ГлавнаяРазноеСколько содержится углерода в стали

Углеродистые конструкционные стали. Сколько содержится углерода в стали


Опыт №2. Определение доли углерода в стали и марки стали по ее структуре.

Поиск Лекций

Поскольку плотности структурных составляющих сталей близки, то соотношение их массовых долей можно заменить соотношением занимаемых ими площадей.

Доэвтектоидные стали, содержат от 0,15 до 0,8% углерода. Структура доэвтектоидных сталей состоит из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода количество феррита уменьшается, а перлита увеличивается.Количество феррита и перлита можно определить по диаграмме пользуясь правилом отрезков, так как отрезки, соответствующие отдельным структурным составляющим, пропорциональны площадям этих составляющих на микрошлифе. Если сталь имеет состав 0,8% углерода, то структура – один перлит, так как 100% площади занято перлитом. Если часть площади занята ферритом (например, 40%), то можно составить пропорцию для определения процента содержания углерода:

100% пл. – 0,8%С Х= 40% пл. – Х% С

Согласно количеству углерода определяется марка стали. Структуры доэвтектоидных сталей показаны на рис.4.:

В доэвтектоидных сталях массовая доля углерода определяется по формуле:

(1)

где Fn – площадь поля зрения микроскопа, занимаемая перлитом, %;0,8 – % С в перлите.

Рассчитав массовую долю углерода заданной доэвтектоидной стали по формуле (1), можно по табл.1 определить марку этой стали.

Стали, содержащие от 0,8 до 2% углерода, называются заэвтектоидными. Структура заэвтектоидной стали при комнатной температуре состоит из перлита и вторичного цементита, который может располагаться в виде светлых зерен или светлой сетки, расположенной по границам зерен или в виде игл (рис.5.). Вторичный цементит в заэвтектоидной стали, занимает незначительную по величине площадь, и определить ее на глаз затруднительно, поэтому методом, которым определяют содержание углерода в доэвтектоидных сталях, не пользуются. Однако приблизительно содержание углерода в заэвтектоидных сталях определить можно. Например, пусть поля шлифа содержит 90% перлита и 10% вторичного цементита. Зная, что углерод находится как в перлите, так и цементите, составим уравнение для перлита:

100% п – 0,8% С Х1=0,72% С 90% п – Х1 для цементита: 100% ц – 6,67%

Таблица 1.

Аустенит ( A ) – твердый раствор внедрения углерода в гамма-железе.

Феррит ( Ф ) – твердый раствор внедрения углерода в альфа-железе.

Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом (Fe3C).

Ледебурит(Л) - эвтектическая смесь аустенита и цементита .

Перлит(П) - эвтектоидная смесь феррита и цементита .

Задание:

Определить содержание углерода расчетным путем в доэвтектоидной, заэвтектоидной стали при определенном содержании перлита и цементита вторичного и показать на диаграмме.

I вариант:

1) Fn1 = 15%; С=?

2) Поле шлифа в заэвтектоидной стали содержит 85% перлита, 15% цементита вторичного:

Уравнение для перлита: Уравнение для цементита:

100%п -0.8%С 100%ц -6,67%С

85%п – х1 15%ц –х2

Хобщ.= х1+х2

II-вариант

1) Fn2 = 30%; С=?

2)Поле шлифа в заэвтектоидной стали содержит 89% перлита, 11% цементита вторичного:

Уравнение для перлита: Уравнение для цементита:

 

100%п -0.8%С 100%ц -6,67%С

89%п – х1 11%ц –х2

Хобщ.= х1+х2

Содержание отчета:

1. Название работы.2. Цель работы.

3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов3. Участок диаграммы состояния Fe – Fe3C для сталей, с содержанием углерода до 2,14%.5. Рисунок микроструктуры стали.

6. Вывод.

 

Контрольные вопросы:

8. Содержание углерода в доэвтектоидной стали?

9. Содержание углерода в заэвтектоидной стали?

10. Что такое отжиг?

11. Что такое закалка?

12. При закалке меняется ли структура стали?

13. Что такое нормализация и чем она отличается от отжига?

 

Литература:

  1. Дальский А.М., Барсукова Т.М. и др. Технология конструкционных материалов. – Машиностроение.1992г.
  2. Никифоров В Н. Технология металлов. – Машиностроение, 1982г.

 

poisk-ru.ru

Углерод влияние на свойства стали

В зависимости от скорости охлаждения с температур, лежащих выше линии SE, углерод частично или полностью выделяется из твердого раствора в виде карбидов. Этот процесс оказывает решающее влияние на свойства сталей. При быстром охлаждении (закалке) распад твердого раствора не успевает произойти, и аустепит фиксируется в пересыщенном и неустойчивом состоянии. Количество выпавших карбидов хрома, помимо скорости охлаждения, зависит и от количества углерода в стали. При его содержании меиее 0,02—0,03%, т, е. ниже предела его растворимости в аустените, весь углерод остается в твердом растворе.  [c.283] Углерод — Влияние на свойства хромоникелевых сталей 30, 31, 33 Углеродистая сталь 20, 91—93  [c.441]

Углерод оказывает сильное влияние на свойства стали. С увеличением его содержания повышаются твердость и прочность стали, снижаются пластичность и вязкость (рис. 5.1).  [c.77]

В работе [254] подробно изучалось влияние никеля, хрома и углерода в сталях типа 18-8 на изменение механических свойств при холодной деформации в очень узких пределах химического состава. Показано, что изменение содержания этих элементов даже в пределах состава, установленного для товарных сортов этой марки, оказывает очень сильное влияние на свойства стали.  [c.307]

Углерод оказывает влияние на свойства сталей типа 18-8 с титаном, особенно на их коррозионную стойкость. Углерод образует с титаном стабильные карбиды переменной растворимости, зависящей от температуры.  [c.330]

Кроме углерода, в состав сталей входят марганец, кремний, сера, фосфор и другие элементы. Они оказывают различное влияние на свойства сталей, улучшая или ухудшая их качество.  [c.134]

