Углеродистая сталь обыкновенного качества

6 Методы контроля

6.1 Для проверки механических и технологических свойств проката от каждого
отобранного рулона отбирают одну пробу на расстоянии не менее 2,0 м от его
конца. От каждой пробы рулона или отобранного листа отбирают:

– по одному поперечному
образцу на растяжение и на изгиб (места вырезки – по ГОСТ
7564);

– один образец на
выдавливание.

Образец вырезают длиной, соответствующей
ширине проката. Испытания проводят в местах, соответствующих середине и краю по
ширине проката (не ближе 40 мм от кромки). За результат испытания принимают
среднее арифметическое трех измерений;

– два образца на
микроструктуру: один – с края, другой – из средней части ширины проката;

– по одному образцу на
твердость.

6.2 Испытания проводят:

– на растяжение по ГОСТ 11701
или ГОСТ
1497 на образцах с расчетной длиной 80 мм и шириной рабочей части 20 мм;

– на изгиб по ГОСТ
14019;

– на выдавливание по ГОСТ
10510.

Допускается проводить
испытания на приборе Эриксена на образцах шириной 80 – 90 мм;

– на величину зерна по ГОСТ 5639;

– на обезуглероживание по ГОСТ 1763;

– на наличие
структурно-свободного цементита по ГОСТ
5640.

6.3 Качество поверхности проката проверяют внешним осмотром без применения
увеличительных приборов.

6.4 Отбор проб для химического анализа – по ГОСТ 7565.

6.5 Химический анализ – по ГОСТ 22536.0 – ГОСТ 22536.8, ГОСТ 18895 или другими методами, обеспечивающими требуемую точность.

При возникновении
разногласии применяют методы, установленные настоящим стандартом.

6.6 Измерение твердости – по ГОСТ 9013 или ГОСТ 22975. Твердость определяют на образцах, отобранных для испытания на
растяжение вне их рабочей части или на образцах для контроля микроструктуры.

6.7 Допускается проводить контроль величины ферритных зерен в средней
части толщины проката при удовлетворительных результатах всех других испытаний.

6.8 Шероховатость поверхности проката измеряют контактным профилометром по
ГОСТ 2789. Образцы отбирают от контрольного рулона (листа) на расстоянии не
менее 40 мм от кромки и из средней части ширины рулона (листа) по одному
образцу размером 200´200 мм.

6.9 Допускается применение статистических и неразрушающих методов
контроля, обеспечивающих точность определения, достигаемую прямыми методами
измерения.

При возникновении
разногласий и при периодических испытаниях применяются методы контроля,
установленные настоящим стандартом.

6.10 Контроль глубины залегания дефектов поверхности проводят по методике
завода-изготовителя.

Классификация стали.

Несмотря на существование множества современных высокотехнологичных материалов, сталь остаётся одним из самых широко применяемых материалов. Относится это и к производству приводных механизмов. Каким бы ни был редуктор, в нём обязательно присутствуют стальные детали. Справедливо это утверждение и по отношению к приводным цепям.

Итак, рассмотрим основные варианты классификации стали.

По назначению.

По своему назначению сталь подразделяется на следующие категории – строительная, машиностроительная и инструментальная.

Строительная сталь.

Основным требованием, предъявляемым к строительной стали, является хорошая свариваемость. Это возможно при содержании углерода до 0,25%. Справедливым будет утверждение, что к строительным относятся низкоуглеродистые стали. Типовые марки – Ст1, Ст2 и Ст3.

Применение строительной стали.

Химический состав строительной стали определяет её применение в различных строительных конструкциях или оборудовании при необходимости соединения сборочных единиц путём проведения сварочных работ. Некоторые модели цилиндрических редукторов компонуются в корпусах из строительной стали.

Машиностроительная сталь.

К машиностроительным сталям относится сплав железа и углерода с содержанием последнего в пределах от 0,3 до 0,7%. Данный тип имеет худшую, по сравнению со строительной сталью, свариваемость, но при этом лучше воспринимает процесс закалки и отпуска. Типовые марки – Сталь 40Х или Сталь 45.

Применение машиностроительной стали.

