертання  додатковим зубцюватим колесом,  які узацеплении з валками.  Після виходу зі зачеплення  шестірня обертається валками.

>Стани гвинтовій прокатки  широко застосовують для прокатки  сталевих куль діаметром 25…125 мм. Схема прокатки представлена  на див. мал.6.

>Рис.6. Схема прокатки  куль

Валки 2 і 4 обертаються щодо одного напрямі, внаслідок заготівля 1 отримує обертальне рух. Для осьового переміщення осі валків мають  з точки до осі обертання. Від  вильоту з валків заготівля охороняєтьсяцентрирующими  упорами 3. У валках нарізають гвинтові калібри. За характером деформації калібр поділяється наформующий ділянку, відбувається захоплення заготівлі  та її поступове обтиснення в кулю, і опоряджувальний ділянку, депридаются  точну величину кулі й відбувається його відділення від заготівлі. Діаметр  валків в 5…6 разів перевищує діаметрпрокативаемих куль, і як 190…700 мм. Продуктивність стану визначається кількістю оборотів валків, оскільки за оборот існують  стани для прокатки ребристих  труб, для накочуваннярезьб.

>Прессование залежить  від продавлюванні заготівлі,  що у замкнутої формі, через  отвір матриці, причому форма  й розміри поперечного перерізу  видавленої частини заготівлі  відповідають форми і розмірам  отвори матриці, а довжина її  пропорційна відношенню площ  поперечного перерізу вихідної  заготівлі та видавленої частини  й переміщенню стискаючого інструмента.  Це сучасний спосіб отримання  різноманітних профільних заготовок:  прутків діаметром 3…250 мм, труб  діаметром 20…400 мм з товщиною  стінки 1,5…15 мм, профілів складного  перерізу суцільних і порожніх  з майданом поперечного перерізу  до 500 див2.

Нині як вихідної заготівлі  використовують зливки чи прокат з  вуглецевих і легованих сталей, і  навіть з кольорових металів і  сплавів з їхньої основі (мідь, алюміній, магній, титан, цинк, нікель, цирконій, уран, торій).

>Прессование виготовляють  гідравлічних пресах з вертикальним  чи горизонтальним розташуваннямплунжера,  потужністю до 10 000 т.

Застосовуються дві методу пресування: прямий і зворотний (див. мал.7.) При прямому пресуванні рухпуансона  пресу КПРС і витікання металу через отвір матриці відбуваються у одному напрямку. При прямому  пресуванні потрібно прикладати значно більше зусилля, бо більшу частину його витрачається подолання тертя при  переміщенні металу заготівлі всередині  контейнера.Пресс-остаток становить 18…20 % від безлічі заготівлі (деяких випадках – 30…40 %). Але процес характеризується вищим якістю поверхні, схема пресування простіша.

>Рис. 7. Схема пресування  прутка прямим (чи зворотним (б)  методом

1 – готовий пруток; 2 –  матриця; 3 – заготівля; 4 - відштампувати

При зворотному пресуванні заготівлю  закладають у глухий контейнер, і  її при пресуванні залишається нерухомій, а витікання металу з отвори матриці, яка кріпиться на кінці пологогопуансона, відбувається у напрямі, зворотному рухупуансона з матрицею. Протилежне пресування вимагає менших зусиль,пресс-остаток  становить 5…6 %. Проте менша деформація призводить до того, що пресований пруток зберігає сліди структури литого металу. Конструктивна схема складніша. Процес пресування характеризується такими основними параметрами: коефіцієнтом витяжки, ступенем деформації і швидкістю  закінчення металу з очки матриці.

Сутність процесу волочіння  залежить від протягування заготовок  через звужується отвір (>фильеру) в інструменті, званомуволокой. Конфігурація отвори визначає форму одержуваного профілю. Схема волочіння представлена на див. мал.8.

>Рис.8. Схема волочіння

>Волочением отримують  дріт діаметром 0,002…4 мм, дротики  і профіліфасонного перерізу, тонкостінні  труби, зокрема і капілярні.Волочение  застосовують також і калібрування  перерізу й підвищення якості  поверхні оброблюваних виробів.Волочение  частіше виконують при кімнатної  температурі, коли пластичну деформацію  супроводжує наклеп, це використовують  із підвищення механічних характеристик  металу, наприклад, межа міцності  зростає у 1,5…2 разу. Вихідним  матеріалом то, можливо гарячекатаний  пруток, сортовий прокат, дріт, труби.Волочением  обробляють стали різного хімічного  складу, кольорові метали і сплави, зокрема і дорогоцінні. Основний  інструмент приволочении – волоки  різної конструкції.Волока працює  у складних умовах: великої напруги  узгоджується з зносом при  протягування, тому їх виготовляються  з твердих сплавів. Для отримання  особливо точних профілів волоки  виготовляються з алмазу. Конструкція  інструмента представлена на  див. мал.9.

>Рис.9. Загальний вид  волоки

>Волока 1 закріплюється  серед 2.Волоки мають складну  конфігурацію, її складовими частинами  є: забірна частина I, куди входять  вхідний конус і мастильну  частина; деформуюча частина II з кутом в вершині (6…18 0 –  для прутків, 10…24 0 – для труб); циліндричнийкалибрующий пасок  III довжиною 0,4…1 мм; вихідний конус  IV. Технологічний процес волочіння  складає спеціальнихволочильних  станах. Залежно від типу що  тягне устрою розрізняють стани:  прямолінійною рухомпротягиваемого  металу (ланцюгової,реечний); знамативанием  оброблюваного металу на барабан  (барабанний).Стани барабанного типу  зазвичай застосовуються щоб  одержати дроту. Кількість барабанів  може становити близько двадцяти. Швидкість волочіння сягає 50 м/с.