Из всех примесей наибольшее влияние на свойства стали оказывает углерод, содержание которого в стали колеблется от сотых долей процента до 1,7%. Углерод увеличивает прочность стали и уменьшает ее пластичность. Таким образом, чем больше в стали углерода, тем она менее пластична, более тверда, труднее куется, сильнее закаливается и хуже сваривается.  [c.147]

Ниже рассматриваются основные характеристики стали Х17 и устанавливается связь между содержанием в ней углерода и ее структурой, механическими свойствами и склонностью к межкристаллитной коррозии. Приводятся также данные о влиянии на свойства стали небольших добавок титана как стабилизатора.  [c.80]

Наиболее резкое влияние на свойства стали, как известно, оказывает углерод. Содерн[c.34]

Спокойные углеродистые конструкционные стали кроме углерода всегда содержат такие примеси, как марганец, кремний, серу и фосфор. Эти примеси оказывают различное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода непрерывно возрастают твердость, предел прочности, предел текучести и предел упругости. Одновременно с этим уменьшаются относительное удлинение и ударная вязкость.  [c.155]

В этом случае их влияние на свойства сталей незначительно, и такие технические стали по своим свойствам весьма близки к чистым двойным железоуглеродистым сплавам. Эти технические стали и называют простыми углеродистыми н отличие от легированных, в которых некоторые из этих элементов присутствуют в большем количестве или к которым умышленно добавлены другие легирующие элементы. Какое влияние могут оказывать нормальные примеси на сталь, укажем далее ( 56), здесь же рассмотрим какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой.  [c.127]

Углерод оказывает основное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали повышается ее твердость и прочность, уменьшается пластичность и вязкость.  [c.83]

Влияние содержания углерода. Углерод является компонентом, входящим во все марки аустенитных хромоникелевых сталей. Его влияние на свойства стали и.меет очень важное значение.  [c.9]

Главное влияние на свойства стали оказывает углерод. С увеличением содержания углерода в металле последний приобретает повышенную прочность и твердость, но пластические свойства его снижаются. В зависимости от содержания углерода углеродистые стали подразделяются на следующие группы низкоуглеродистые с содержанием до 0,25% углерода среднеуглеродистые с содержанием до 0,30—0,55% углерода высокоуглеродистые с содержанием свыше 0,6% углерода.  [c.81]

Раскисление необходимо для устранения вредного влияния кислорода на свойства и качество стали. Содержание кислорода повышается по мере протекания реакций окисления примесей и достигает наибольших значений в конце окислительного периода. При этом концентрация растворенного кислорода определяется содержанием углерода в металле. При раскислении добиваются максимально возможного снижения содержания кислорода и перевода его в неактивную, связанную в прочные окислы, форму, в значительно меньшей степени оказывающую влияние на свойства стали. Процесс раскисления может осуществляться либо путем добавки элементов-раскислителей непосредственно в металл (осаждающее раскисление), либо присадкой их на шлак (диффузионное раскисление). Диффузионное раскисление, основанное на законе распределения кислорода между металлом и шлаком, ранее широко использовалось в практике проведения восстановительного периода. В последнее время применяют комбинированный способ раскисления, сочетая осаждающее раскисление с диффузионным, что обеспечивает значительное сокращение продолжительности восстановительного периода без ущерба качеству металла.  [c.319]

Влияние примесей на свойства углеродистой стали. Кроме углерода в углеродистой стали всегда присутствуют кремний, марганец, сера и фосфор, которые оказывают различное влияние на свойства стали.  [c.77]

Промышленные стали обязательно содержат кроме железа и углерода постоянные примеси, которые тоже оказывают влияние на свойства сталей. Необходимо четко уяснить, в чем заключается вредное влияние на сталь серы и фосфора. Маркировку сталей различного класса, а также серых, ковких и высокопрочных чугунов надо помнить всегда.  [c.7]

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей. В составе углеродистой стали кроме железа и углерода содержится ряд постоянных примесей кремний, марганец, сера, фосфор, кислород, азот, водород и другие элементы, которые оказывают большое влияние на свойства стали. Присутствие примесей объясняется трудностью их удаления при выплавке (сера, фосфор) или пере.ходом их в сталь при ее раскислении (кремний, марганец) или из шихты (хром, никель).  [c.45]

Из соединений железа с кислородом наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид железа РеО, так как только он растворяется в железе. Растворимость оксида железа в стали зависит главным образом от содержания углерода и температуры металла. С увеличением содержа-  [c.101]

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали  [c.128]

Влияние углерода. Углерод (С) вводится в сталь специально и существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания.  [c.69]

Влияние углерода на свойства стали  [c.80]

В составе малоуглеродистой стали обычно присутствуют углерод, марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород, а также могут быть добавки легирующих элементов, используемых в качестве раскислителей хром, алюминий, бор, ванадий, титан, молибден. Содержание каждого из указанных элементов в малоуглеродистой стали составляет десятые либо сотые доли процента. Между тем, их влияние на склонность стали к хрупкости при понижении температуры может оказаться значительным, хотя удельный вес влияния каждого элемента определить весьма трудно. Поэтому исследователи рассматривают свойства чистых сплавов а-желе-за с регулируемыми добавками различных элементов [48], а промышленные стали оценивают с применением методов статистического анализа [49].  [c.39]

Начальник Златоустовского металлургического завода, занимавшегося изготовлением холодного оружия для армии, П. П. Аносов (1797—1851 гг.) пришел к мысли, что наиболее совершенной сталью является булат, поскольку он сочетает в себе высокую твердость, высокую упругость, хорошую вязкость и исключительные режущие свойства. Аносов разработал микроскопический метод исследования металлов и внедрил его в лабораторную практику. Он установил, что между структурой стали и ее свойствами суп е-ствует определенная зависимость, что для цементации стали не обязательно соприкосновение последней с углеродом. Аносов изучил влияние различных элементов на свойства стали и процесс отжига стали и доказал, что он благотворно влияет на ее свойства.  [c.185]