Среднеуглеродистые машиностроительные стали применяются при производстве самого широкого спектра деталей в общем машиностроении. Как правило, производственный процесс подразумевает наличие термических или химико-термических операций. Пример продукции, представленной в каталоге, – запасные части редукторов и звенья приводных роликовых цепей.

Инструментальная сталь.

Название инструментальной стали говорит за себя. Основным требованием, предъявляемым к любому стальному инструменту, является твёрдость. Эта характеристика достигается путём достижения доли содержания углерода в сплаве свыше 0,7%. Наиболее распространённые марки – от У7 до У13.

Применение инструментальной стали.

Помимо своего прямого назначения, инструментальная сталь применяется при производстве различных пружин. В частности, плоские пружины используются при сборке электродвигателей и соединительных замков цепей.

По содержанию углерода.

Показатель процентного содержания углерода в химическом составе стали определяет её отношение к одной из трёх групп:

  • низкоуглеродистые – содержание углерода менее 0,25%;
  • среднеуглеродистые – углерода содержится от 0,3 до 0,7%;
  • высокоуглеродистые – доля углерода превышает 0,7%.

Низкоуглеродистые стали.

Низкоуглеродистая сталь может иметь множество различных обозначений. Всё зависит от массовой доли углерода и наличия в сплаве дополнительных химических элементов. Пример – Ст 08пс, Сталь 10 или 25ХГЛ. Общее в обозначении – первое число не более 25. Самый характерный признак данной категории – прекрасная свариваемость

Применение низкоуглеродистой стали в редукторах.

Из низкоуглеродистых сталей производятся различные штампованные элементы корпусов редукторов – различные смотровые люки и крышки. Сталь с содержанием углерода 0,2-0,25% применяется при изготовлении зубчатых колёс мотор-редукторов типа МЦ2С и цилиндрических редукторов типа Ц2У. Для повышения прочностных характеристик шестерни после механической обработки подвергаются цементации.

Среднеуглеродистая сталь.

Среднеуглеродистые стали имеют в своей маркировке начальные числа от 30 до 50, что означает сотые доли процента содержания углерода. Свариваемость плохая – всем знакома ситуация, когда шов трескается. Пример марок среднеуглеродистых сталей – Сталь 40Х, Сталь 45 или 50Г2.

Применение среднеуглеродистой стали.

До недавних пор среднеуглеродистые стали являлись основным материалом для изготовления валов-шестерен и колёс зубчатых редукторов. Например, так производились редукторы типа РМ или РЦД. В настоящее время из данной категории металла изготавливают различные валы и муфты, работающие под нагрузкой или при повышенной вибрации.

Высокоуглеродистые стали.

В высокоуглеродистых сталях фактическое содержание углерода превышает 0,55%. Чем выше в стали содержится углерода, тем больше её физические свойства приближаются к чугуну. Это же можно сказать и относительно прочности. Пример марок – У7А, У9А или У13А. Производство высокоуглеродистых сталей принято считать более затратным.

Конструкционные стали в строительстве

Конструкционные углеродистые стали, используемые в строительстве, отличаются небольшим объемом легирующих элементов (хрома, марганца и кремния), а также содержанием углерода в пределах 0,1–0,2%. Такие стали, кроме хорошей свариваемости, наделены следующими характеристиками, которые особенно полезны при изготовлении строительных конструкций:

  • хорошей ковкостью и жидкотекучестью;
  • высокой твердостью и ударной вязкостью;
  • оптимальными параметрами относительного удлинения и прочности.

При сооружении мостовых переходов и путепроводов используются стали 10ХСНД, 15ХСНДА, 16Д ГОСТ 6713-91 и другие

Изготовление изделий, используемых в строительной сфере, не из углеродистых, а из низколегированных сталей позволяет значительно сэкономить на используемом сырье (до 30%). Легирование таких сталей не только улучшает их закаливаемость, но и повышает предел их текучести.

Наиболее популярными марками рассматриваемых сталей, которые поставляются в виде сортового проката, листов, полос и прутков, являются:

  • 14Г2;
  • 15ХСНД;
  • 10Г2С1;
  • 18Г2;
  • 18Г2С;
  • 25Г2С;
  • 35ГС.

