28. Улучшаемые стали

Стали, подвергаемые термическому улучшению, широко применяют для изготовления различных деталей, работающих в сложных напряженных условиях ( при действии разнообразных нагрузок, в том числе переменных и динамических). Стали приобретают структуру сорбита, хорошо воспринимающую ударные нагрузки. Важное значение имеет сопротивление хрупкому разрушению.

Улучшению подвергаются среднеуглеродистые стали с содержанием углерода 0,30…0,50 %.

Улучшаемые стали

Улучшаемые углеродистые стали 35, 40, 45 дешевы, из них изготавливают детали, испытывающие небольшие напряжения (сталь 35), и детали, требующие повышенной прочности (стали 40, 45). Но термическое улучшение этих сталей обеспечивает высокий комплекс механических свойств только в деталях небольшого сечения, так как стали обладают низкой прокаливаемостью. Стали этой группы можно использовать и в нормализованном состоянии (см. Нормализация стали.).

Детали, требующие высокой поверхностной твердости при вязкой сердцевине (зубчатые колеса, валы, оси, втулки), подвергаются поверхностной закалке токами высокой частоты. Для снятия напряжений проводят низкий отпуск.

Улучшаемые легированные стали применяют для более крупных и более нагруженных ответственных деталей. Стали обладают лучшим комплексом механических свойств: выше прочность при сохранении достаточной вязкости и пластичности, ниже порог хладоломкости.

Хромистые стали 30Х, 40Х, 50Х используются для изготовления небольших средненагруженных деталей. Эти стали склонны к отпускной хрупкости, поэтому после высокого отпуска охлаждение должно быть быстрым. Повышение прокаливаемости достигается микролегированием бором (35ХР). Введение в сталь ванадия значительно увеличивает вязкость (40ХФА).

Хромокремнистые (33ХС) и хромокремниймарганцевые (хромансил) (25ХГСА) стали обладают высокой прочностью и умеренной вязкостью. Стали хромансилы обладают высокой свариваемостью, из них изготавливают стыковочные сварные узлы, кронштейны, крепежные и другие детали. Широко применяются в автомобилестроении и авиации.

Хромоникелевые стали 45ХН, 30ХН3А отличаются хорошей прокаливаемостью, прочностью и вязкостью, но чувствительны к обратимой отпускной хрупкости. Для уменьшения чувствительности вводят молибден или вольфрам. Ванадий способствует измельчению зерна.

Стали 36Х2Н2МФА, 38ХН3ВА др. обладают лучшими свойствами, относятся к мартенситному классу, слабо разупрочняются при нагреве до 300…400 oС. из них изготавливаются валы и роторы турбин, тяжелонагруженные детали редукторов и компрессоров.

29.Строительные стали

Конструкционные строительные стали по химическому составу относятся к низкоуглеродистым и низколегированным, а в равновесном состоянии — к доэвтектоидным. Кроме комплекса высоких механических свойств, определяемых при стандартных испытаниях, они должны иметь высокую конструктивную прочность, т.е. соответствовать свойствам конкретных изделий и конструкций. К свойствам стали, определяющим надежность конструкций, относятся коэффициенты интенсивности напряжений и деформации, ударная вязкость и температура порога хладноломкости и долговечности — сопротивление усталости, коррозии и износу. Кроме того, конструкционные стали должны легко обрабатываться давлением, резанием, хорошо свариваться, прокаливаться, иметь малую склонность к деформациям, короблению и трещинообразованию при закалке.

Углеродистые стали выпускают обыкновенного и повышенного качества, по степени раскисления — спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп). Спокойные стали полностью раскислены и содержат минимальное количество FeO, кипящие не-раскислены. Полуспокойные занимают промежуточное положение. Кипящие стали склонны с старению, хладноломкости, хуже свариваются, но пластичны.

Углеродистые стали обыкновенного качества в зависимости от гарантируемых свойств объединены в группы А, Б и В. Стали обозначают марками Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Ст6, спереди добавляется буква группы стали, а после — индекс степени раскисления, (сп, пс и кп), например, АСтЗсп, ВСт4пс. По группе А стали поставляют с гарантированными механическими свойствами, по группе Б — химическими и по группе В — с теми и другими одновременно. С увеличением номера стали растет содержание углерода.

Сталь для строительных конструкций, учитывая указанные требования к ней, заказывается по группе ВСтЗсп (пс) и ВСтЗГпс. Она содержит обычно углерода 0,14 — 0,22%, марганца 0,4 — 0,65 %, кремния 0,05-0,17 % (сп) или 0,12-0,3 % (пс). Сталь марки ВСтЗГпс содержит марганца 0,8 — 1,1 % и кремния до 0,15 %.

В зависимости от температурных условий эксплуатации и назначения конструкций по требованиям ударной вязкости углеродистые стали разделены на шесть категорий. Кипящая сталь изготовляется по 2-й категории ВСтЗкп2, полуспокойная — по 6-й ВСтЗпсб, спокойная и полуспокойная с повышенным содержанием марганца — по 5-й категории ВСтЗсп5 и ВСтЗГпс5. Категория стали, как видно из приведенных данных, указывается конце режима и условий работы и эксплуатации. Все виды стальных строительных конструкций разделены на четыре группы. За нормативные сопротивления стали принимают значения предела текучести или временного сопротивления (для сталей и сплавов высокой прочности при отсутствии площадки текучести) с обеспеченностью соответственно 0,95 или 0,995.

К первой группе отнесены сварные конструкции, работающие в особо тяжелых условиях динамического нагружения (эстакады, подкрановые балки, и др.). Для этих конструкций применяют высокопрочные низколегированные стали 18Г2АФпс, 12ГН2 МФАЮ, а также ВСтЗГпс5, 09ГС12.

Ко второй группе отнесены сварные конструкции, работающие на статическую нагрузку, — фермы, ригели, рамы, балки перекрытий и покрытий и др. Для этих конструкций рекомендуются низкоуглеродистые и низколегированные стали повышенной и высокой прочности — ВСтЗсп5, 091Г2С, 10ХСНД и др.

К третьей группе отнесены сварные конструкции, работающие преимущественно на сжатие, — колонны, стойки, опоры под оборудование и др. Для них могут использоваться наряду с указанными для второй группы низкоуглеродистые стали ВСтЗкп2.

В четвертую группу включены вспомогательные конструкции и элементы (связи, фахверк, лестницы, ограждения и др.). Для них рекомендуются обычные низкоуглеродистые кипящие, полуспокойные и спокойные стали группы ВСтЗкп(пс, сп)2(5).