Содержание кремния в углеродистой инструментальной стали не должно быть высоким во избежание появления графитизации (в стали с содержанием углерода выше 10/ ). В пределах, предусмотренных ГОСТ, кремний почти не оказывает влияния на свойства инструментальной стали [7].  [c.437]

Однако, как следует из анализа экспериментальных данных, прочность высокоуглеродистых сталей в отожженном состоянии выше, чем малоуглеродистых. Следовательно, встает вопрос о дополнительном влиянии углерода на свойства сталей. Попытаемся решить эту задачу с учетом изменения энергии системы за счет протекающих в ней химических реакций.  [c.180]

Влияние углерода на свойства сталей в основном определяется свойствами цементита закон аддитивности) и связано с изменением содержания основных структурных составляющих — феррита и цементита. Следовательно, при увеличении содержания углерода до 1,2% (рис. 52) возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1% С повышает температуру порога хладноломкости на 20°С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.  [c.152]

Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. Она ухудшается при увеличении содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов. Для изготовления сварных изделий применяют в основном конструкционные низкоуглеродистые, низколегированные и легированные стали. Главными трудностями при сварке легированных сталей являются их склонность к образованию закалочных структур, горячих и холодных трещин, а также ухудшение механических свойств — в первую очередь снижение пластичности в зоне сварки. Чем выше содержание углерода в стали, тем сильнее проявляются эти недостатки и тем труднее обеспечить необходимые свойства сварного соединения.  [c.54]

Кроме углерода, в чугуне присутствует ряд примесей — марганец, кремний, сера, фосфор и др., но их количество и влияние на свойства чугуна иное, чем в стали.  [c.145]

Влияние углерода и примесей на свойства стали. Углерод существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания. В стали имеются две фазы — феррит и цементит. Количество цементита возрастает прямо пропорционально содержанию углерода. Как уже говорилось, феррит характеризуется высокой пластичностью и низкой твердостью, а цементит, напротив, очень низкой пластичностью и высокой твердостью. Поэтому с повышением содержания углерода до 1,2 % снижаются пластичность и вязкость стали и повышаются твердость и прочность.  [c.100]

Кроме железа и углерода стали в своем составе, имеют некоторое количество так называемых постоянных примесей. Эти примеси оказывают различное влияние на структуру, а следовательно, и на свойства сталей. Неизбежными спутниками сталей являются сера, фосфор, марганец, кремний, а также углерод — необходимый компонент сталей, оказывающий основное влияние на их структуру и свойства. Чем больше содержание углерода, тем выше твердость и прочность стали, но тем ниже пластичность и вязкость (рис. 7.1). Наибольший предел прочности достигается при содержании углерода около 0,9 %. При дальнейшем увеличении количества углерода в структуре стали появляется вторичный цементит, располагающийся по границам зерен перлита в виде сетки. Из-за этого увеличивается твердость, но уменьшается прочность, так как цементит хрупок. Снижаются ударная вязкость КС (а ), относительное удлинение 5 и относительное сужение ф.  [c.98]

Из данных рис. 226, следует, что более высокое содержание углерода оказывает благоприятное влияние на предел прочности металла шва и на устранение трещинообразования. Кремний, наоборот, оказывает отрицательное влияние на склонность стали 15-35 к трещинообразованию и на механические свойства (рис. 227).  [c.389]

Структура закаленной стали состоит ие только из мартенсита, но и остаточного аустенита. Заметное количество остаточного аустенита послЬ закалки получается не только в легированной, но и в простой углеродистой стали, содержащей всего 0,2% углерода, Остаточный аустенит оказывает в основном отрицательное влияние на свойства стали  [c.13]

Сталь. Химический состав из.меняет не только структуру, но и свойства стали. Влияние углерода на структуру сплава подробно рассмотрено при изложении диаграммы состояния системы Ре—С, однако следует отметить, что с увеличением содержания углерода повышается твердость, прочность, но снижается пластичность. На механические свойства стали также влияет форма и размер частиц ферритоцементитной смеси. Твердость и прочность тем выше, чем больше дисперсность частиц этой смеси. Если в стали содержится цементит зернистой формы, а не пластинчатый, то она имеет пластичность более высокую при одинаковой твердости. Содержание углерода оказывает влияние на технологические свойства с увеличением содержания углерода в стали улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость и чувствительность к старению, перегреву, охлаждению и одновременно ухудшается свариваемость. Большое влияние на свойства стали оказывают различные примеси, которые разделяют на постоянные или обычные, скрытые и случайные.  [c.102]

При маркировке легированных сталей специального назначения в начале марки ставится буква группы, к которой относится эта сталь. Например, Ш — шарикоподшипниковая, Э — электротехническая. Для изготовления шарикоподшипников применяются стали ШХЮ и ШХ15. Существенное влияние на свойства сталей оказывает их внутреннее строение (структура). Если рассмотреть сталь в изломе или под микроскопом, то легко убедиться, что она состоит из зерен, различных по форме и величине. Зерна связаны между собой, образуя монолитный металл. Форма и величина зерен, а также связь между ними зависят от содержания в ней углерода, легирующих примесей, режимов разливки и охлаждения отливок и слитков. При нагревании стали выше определенной температуры, называемой критической, и последующем охлаждении структура стали изменяется. На этом свойстве основана тепловая (термическая) обработка стали. Критическая температура для различных марок стали находится б пределах 700—900° С.  [c.6]

Конструкционные стали, содержащие углерода от 0,05 до 0,55%, применяются при изготовлении деталей машин, в том числе элементов котельных конструкций. Инструментальные стали, содержащие углерода от 0,6 до 2,0%, идут на изготовление режущего, измерительного и прочего инструмента. Стали особого назначения обладают ярко выраженными свойствами жароупорностью, нержавеющими свойствами, износоустойчивостью и т. п. В котельном производстве целый ряд таких сталей 1находит широкое применение. Ниже приводятся краткие сведения о влиянии на свойства сталей специальных примесей.  [c.44]