Стали для строительных конструкций

Применение углеродистой конструкционной стали

Класс стали по качествуМаркаПрименение
обычного качестваСт0арматура, обшивка
Ст1тавры, двутавры, швеллеры
Ст3Гспстроительный прокат
Ст5спвтулки, гайки, болты
Ст6псстроительные ломы
ВСт4кпфасонный, листовой, сортовой прокат для прочных конструкций
качественнаяСталь10трубы для котлов, штамповки
Сталь15детали высокой пластичности, кулачки, болты, гайки
Сталь18кпсварные конструкции
Сталь 20псоси, вилки, пальцы, штуцера, патрубки
Сталь50зубчатые колеса, муфты сцепления
Сталь60шпиндели, шайбы, пружинные кольца

Углеродистые инструментальные стали отличаются высокой прочностью и ударной вязкостью. Они обязательно подлежат многоступенчатой термообработке.

Содержание углерода в стали: 0,7 – 1,3%. Для качественной – до 0,03%, фосфора – до 0,035%. А для инструментальной высококачественной: серы – до 0,02%, фосфора – до 0,03%.

Марочное обозначение (ГОСТ 1435-74):

  • У – углеродистая инструментальная;
  • 7 -13 – содержание углерода в ней 0,7-1,3%, соответственно;
  • Г – наличие в составе марганца;
  • А – высококачественная.

Исключениями из основных принципов маркирования углеродистых инструментальных сталей – материал для деталей часовых механизмов А75, АСУ10Е, АУ10Е.

Марки

1.1. В зависимости от назначения сталь подразделяется на три группы:

А – поставляемую по механическим свойствам;

Б – поставляемую по химическому составу;

В – поставляемую по механическим свойствам и химическому составу.

1.2. В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяют на категории:

группы А – 1, 2, 3;

группы Б – 1, 2;

группы В – 1, 2, 3, 4, 5, 6.

Примечание. Указанные категории не распространяются на сталь толщиной менее 4 мм.

1.3. Сталь изготовляют следующих марок:

группы А – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6;

группы Б – БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6;

группы В – ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

1.4. Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3 и 4 по степени раскисления изготовляют кипящей, полуспокойной и спокойной, с номерами 5 и 6 – полуспокойной и спокойной.

Полуспокойная сталь с номерами марок 1 – 5 производится с обычным и повышенным содержанием марганца.

Стали марок Ст0 и БСт0 по степени раскисления не разделяют.

Пп. 1.2 1.4. (Измененная редакция, ИУС 674).

1.4.1. Степень раскисления всех групп выбирается предприятием-изготовителем, если она не указана в заказе.

1.5. Сталь марок ВСт1, ВСт2, ВСт3 всех категорий и всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, а по требованию заказчика сталь марок БСт1, Бст2, БСт3 второй категории всех степеней раскисления, в том числе и с повышенным содержанием марганца, поставляется с гарантией свариваемости.

(Измененная редакция, ИУС 674).

1.5.1. Свариваемость обеспечивается технологией изготовления и соблюдением всех требований по химическому составу, предъявляемых к стали группы Б и В.

1.5.2. Поставка стали группы Б с гарантией свариваемости оговаривается в заказе и в сертификате.

1.5.3. Сталь с содержанием углерода в готовом прокате более 0,22 % применяется для сварных конструкций при условиях сварки, обеспечивающих надежность сварного соединения.

Пп. 1.5.1 – 1.5.3. (Измененная редакция, ИУС 6-74).

1.6. Обозначение марок стали при заказе, клеймении, в сертификате, на чертежах и в другой документации – буквенно-цифровое.

1.6.1. Буквы Ст означают «сталь», цифры от 0 до 6 – условный номер марки в зависимости от химического состава стали и механических свойств, например: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3.

1.6.2. Буквы Б и В перед обозначением марки означают группу стали; группа А в обозначении марки стали не указывается, например: БСт3, ВСт3, Ст3.

1.6.3. Для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера марки добавляют индексы: кп – кипящая, пс – полуспокойная, сп – спокойная, например: Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, БСт3сп, ВСт3сп.