Из соединений железа с кислородом наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид РеО (II), так как только он растворяется в железе. Растворимость его зависит главным образом от содержания углерода в стали и температуры с увеличением содержания углерода в стали растворимость снижается с ростом температуры растворимость повышается. Поэтому при охлаждении стали происходит выпадение из раствора оксидов РеО (II). При высо-  [c.40]

На рис. 301 были приведены данные по влиянию углерода на свойства стали типа Х5МСФА, обработанной по режимам обычной термической обработки (ОТО) и высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО). В первом случае получали зерно № 4—5, а во втором — № 8. Видно, что ВТМО не  [c.392]

Повышение содержания марганца до 1,5% в конструкционных сталях понижает температуру перехода в хрупкое состояние [53]. При этом благоприятное действие марганца на хладостойкость стали зависит от содерлсания других элементов. Чем ниже содержание углерода, азота и фосфора, тем выше должно быть оптимальное содержание марганца, обеспечивающее наибольшее значение ударной вязкости и по-лолсение порога хладноломкости при более низких температурах [51]. Целый ряд работ [51, 54 и др.] посвящен совместному влиянию углерода и марганца на свойства стали при низких температурах.  [c.40]

Наблюдается также резкое снижение термостойкости — с 840 до 220 циклов. Жаростойкость сталей возрастает с 4,244 г/см -ч при 10,11% Сг по мере повышения концентрации хрома, достигая 0,24 г/см -ч при 20,29% Сг. Введение углерода повышает твердость сталей на 4—7 ед, HRB, временное сопротивление на 10—15% и снижает пластичность и ударную вязкость вследствие интенсивного карбидообразования. Незначительно снижается также жаростойкость. Пластические свойства, ударная вязкость и термостойкость сталей с азотом заметно выше, чем с углеродом. Совместное легирование сталей углеродом и азотом приводит к повышению твердости, временного сопротивления и снижению пластических свойств. В целом влияние азота и углерода на свойства сталей объясняется повышением стабильности аустенита, расширением аусте-нитной области и смещением начала образования а-фазы в сторону более высоких содержаний хрома.  [c.105]

Считается, что газовые примеси (кислород, водород и в некоторых случаях азот), присутствующие в составе суперсплавов и сталей после переплава, оказывают вредное влияние на свойства этих материалов. К счастью, вакуумнодуговой переплав дает превосходную Возможность понизить содержание этих примесей, особенно содержание кислорода и водорода. Выделение СО в условиях вакуумно-дугового переплава играет сложную и не вполне понятную роль, правда некоторое "раскисление" углерода должно приводить к снижению концентрации кислорода в сплаве. Водород, благодаря своей химической природе и условиям плавки, удаляется легко. Азот тоже удается удалять, однако не в столь большой степени, как остальные два газа. Образование стойких нитридов мешает удалению большого количества (или вообще предотвращает удаление) азота в газообразном состоянии. Вывод азота из суперсплавов в процессе вакуумно-дугового переплава связан с флотацией нитридов на поверхность жид-  [c.139]

Влияние величины зерна на свойства стали и ее поведение в производстве. При рассмотрении этого вопроса необходимо иметь в йиду, что величина зерна является только одним из многих факторов, определяющих свойства стали. Поэтому зернистость надо рассматривать наряду с однородностью аустенита, содержанием в нем углерода и легирующих примесей, измельченностью структуры, склонностью к старению и т. д.  [c.189]

Автор кратко рассмотрел влияние на свойства жаропрочных сталей и сплавов осгшвных легирующих элементов — никеля и хрома, а также наиболее энергичных аустенитизаторов — азота, бора, углерода. Марганец, как уже отмечалось, в качестве аусте-нитизатора действует примерно вдвое слабее никеля. Поэтому при введении больших количеств марганца в состав жаропрочных сталей рекомендуется одновременно повышать содержание в них углерода или азота. По нашим данным весьма полезен в данном случае и бор. Сам по себе марганец, естественно, не повышает жаропрочности аустенитных сталей. Для максимального упрочнения твердого раствора Fe—Сг—Мп его легируют молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, титаном [371 в присутствии углерода с азотом. В высокожаропрочных сплавах на никелевой основе содержание марганца обычно сильно ограничивают, например до 0,3—0,5%. Возможно, это связано с относительной легкоплавкостью (см. рис. 78, в) и малой жаропрочностью сплавов системы Ni—Мп. Правда, в последнее время в состав никелевых сплавов типа инконель вводят до 10% Мп [42].  [c.45]

mash-xxl.info

Максимальное содержание - углерод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Максимальное содержание - углерод

Cтраница 4

Наименование марок легированных сталей состоит из обозначения элементов и следующих за ним цифр. Цифры, стоящие после букв, указывают среднее значение содержания легирующего элемента в процентах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах. Цифры перед первым буквенным обозначением указывают среднее или максимальное содержание углерода в стали в сотых долях процента.  [47]

Одним из наиболее эффективных и широко применяемых методов защиты от МКК является легирование стали сильными карбидообразующими элементами, такими, как титан и ниобий. Эти элементы связывают углерод в прочные карбиды, тем самым предотвращая образование карбидов хрома и обеспечивая достаточную концентрацию хрома в твердом растворе. Содержание титана принимают равным Ti 5 ( С-002) %, ниобия Nb10 ( С-002) %, где 0 02 % - максимальное содержание углерода, при котором сохраняется стойкость стали против МКК. Преимуществом ниобия перед титаном является более высокая устойчивость его карбидов к растворению при повышении температуры закалки и к выгоранию при сварке, однако ниобий придает сталям склонность к горячим трещинам при сварке.  [48]

В марках нержавеющих высоколегированных сталей по ГОСТ 5632 - 72 химические элементы обозначаются следующими буквами: А - азот, В - вольфрам, Д - медь, М - молибден, Р - бор, Т - титан, Ю - алюминий, X - хром, Б - ниобий, Г - - марганец, Е - селен, Н - никель, С - кремний, Ф - ванадий, К - кобальт, Ц - цирконий. Цифры, стоящие в наименовании марки после букв, указывают, так же как и в наименовании марок конструкционных сталей, процентное содержание легирующего элемента в целых единицах. Содержание элемента, присутствующего в стали в малых количествах, цифрами не обозначается. Цифра перед буквенным обозначением указывает на среднее или при отсутствии нижнего предела на максимальное содержание углерода в стали в сотых долях процента.  [49]

После этого в поглотители Реберга вносят ( подтоком очищенного кислорода) по 1 50мл 0 02 jV раствора Ва ( ОН) 2 и пропускают воздух еще в течение 15 мин и под током воздуха оттитровывают раствор барита 0 01 N раствором соляной кислоты. Отсутствие разницы между расходом этой кислоты в данном титровании и отдельно установленным соотношением между баритом и соляной кислотой указывает на чистоту установки; в противном случае необходимо продолжать очистку прибора. После окончания такой очистки под током кислорода при скорости 5 мл / мин в сухие поглотители Реберга вносят по 2 00 - 2 50 мл 0 02 N. Оптимальный объем воды для анализа определяется содержанием в ней суммарного углерода: исходя из ниже приведенного соотношения между 1 мл 0 01 N раствора НС1 и углеродом, крайние пределы содержания суммарного углерода в пробе воды составляют от 10 до 200 мкг С. При правильном проведении анализа даже при максимальном содержании углерода титр барита в третьем поглотителе изменяется мало.  [50]

С помощью рис. 25.6 посмотрим, что происходит при охлаждении расплавов различного состава ниже эвтектической температуры 1130 С. Сплав, состав которого определяется на диаграмме точкой 1, при охлаждении затвердевает в эвтектической точке Е, образуя смесь цементита Fe3C и аустенита; последний представляет собой твердый раствор углерода в железе. Описанная смесь называется ледебуритом. Расплав, состав которого отвечает точке 2, при отвердевании образует кристаллы аустенита, а остающийся расплав обогащается углеродом до тех пор, пока не будет достигнута эвтектическая точка. После этого получается твердая фаза, содержащая аустенит и ледебурит. Таким образом, расплавы состава 1 и 2 в итоге дают смеси одинаковых твердых веществ, аустенита и цементита, но в различных пропорциях. Эта величина характеризует максимальное содержание углерода в его твердом растворе с железом, а также определяет верхний предел содержания углерода в обычных углеродистых сплавах. При наличии большего количества углерода сплавы железа называются чугуном. При охлаждении расплава с составом 3 сначала образуются аустенитные кристаллы, более бедные углеродом, чем расплав; расплав же, наоборот, обогащается углеродом. При охлаждении до температуры, соответствующей точке на кривой солидуса, которая отвечает составу исходного расплава, он кристаллизуется с образованием аустенита.  [52]

В течение последних лет было выполнено достаточное количество работ по изучению фазовых диаграмм и процессов испарения высокоогнеупорных псевдометаллических карбидов элементов IV и V групп, на основе которых можно представить общий характер поведения этих материалов. Эти соединения ( а также аналогичные нитриды, тройные и четвертные карбидонитриды, окси-карбиды и оксикарбонитриды) имеют очень высокую энергию связи. На основании электропроводности и магнитных свойств этих соединений установлено, что связи в них имеют металлический характер во всей кристаллической решетке. Составы образующихся фаз не определяются валентностями, как это имеет место в случае ионных соединений переходных металлов или в случае соединений типа адамантина, в которых преобладают ст-связи. В карбидах при высоких температурах обычно присутствуют три нестехиометрические фазы. Металл ( а-фаза) при высоких температурах присоединяет 5 - 10 ат. Следующая фаза имеет идеальную гексагональную решетку с химической формулой МаС, а отклонения от стехиометрического состава при температурах значительно ниже эвтектической, по-видимому, очень незначительны. При приближении к эвтектической температуре минимальная концентрация углерода в фазе М2С быстро уменьшается, а максимальная концентрация углерода увеличивается лишь незначительно. В любом случае при очень высокой температуре фаза М2С неустойчива и изменяется по перитектической реакции с образованием расплава и у-фазы типа NaCl с большими отклонениями от стехиометрического состава. Фаза имеет широкий диапазон составов. Однако представляется, что во всех изученных системах максимальное содержание углерода в карбиде, находящемся в равновесии с графитом, остается меньше стехиометрического. Результаты, полученные различными исследователями, иногда не согласуются, а интерпретация результатов затрудняется легкостью внедрения в эти фазы кислорода и азота, а также сложностью определения малых примесей.  [53]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Процент - углерод - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Процент - углерод

Cтраница 2

При легировании стали, как известно, этот процент углерода обычно снижается и, следовательно, граница между доэвтектоидным и за-эвтектоидным классами будет изменяться соответственно действию каждого добавляемого элемента. По мере увеличения процента Сг или W эта граница непрерывно снижается, так что содержание углерода в эвтектоиде может доходить до 0 2 % и ниже. Здесь же показана и другая линия / /, ограничивающая область заэвтектоидных сталей и представляющая смещение предельной точки насыщения аустенита ( Е; см. фиг.  [16]

Начальные цифры в марке обозначают число сотых долей процента углерода. Цифры, обозначающие содержание легирующих элементов, если они превышают один процент, ставятся после соответствующей буквы, например, сталь марки 40Х содержит 0 4 % углерода и около 1 % хрома, сталь марки ЗОХГС - 0 3 % углерода, около 1 % хрома, 1 % марганца, 1 % кремния.  [17]

Числовое обозначение марки стали указывает, сколько сотых процента углерода в среднем содержится в данной марке стали.  [18]

Расплавление шихты из чугуна ( железо с несколькими процентами углерода), лома ( железо с примесями других металлов и кислорода) для вторичного использования железа и разбавления углерода в чугуне; руды и рудного мартеновского агломерата ( оксиды железа) для повышения содержания кислорода в ванне; извести ( СаО), известняка ( СаС03) и плавикового шпата ( CaF2) снижения температуры плавления и формирования 1, в который переходят все вредные примеси, и других добавок.  [19]