1.6.4. Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер соответствующей категории, например: Ст3пс2, БСт3кп2, ВСт4пс2.

1.6.5. Первую категорию в обозначении марки стали не указывают, например: БСт3кп, ВСт3пс.

1.6.6. При заказе стали необходимой категории без указания степени раскисления в обозначении марки стали номер марки и категорию отделяют друг от друга тире, например: Ст3-2, БСт3-2.

1.6.7. Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца к обозначению марки стали после номера марки ставят букву Г, например: Ст3Гпс, ВСт3Гпс, ВСт3Гпс3.

1.6.8. При клеймении допускается применять буквы и цифры одной высоты.

При горячем клеймении проката маркировка стали может указываться без обозначения группы и категории стали с указанием их в сертификате. Группы и категории стали наносятся по соглашению сторон.

(Измененная редакция, ИУС 6-74).

1.6.9. (Исключен, ИУС 6-74).

1.6.10. Сталь марки БСт3сп (в слитках и слябах), предназначенная для переката на листовой прокат, поставляемая по группе В категорий 4 – 6, должна отвечать требованиям п. 2.4.5.

(Введен дополнительно, ИУС 6-74).

Классификация качественных углеродистых сталей

Классифицировать углеродистые качественные стали конструкционные стали можно по следующим признакам:

  • По назначению:
    1. для использования в машиностроении;
  • для использования в строительстве;
  • По количеству содержания примесей, снижающих качество:
    1. обыкновенного качества;
  • качественные;
  • высокого качества;
  • особо высокого качества;
  • По составу:
    1. наличие углерода: малоуглеродистые;
  • среднеуглеродистые;
  • высокоуглеродистые;

наличие легирующих элементов:

  • низколегированные;

среднелегированные;

  • По способу поставки:
    1. кованная;
  • катанная;
  • калиброванная;
  • По обработке:
    1. обыкновенные;
  • котельные;
  • автоматные;
  • По степени раскисления:
    1. кипящая (кп);
  • полуспокойная (пс);
  • спокойная (без обозначения).

Наглядная классификации видов стали

Раскисление оказывает влияние на однородность внутренней структур металла. Лучшей по однородности является спокойная (а, г), за ней следует полуспокойная (в, е) и менее качественная кипящая (б, д). Внутренняя структура хорошо показана на рисунке.

Проверка на соответствие требуемому качеству и маркировка

Для проверки качественных характеристик и химического состава углеродистых конструкционных стальных сплавов, а также сталей обыкновенного качества любого другого назначения могут быть использованы различные методики. Правила проведения подобных испытаний регламентируются целым рядом нормативных документов – ГОСТами 8033, 22536, 17745, 27809, 18895, 12359.

Массовые доли хрома, меди, азота, никеля и мышьяка в обыкновенной углеродистой стали можно не определять, если изготовитель гарантирует соответствие стандарту

Методы контроля, не оговоренные в данных нормативных документах, металлургические предприятия могут использовать лишь в тех случаях, если они способны обеспечить требуемую точность измеряемых параметров.

После производства на металлургических предприятиях углеродистые стали маркируются разными цветами, для чего используется несмываемая краска.

Сталь круглая Ст6пс используется для изготовления несущих конструкций и строительных инструментов, например, ломов

Потребитель, желающий приобрести углеродистые стали обыкновенного качества определенных марок, может различить их по следующим цветам:

  • Ст0 – зеленый и красный;
  • Ст1 – желтый и черный;
  • Ст2 – желтый;
  • Ст3Гсп – коричневый и синий;
  • Ст3Гпс – коричневый и красный;
  • Ст3 – красный;
  • Ст4 – черный;
  • Ст5Гпс – коричневый и зеленый;
  • Ст5 – зеленый;
  • Ст6 – синий.