Стальной лом улучшает структуру металла в отливке и снижает процент углерода, поэтому является необходимой присадкой при производстве малоуглеродистых высококачественных чугунов. Чугунный лом и собственный возврат являются наиболее дешевой частью шихты. Возврат производства - литники, выпары, всплески, брак - обычно имеет определенный химический состав.  [20]

Однако, поскольку, как известно, каждая десятая процента углерода увеличивает период решетки 7-фазы на 0 003 нм, такая точность была достаточной для решения вопроса о составе аустенита.  [22]

Наиболее древним из ископаемых углей является антрацит, он содержит наивысший процент углерода. В состав антрацита входят: углерод ( более 90 %), водород и кислород ( несколько процентов) и незначительные примеси других элементов.  [23]

Сталь - это в основном железо и редко содержит более нескольких процентов углерода. Поэтому мы обратим внимание лишь па богатый железом конец фазовой диаграммы и не будем рассматривать область, близкую к чистому углероду.  [24]

У в маркировке обозначает углеродистую сталь, цифра - десятые доли процента углерода в стали, буква А обозначает высококачественную сталь.  [25]

Буква У обозначает углеродистая, цифра после буквы - десятые доли процента углерода. Буква А обозначает высокое качество стали, содержащей минимальное количество серы и фосфора. В обыкновенной углеродистой инструментальной стали, маркируемой без буквы А ( например, У8), допускается не более 0 04 % серы и не более 0 04 % фосфора. В сталях же, маркируемых с буквой А ( например, У8А), допускается не более 0 03 % серы или фосфора в отдельности.  [26]

Сомнительно, по крайней мере для образцов, содержащих лишь несколько процентов углерода, чтобы ошибка, возникающая при исключении второй стадии окисления, была настолько большой, чтобы вызвать необходимость в дополнительной операции окисления.  [27]

Скотт [54] показывают, что энергия активации изменяется даже с изменением процента выгоревшего углерода.  [28]

В маркировке легированных сталей начальные две цифры обозначают примерно среднее число сотых долей процента углерода. Если же в начале марки стоит одна цифра, это свидетельствует о том, что в стали содержится углерод в десятых долях процента. Если содержание легирующих элементов превышает 1 %, то этот процент указывается после соответствующей буквы. Например, сталь марки 12ХНЗА содержит 0 12 % углерода, около 1 % хрома и около 3 % никеля; сталь марки 40Х - 0 4 % углерода и около 1 % хрома.  [29]

Буквы Ст означают сталь, а цифры - среднее содержание в десятых долях процента углерода. Буквы кп после марочного обозначения означают сталь кипящая, пс - сталь полуспокойная, сп - сталь спокойная. Этими буквами указывают степень раскисления. Стали с номерами марок 1, 2, 3, 4 выполняются кп.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Лекция 10

 

Стали. Классификация и маркировка сталей.

 

  1. Влияние углерода и примесей на свойства сталей.

  2. Влияние углерода.

  3. Влияние примесей.

  4. Назначение легирующих элементов.

  5. Распределение легирующих элементов в стали.

  6. Классификация и маркировка сталей.

  7. Классификация сталей.

  8. Маркировка сталей.

  9. Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

  10. Качественные углеродистые стали.

  11. Качественные и высококачественные легированные стали.

  12. Легированные конструкционные стали.

  13. Легированные инструментальные стали.

  14. Быстрорежущие инструментальные стали.

  15. Шарикоподшипниковые стали.

 

Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.

 

Влияние углерода и примесей на свойства сталей.

 

Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.

 

Влияние углерода.

 

Влияние углерода на свойства сталей показано на рис. 10.1

Рис.10.1. Влияние углерода на свойства сталей

 

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности, а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.

Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.

Повышаются электросопротивление и коэрцитивная сила, снижаются магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.

Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.

 

Влияние примесей.

 

В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.

Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.

Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS, так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS. Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.

Содержание кремния не превышает 0,35…0,4 %. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность стали, особенно повышается предел текучести, . Но наблюдается некоторое снижение пластичности, что снижает способность стали к вытяжке

Содержание фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности и предел текучести , но снижает пластичность и вязкость.

Располагаясь вблизи зерен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25oС.

Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость.

Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до 0,10…0,15 %, для улучшения обрабатываемости резанием.

S – уменьшается пластичность, свариваемость и коррозионная стойкость. Р–искажает кристаллическую решетку.

Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988oС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зернами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.

Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах

Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость аи пластичность (и ), а так же предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.

2. Скрытые примеси - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.

Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO2, Al2O3 )нитридов (Fe 2N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).

Примеси внедрения (азот N, кислород О) повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.

Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.

Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.

Металл с флокенами нельзя использовать в промышленности, при сварке образуются холодные трещины в наплавленном и основном металле.

Если водород находится в поверхностном слое, то он удаляется в результате нагрева при 150…180, лучше в вакууме мм рт. ст.

Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.

3. Специальные примеси – специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали - легированные сталями.

 

Назначение легирующих элементов.

 

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100)oС.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а такхе повышает порог хладоломкости (+20…-60 oС.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладоломкости до (+40…-60)oС.

Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120oС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Добавка свинца, кальция – улучшает обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.

 

Распределение легирующих элементов в стали.

 

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

Растворение легирующих элементов в происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти амомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.

Изменение размеров решетки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.

В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d – электронную полосу.

В процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение d – электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обуславливающую металлические свойства карбидов.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла более 0,59 образуются типичные химические соединения: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59 образуются фазы внедрения: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.

4. Случайные примеси.

 

Классификация и маркировка сталей

 

Классификация сталей

 

Стали классифицируются по множеству признаков.

  1. По химическому: составу: углеродистые и легированные.

  2. По содержанию углерода:

  • низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;

  • среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;

  • высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %

  • По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.

  • По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:

    • , – углеродистые стали обыкновенного качества:

    • – качественные стали;

    • – высококачественные стали.

  • По способу выплавки:

    • в мартеновских печах;

    • в кислородных конверторах;

    • в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

  • По назначению:

    • конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;

    • инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;

    • специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

     

    Маркировка сталей.

     

    Принято буквенно-цифровое обозначение сталей

     

    Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).

     

    Стали содержат повышенное количество серы и фосфора

    Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

    Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

    Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

     

    Качественные углеродистые стали.

     

    Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

    Конструкционные качественные углеродистые стали Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

    Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

    Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

    Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

    Сталь У8, сталь У13.

    Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

    Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

    Сталь У10А.

     

    Качественные и высококачественные легированные стали.

     

    Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.

    Обозначения легирующих элементов:

    Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам,

    К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки),

    Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний,

    П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий,

    Ю – алюминий

     

    Легированные конструкционные стали.

     

    Сталь 15Х25Н19ВС2

    В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначение элемента, показывает его содержание в процентах,

    Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

    В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.

    Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.

     

    Легированные инструментальные стали.

     

    Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

    В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,

    Далее перечисляются легирующие элементы, с указанием их содержания.

    Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.

     

    Быстрорежущие инструментальные стали.

     

    Сталь Р18

    Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама.

    В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.

    Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

     

    Шарикоподшипниковые стали.

     

    Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

    Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.

    nwpi-fsap.narod.ru

    Углеродистые конструкционные стали

    Широкое применение углеродистых сталей объясняется их относительной дешевизной и удовлетворительными механическими свойствами. Эти стали выпускают обыкновенного качества и качественные.

    Углеродистые стали обыкновенного качества. Это наиболее дешевые стали, изготавливаемые в виде проката (прутки, листы, швеллеры, трубы и др.) и поковок. Углеродистые стали обыкновенного качества предназначены для изготовления различных металлоконструкций, а также слабонагруженных деталей машин и приборов. Состав и свойства сталей определяются по ГОСТ 380-94. В зависимости от гарантируемых свойств их поставляют трех групп − А, Б и В.

    Стали маркируются сочетанием букв Ст, цифрой 0-6, показывающей номер марки, и индексами, указывающими степень раскисления стали (сп, пс, кп).

    Стали группы «А» поставляются с гарантированными механическими свойствами. С увеличением номера марки повышается прочность и снижается пластичность стали. Стали этой группы используют для изделий, производство которых не сопровождается горячей обработкой, а, следовательно, в них сохраняется исходная прочность. Буква «А» в обозначении стали не указывается. Пример обозначения: Ст5сп.

    Сталь группы «Б» поставляется с гарантированным химическим составом и предназначена для изделий, изготавливаемых с применением горячей деформации или термической обработки. Высокотемпературная обработка приводит к изменению первоначальных механических свойств, а для выбора режимов нагрева необходимо знание содержания углерода. Содержание углерода в стали повышается при увеличении номера стали. Первая буква марки указывает на способ получения стали (М – мартеновская, К – конверторная). Пример обозначения: МСт5пс.

    Стали группы «В» поставляются с гарантированными механическими свойствами и химическим составом для производства сварных конструкций. Механические свойства сталей этой группы соответствуют нормам для сталей группы «А», а химический состав − нормам для тех же марок стали группы «Б». Знание химического состава необходимо для подбора сварочных материалов и режимов сварки, а гарантированные механические свойства стали сохраняются на не нагреваемых участках. Группу стали указывает буква «В» в начале марки стали. Пример обозначения: ВСт4сп.

    В соответствии с ГОСТ 380-94 стали углеродистые обыкновенного качества на группы не подразделяются и маркируются только в соответствии с содержанием углерода.

    Углеродистые качественные стали. Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных примесей и неметаллических включений. Они поставляются в виде проката, поковок с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Стали маркируются словом «сталь» и двухзначными числами 05, 08, 10, 15, 20 ...85, обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента (ГОСТ 1050-74). Спокойные углеродистые качественные стали маркируются без индекса, полуспокойные и кипящие с добавлением соответственно «пс» и «кп». Например, сталь 20кп.

    Низкоуглеродистые стали типа:

    а) 05, 08, 10 − малопрочные, высокопластичные, применяются для холодной штамповки различных изделий;

    б) 15, 20, 25 − пластичны, хорошо штампуются и свариваются, применяются для изготовления крепежных деталей, втулок, осей, кулачков и др. Низкоуглеродистые стали могут насыщаться на поверхности углеродом (цементация).

    Среднеуглеродистые стали типа:

    а) 30, 35, 45, 50 имеют повышенную прочность, но меньшую вязкость и пластичность. Применяют эти стали для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и др. Изделия после механической обработки подвергают закалке и высокому отпуску (термическому улучшению).

    б) 60, 65, 70, 75, 80 и 85 применяют для изготовления рессорно-пружинных изделий.

     

    Углеродистые инструментальные стали

    Инструментальные углеродистые стали содержат более 0,7 % С и отличаются высокой твердостью и прочностью. Эти стали делятся на:

    − качественные (ГОСТ 1437-74): У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13;

    − высококачественные: У7А, У8А, У13А.

    Цифры в марке показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента.

    Стали У7, У8, У9 имеют достаточно высокую вязкость и применяются для инструментов, подвергающихся ударам: столярного, слесарного, кузнечного инструмента, матриц, пуансонов и др.

    Стали У10, У11, У12 применяют для инструмента с высокой твердостью на рабочих гранях (НRС 62-64). Это напильники, пилы, метчики, резцы, калибры и т. д.

    Сталь У13 используют для инструментов, требующих наиболее высокую твердость: шаберов, гравировального инструмента.

    Высококачественные стали имеют то же назначение, что и качественные, но из-за большей вязкости их применяют для инструментов с тонкой режущей кромкой.

     

    Микроисследование углеродистой стали

     

    Стали в отожженном состоянии состоят из феррита, цементита, перлита. Структура стали в отожженном состоянии определяется содержанием в ней углерода и характеризуется нижней левой частью диаграммы состояний железо-цементит.

    Микроструктура технического железа (С < 0,025 %) − это феррит с незначительным количеством третичного цементита, который обычно располагается по границам зерен основной фазы (рис.7.2, а).

    Структура доэвтектоидной стали (0,025 < С < 0,8 %) после отжига представлена ферритом и перлитом. Фазы в поле микроскопа имеют разную окраску: феррит – светлую, а перлит − темную (рис. 7.2, б).