Отличительные характеристики сталей иных конструкционных типов

Сплавы конструкционного типа, являющиеся устойчивыми к износу, производят с добавлением большого количества легирующих составляющих. При этом они могут быть не только низкоуглеродистыми, но и с высоким показателем содержания углерода. Используются такие стали при изготовлении частей дробильных устройств, лопастей к насосам, траков. Во многом это обязано устойчивостью к механическим нагрузкам в процессе работы и кавитационной коррозии. Из них самыми популярными и востребованными среди потребителей данной продукции являются марки 12Х18Н9Т, ОХ14АГ12, ОХ14АГ12М, Г13.

Те виды проката, который относят к автоматному (А40Г, АЦ45Х, другие) содержат следующие компоненты: Mg = 0,6 – 1,5 %, Р = 0,05 – 0,16 %, S = 0,05 – 0,3 %. Основного компонента – С2 в нем 0,45 %. При добавлении селена, кальция и даже свинца позволяет повысить качественные свойства. Полученные характеристики позволяют производить конструкции для сферы автопрома. К таким относятся болты, шурупы, шпильки, прочее.

Классификация сталей по качеству.

Классификация сталей и сплавов производится по химическому составу, по качеству (по способу производства и содержанию вредных примесей), по степени раскисления и характеру затвердевания .металла в изложнице, а также по назначению.

По химическому составу углеродистые стали различают в зависимости от содержания углерода на следующие группы:

• малоуглеродистые – менее 0,3% С;

• среднеуглеродистые – 0,3…0,7% С;

• высокоуглеродистые – более 0,7 %С.

В легированных сталях их классификация по химическому составу определяется суммарным процентом содержания легирующих элементов:

• низколегированные – менее 2,5%;

• среднелегированные – 2,5… 10%;

• высоколегированные – более 10%.

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

в отожженном состоянии – доэвтектоидный, заэвтектоидный, ледвбуритный (карбидный), ферритный, аустенитный;

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

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

сера,% фосфор,%

• обыкновенного качества (рядовые) менее 0,06 менее 0,07;

• качественные менее 0,04 менее 0,035;

• высококачественные менее 0,025 менее 0,025;

• особо высококачественные менее 0,015 менее 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 бывают углеродистые или легированные. Они также выплавляются в конвертерах или в основных мартеновских печах, но с соблюдением более строгих требований к составу шихты, процессам плавки и разливки.

Стали обыкновенного качества и качественные по степени раскисления и характеру затвердевания металла в изложнице делятся 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 (ЭШП) или другими совершенными методами, что гарантирует повышенную чистоту по неметаллическим включениям и содержанию газов, а следовательно, улучшение механических свойств.

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

Какие фирмы занимаются производством углеродистой стали

Крупнейшим производителем углеродистой стали является металлургический комбинат полного цикла Мечел. Он объединяет несколько крупных заводов, начиная от производства кокса и заканчивая различным прокатом. Кроме этого прокат производят металлургические комбинаты:

  • «Челябинский»;
  • «Украинская кузница» — Челябинская область;
  • «Ижсталь» — Удмуртия;
  • Белорецкий меткомбинат — Башкортостан.

Металлургическая промышленность по производству черного металла располагается поближе к месторождениям железной руды и угля. Для заводов цветного литья важнее источники электроэнергии.

Химсостав материала: к какому классу относится?

Важно. От химического состава материала зависит специфика его термической обработки, а также сфера применения заготовок, создаваемых на основе материала

С точки зрения химического состава, для стали СТ3 характерны следующие особенности:

  1. Легирующих компонентов в составе структуры СТ3 достаточно мало. Концентрация никеля, меди и хрома достигает 0.3%.
  2. Элементами, определяющими принадлежность материала к классу сталей, являются углерод и железо. В марке СТ3 железо присутствует в концентрации 97%, а углерод — в диапазоне от 0,14% до 0,22%.

Содержание углерода отвечает за показатели твердости и ряда прочих физико-механических свойств материала.

Также в состав материала входят следующие химические элементы в следующей концентрации:

  • от 0,15% до 0,3% кремния;
  • от 0,4% до 0,65% марганца;
  • до 0,3% никеля;
  • до 0,3% хрома;
  • до 0,05% серы;
  • до 0,04% фосфора;
  • до 0,08% арсена;
  • до 0,008% азота.

От специфики химического состава непосредственно зависит удельный вес стали СТ3, вес куба и показатель “сталь СТ3 цена за тонну”.

Чем выше концентрация углерода в стали, тем она прочнее. Однако при сварке повышается риск формирования в шве горячих трещин.

Внимание. Если бы концентрация углерода в СТ3 превыщала 5%, этот материал нельзя было бы сваривать электрошлаковым методом без специальных приемов

Виды сталей и особенности их маркировки

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.

Включая в состав стали легирующие элементы, ей можно придать требуемые характеристики. Именно таким образом, комбинируя вид и количественное содержание добавок, получают марки, обладающие улучшенными механическими свойствами, коррозионной устойчивостью, магнитными и электрическими характеристиками. Конечно, улучшать характеристики сталей можно и при помощи термообработки, но легирующие добавки позволяют делать это более эффективно.

Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Инструментальные виды используются для производства штамповых, мерительных, а также режущих инструментов, конструкционные – для выпуска продукции, применяемой в строительстве и сфере машиностроения. Из сплавов, отличающихся особыми физическими свойствами (также называемых прецизионными), изготавливают изделия, которые должны обладать особыми характеристиками (магнитными, прочностными и др.).

Читать также: Как убрать супер клей с кожи рук

Классификация сталей по назначению

Стали противопоставляются друг другу и по особым химическим свойствам. К сплавам данной группы относятся нержавеющие, окалиностойкие, жаропрочные и др. Что характерно, нержавеющие стали могут быть коррозионностойкими и нержавеющими пищевыми – это разные категории.

Если рассматривать основные вредные примеси, то фосфор увеличивает хрупкость сплава, особенно сильно проявляющуюся при низких температурах (так называемая хладноломкость), а сера вызывает появление трещин в металле, нагретом до высокой температуры (красноломкость). Фосфор, ко всему прочему, значительно уменьшает пластичность нагретого металла. По количественному содержанию этих двух элементов выделяют стали обыкновенного качества (не более 0,06–0,07% серы и фосфора), качественные (до 0,035%), высококачественные (до 0,025%) и особовысококачественные (сера – до 0,015%, фосфор – до 0,02%).

Маркировка сталей также указывает на то, в какой степени из их состава удален кислород. По уровню раскисления выделяют стали:

  • спокойного типа, обозначаемые буквосочетанием «СП»;
  • полуспокойные – «ПС»;
  • кипящие – «КП».

Высокоуглеродистая сталь

От содержания углерода в составе зависят характеристики стали. Он может содержаться в сплаве в количестве от 0,02 до 2,14%. К высокоуглеродистым относятся стали, где количество углерода более или равно показателю 0,6 %. С увеличением количества углерода в составе стали, увеличивается содержание цементита, а феррита уменьшается. Металл становится более твердым и прочным, но теряет пластичность. Такая закономерность применима для стали с содержанием углерода не более 1 %. Если же его процент в составе повышается, то формируется сетка вторичного цементита, что приводит к снижению прочности.

Качество высокоуглеродистой стали, ее свойства зависят от количества вредных примесей. Чем их меньше, тем выше качество металла. Большое количество примесей характерно для другого вида сплава, который называется легированной сталью. Из-за невозможности удаления примесей из сплава по техническим причинам, позволяет входить в состав стали:

  • Водороду.
  • Азоту.
  • Кислороду.
  • Кремнию.
  • Марганцу.
  • Фосфору.
  • Сере.

Присутствие данных элементов объясняется методом, которым выплавлялась сталь: кислородно-конвертерным, мартеновским или вакуумным. Углерод же добавляется в сплав намеренно, при его низких исходных показателях. Наличие марганца в стали увеличивает ее прокаливаемость, значительно повышает прочность и износостойкость, устраняет вредное влияние серы, из-за большого количества которой при ковке металл образует трещины. Поэтому марганец присутствует практически во всех типах стали.