    С увеличением в стали содержания углерода количество перлитной фазы будет возрастать, при этом прочность и твердость стали повышаются, а пластичность уменьшается, т. к. в состав перлита входит очень твердая цементитная фаза.

    Соотношение площадей структурных составляющих доэвтектоидных сталей с достаточной точностью определяет содержание в них углерода (табл. 5.1).

    Таблица 5.1

    Химический и фазовый состав сталей

    Марка 20 40 60 80

    Содержание углерода, % 0,2 0,4 0,6 0,8

    Площадь перлита, % 25 50 75 100

    Площадь феррита, % 75 50 25 0

    Структураэвтектоидной стали (С = 0,8 %) после отжига состоит полностью из перлита, который в зависимости от термической обработки может быть пластинчатым (рис. 5.2, в) или зернистым. Твердость и предел прочности на растяжение эвтектоидной стали выше, чем доэвтектоидной, а пластичность ниже.

    Структуразаэвтектоидной стали (С > 0,8 %) состоит из перлита и вторичного цементита. В зависимости от вида термической обработки вторичный цементит может наблюдаться на микрошлифе в виде светлых, небольших по величине зерен, либо в виде светлой сетки по границам зерен перлита (рис.7.2, г).

    Количество вторичного цементита в структуре заэвтектоидной стали невелико и увеличивается с увеличением содержания углерода в ней. Наличие в структуре стали цементита приводит к значительному повышению ее твердости и снижению пластичности по сравнению с эвтектоидной сталью.

    Величина зерна стали − один из важнейших факторов, влияющих на ее свойства. Стали, имеющие мелкие зерна, обычно обладают более высокими механическими свойствами, особенно пластичностью и вязкостью при обычной температуре. С укрупнением зерна понижается ударная вязкость, твердость и другие свойства стали. Величина зерен стали характеризуется соответствующим номером зерна стандартной шкалы ГОСТ 5639 [6].

     

    5.3. Порядок выполнения работы:

    1. Начертить стальной уголок диаграммы Fe–Fe3C (метастабильное состояние), построить кривую охлаждения сталей и описать превращения, происходящие при охлаждении сталей с различным содержанием углерода от температур, лежащих выше линии ликвидус.

    2. Установить подготовленные микрошлифы с разным содержанием углерода от технического чистого железа до высокоуглеродистой стали (например, армко-железо, сталь 20, сталь 50, стальУ8 и У12) на предметный столик металлографического микроскопа, настроенного на заданное увеличение (100х). Настроить микроскоп с помощью макро- и микровинтов и, перемещая предметный столик, рассмотреть различные поверхности микрошлифа. Выбрать область с наиболее четко выраженной микроструктурой.

    3. Определить, к какой группе относится каждый образец:

    − зарисовать рассмотренную под микроскопом микроструктуру щлифа;

    − указать структурные составляющие.

    − дать описание микроструктуры;

    − указать класс стали (доэвтектоидная, эвтектоидная или заэвтектоидная) с его описанием.

    4. Изучить микроструктуру отожженных образцов, относящихся к различным группам сталей: доэвтектоидной, эвтектоидной с зернистым и пластинчатым перлитом и заэвтектоидной.

    5. Написать марку качественной углеродистой стали, найдя по микроструктуре содержание углерода. Для этого примерно определить в исследуемых доэвтектоидных сталях площадь, занимаемую перлитом (у) и подсчитать примерное содержание углерода (х) методом пропорции:

    100 % перлита − 0,8 % С

    у % перлита − х % С.

    6. Установить зависимость основных механических свойств (НВ, σв, δ) от содержания углерода и соотношения фаз: феррита и перлита.

    7. Сделать выводы по результатам исследований (задания 2 и 3) о том, как меняется микроструктура стали от содержания углерода.

    8. Составить отчет.

     

    5.4. Содержание отчета:

    1. Название и цель работы.

    2. Диаграмма железо-цементит.

    3. Рисунки микроструктур углеродистых сталей и их описание.

    4. Расчет содержания углерода по микроструктуре для доэвтектоидных сталей.

    5. Выводы.

     

    5.5 Оборудование и материалы:

    − металлографический микроскоп, настроенный на постоянное увеличение;

    − диаграмма состояния Fe-Fe3C;

    − набор подготовленных микрошлифов технического железа и углеродистых сталей с различным содержанием углерода в равновесном состоянии.

     

    5.6. Контрольные вопросы:

    1. Какие сплавы называют сталями?

    2. Каково содержание углерода в сталях и чугунах?

    3. Назовите структурные составляющие доэвтектоидных сталей.

    4. Назовите разновидности перлита и особенности свойств.

    5. Назовите структурные составляющие заэвтектоидных сталей?

    6. Отличаются ли по структуре в равновесном состоянии стали 40 и 60?

    7. Сколько углерода содержится в техническом железе и какова его структура?

    8. Как изменяются механические свойства доэвтектоидных углеродистых сталей в равновесном состоянии в зависимости от состава и структуры?

    9. Как изменяются механические свойства заэвтектоидных углеродистых сталей в равновесном состоянии в зависимости от состава и структуры?

    10. Как изменяются прочностные свойства сталей при увеличении содержания углерода в них?

    11. Назовите основные легирующие элементы в углеродистых и легированных сталях.

    12. На какие виды классифицируют стали по качеству в зависимости от содержания примеси в них?

    13. Для изготовления чего используют конструкционные стали?

    14. Что обозначают буквы и цифры в марках углеродистых сталей обыкновенного качества? Приведите примеры маркировки.

    15. Запишите 2-3 марки углеродистых конструкционных качественных сталей и объясните значение каждого знака.

    16. Каким образом маркируют легированные конструкционные стали. Приведите примеры.

    17. Какими русскими буквами обозначают легирующие элементы в марках сталей? Приведите примеры.

    18. Что означают буквы «А» и «Ш» в конце марок легированных сталей?

     

    Литература

    Лабораторная работа № 6

    

    infopedia.su