При повышении в составе металла углерода меняются и другие свойства сплава. Снижается его ковкость и увеличивается электрическое сопротивление. При очень высоком содержании углерода металл становится хрупким. Не случайно, при содержании углерода в составе более 2,4%, металлические сплавы относят к чугунам. Эти материалы хуже прочих обрабатываются резанием и давлением, у них снижен показатель жидкотекучести. По этой причине конструкционные изделия и детали из такой стали не изготавливают. Она применяется для производства деталей методом отливки, также из такой стали изготавливают проволоку, которую обрабатывают методом штамповки.

Стали углеродистые инструментальные

Из инструментальных углеродистых сталей получают горячекатаную, кованую и калиброванную сталь, сталь серебрянку, сталь для сердечников, а также слитки, листы, ленту, проволоку и другую продукцию. Из этих сталей изготовляют режущий инструмент для обработки металлов, дерева и пластмасс, измерительный инструмент, штампы для холодного деформирования.

Теплостойкость инструментальных углеродистых сталей не превышает 200°С, при нагревании выше этой температуры они теряют свою твердость, а следовательно режущие свойства и износостойкость.

Инструментальные углеродистые стали условно можно разделить на две группы (ГОСТ 1435-99):

  • качественные стали У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и У13;
  • высококачественные марок У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У НА, У12А и У13А.

В качественных инструментальных углеродистых сталях допускается содержание 0,03% серы и 0,035% фосфора, в высококачественных – 0,02% серы и 0,03% фосфора. Стали, полученные методом электрошлакового переплава, содержат до 0,015% серы. В зависимости от содержания хрома, никеля и меди инструментальные углеродистые стали подразделяются на пять групп:

  • 1-я – качественные стали всех марок, предназначенные для изготовления продукции всех видов (кроме патенти- рованной проволоки и ленты);
  • 2-я – высококачественные стали всех марок, предназначенные для тех же целей, что и стали первой группы;
  • 3-я – стали марок У10А и У12А для изготовления сердечников;
  • 4-я – стали всех марок для производства патентированной проволоки и ленты;
  • 5-я – стали марок У7÷У13 для изготовления горяче- и холоднокатаных листов и лент, в том числе термически обработанных толщиной до 2,5 мм (кроме патентированной ленты), а также стали этих марок для производства горячекатаной и кованой сортовой стали и холоднотянутой шлифованной стали (серебрянки).

Инструментальная сталь должна обладать высокой твердостью (63÷64 HRC3), значительно превышающей твердость обрабатываемого материала, износостойкостью и теплостойкостью (способностью сохранять свойства при высоких температурах).

Измерительный инструмент, изготовленный из такой стали, должен быть прочным (ав = 590÷640 МПа), длительное время сохранять заданные размеры и форму. Рабочие детали штампов и накатных роликов для холодного деформирования (вытяжки, гибки, высадки, пробивки отверстий, накатки, раскатки), сделанные из этой стали, должны иметь высокую твердость, обладать износостойкостью при достаточной вязкости. Все это достигается путем закалки с отпуском, а для измерительного инструмента и за счет искусственного старения. В табл. 6 приведены свойства углеродистой инструментальной стали, в табл. 7 – примерное назначение инструментальной углеродистой стали.

Таблица 6. Свойства стали углеродистой инструментальной (ГОСТ 1435 — 74)

Марка сталиМеханические свойства
σтσв

МПа

δ, %Дж/см3HRС
У7А6302163
У8А59063
У10А5902363
УНА63
У12А6402864
У13А64

Таблица 7. Примерное назначение стали углеродистой инструментальной

Марка сталиНазаначение
У9Деревообрабатывающий режущий инструмент (сверла, фрезы, ножи) и ножовочные полотна для обработки стали
У10, У11 и У12Металлорежущий инструмент (фасонные резцы, сверла, метчики, плашки, развертки, фрезы, напильники и ходовые винты прецизионных станков)
У13Бритвенные ножи, лезвийный хирургический инструмент и напильники
У7 и У8Слесарные молотки, зубила, губки тисков, шаблоны, скобы
У8, У9 и У10Детали микрометрического инструмента, гладкие и резьбовые калибры, цанги, фрикционные диски, пружины и др.

Как правило, изготовлению инструмента предшествует отжиг на зернистый цементит, который способствует лучшей обрабатываемости резанием и уменьшает коробление деталей при закалке.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector