2. По способу раскисления стали делятся:

• кипящие (Ст1кп, Ст2кп, Сталь15кп )

• полуспокойные ( Сталь08пс, Ст3пс, Ст4пс, Сталь 55пс);

• спокойные (Ст1сп, Ст2сп, Ст3сп, Ст4сп, Ст5сп и Ст6сп)

Легированные стали

Сталь, содержащая один или несколько легирующих элементов, вводимых для придания изделию определенных физико-механических свойств, называется легированной.

Содержание некоторых элементов, когда они не являются легирующими, не должно превышать: кремния (Si) 0,5%; марганца (Мп) - 0,8%; хрома (Сг) 0,3%; никеля (Ni) - 0,3%; меди (Си) -0,3%

Основными преимуществами легированных конструкционных сталей перед углеродистыми являются

• более высокая прочность и повышенная ударная вязкость

• детали из легированных сталей, как правило, должны подвергаться термической обработке, они обладают более высоким уровнем механических свойств после термической обработки

• при закалке, более высокая прокаливаемость и возможность применения более мягких охладителей, меньший рост зерна при нагреве

• отпуск при более высокой температуре дополнительно снижает закалочные

напряжения.

Классификация легированных сталей

• Низколегированная сталь — это сталь, легированная одним элементом при содержании его не более 2% или несколькими элементами при суммарном их содержании 3,5% (по верхнему пределу). Например, 9ХС, 40ХГТ, ШХ9, Сталь65Г

• Среднелегированная сталь, легированная одним элементом, при содержании его не более 8% или несколькими элементами при суммарном их содержании, как правило, не более 12% (по верхнему пределу). Например, 20ХГНТ, 14Г2Н3Д, 15Х2ГН2ТА

• Высоколегированная — это сталь с суммарным содержанием легирующих элементов не менее 10% (по верхнему пределу), при содержании одного из них не менее 8% (по нижнему пределу), при содержании железа более 45%. Например, 08Х22Н6Т, 12Х13, 12Х18Н9Т

Маркировка

Обозначение марки легированной стали состоит из букв, указывающих, какие компоненты входят в ее состав, и цифр, характеризующих их среднее содержание:

• А - азот

• Ю - алюминий

• Р - бор

• Ф - ванадий

• В - вольфрам

• К - кобальт

• С - кремний

• Г - марганец

• Д - медь

• М - молибден

• Н - никель

• Б - ниобий

• С - селен

• Т - титан

• У - углерод

• П - фосфор

• Х - хром

• Ц - цирконий

Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода в стали (в сотых долях процента для конструкционных сталей и в десятых долях процента для инструментальных и нержавеющих сталей). Цифры перед буквенным обозначением указывают содержание углерода в стали в десятых долях процента. Если содержание углерода не ограничено нижним пределом при верхнем 0,09% и более, цифра впереди не ставится. При содержании углерода до 0,04% в начале обозначения марки ставится знак 00, при содержании углерода до 0,08% ~- знак 0.

Буквой указан легирующий элемент. Цифрами, следующими за буквой,- его среднее содержание в целых единицах. При содержании легирующею элемента менее 1,5% цифры за соответствующей буквой не ставятся.

Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что сталь является высококачественной. Буквой Ш - особо высококачественной.

Пример марки Х18Н9Т – легированная сталь с содержанием Cr 18%,Ni 9%,Ti 1%, остальное железо с углеродом

Влияние легирующих элементов на свойства стали.

• Основным легирующим элементом является хром Он повышает корозионостойкость, прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладноломкости хромистых сталей - (0…-100)^oС.

• Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также 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, снижает порог хладоломкости до –20…-120^oС. 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 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 (20Х ГС, 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 свойст

Таблица 1. Область применения конструкционной легированной стали

40Х	Оси, валы, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, кольца, шпиндели, рейки, болты, втулки и другие улуч-шаемые детали повыенной прочности.
18ХГТ	Улучшаемые или цементуемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающие под действием ударных нагрузок.
30ХГСА	Улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, лопатки компрессорных машин, работающие при темпе-ратуре до 200о С. Ответственные сварные конструкции работающие при знакопеременных нагрузках. Крепежные детали, работающие при низких температурах
38Х2МЮА	Штоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450 о С. Гильзы цилиндров ДВС, иглы форсунок, распылители, пальцы, распределительные валики, шестерни, втулки и др. детали.
25Х1МФ (теплостойкая)	Сталь конструкционная теплоустойчивая. Назначение – различные детали, работающие при температуре до 540о С. Крепежные детали, работающие при температуре от –40 до +500 о С.
65Г (пружинная)	Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Назначение – пружины, рессоры, тормозные ленты, корпусы подшип-ников и др. детали, к которым предъявляется требования повышенной износостойкости. Детали, работающие без ударных нагрузок.
60С2А	Сталь конструкционная рессорно-пружинная. Назначение – тяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пру-жинные кольца, рессоры, фрикционные диски и др.

Таблица 2 Область применения и характеристика отдельных марок высоколегированных сталей

1X13; 3X13; 4X13	Шплинты и стопорные шайбы в арматуре
20Х13	Детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред при комнатной температуре.
40Х13	режущий, измерительный инструмент, пружины, клапанные пластины компрессоров и другие детали для работы при температуре до 400 –450 оС
08Х17Т	Изделия, работающие в окислительных средах, атмосферных условиях (кроме морской атмосферы). Теплообменники, трубы. Сварные конструкции, не подвергающиеся действию ударных нагрузок и работающие при температуре не ниже -20 оС. Заменитель: 12х17, 08х18т1
9X18	Детали с высокой твердостью и прочностью при коррозионной стойкости
Х14Г14НЗТ	детали, подвергающиеся атмосферной коррозии, свариваемые детали и детали из тонкого листа
08Х18Т1	Конструкции, не подвергающиеся воздействию ударных нагрузок и работающие в основном в окислительных средах, например, растворах азотной кислоты. Заменители: 12х17, 08х18т1.
20Х23Н18	Поковки, бандажи для работы при 650-700 оС, детали камер сгорания, хомуты, подвески и другие детали крепления котлов, муфелей при температуре 1000 оС. Заменители: 20Х23Н13, 15Х25Т, 10Х23Н18.
10Х17Н13М2Т	Сварные конструкции, работающие в средах повышенной агрессивности, предназначенные для длительных сроков службы.
08Х18Н10Т	То же самое, а также сварная аппаратура, работающая в средах повышенной агрессивности.
Х21Г7АН5	Детали, работающие в условиях глубокого холода, требующие материал повышенной прочности
06ХН28МДТ	Сварные конструкции, работающие при температурах до 80 оС в серной кислоте различных концентраций. Заменитель 03ХН28МДТ.
14Х17Н2	Рабочие лопатки, диски, валы, втулки, крепежные детали, детали компрессорных машин. Детали, работающие в агрессивных средах при пониженных температурах. Заменитель: сталь 20Х17Н2.
Х18Н22В2Т2	Особо напряженные детали для работы в морской воде и окислительных средах при требованиях высокой коррозионной стойкости и повышенной прочности
ОХ18Н12Б	Детали арматуры для сред высокой агрессивности, в которых сталь Х18Н10Т не обладает достаточной коррозионной стойкостью
Х14Н18В2Б Х18Н12Т	Жаропрочные с предельными температурами 650-7000С

АЛЮМИНИЙ  

Первый металлический алюминий в 1825 г. получил известный датский физик Ганс Христиан Эрстед, известный в первую очередь своими работами по электромагнетизму. Эрстед пропускал хлор через раскаленную смесь глинозема (окись алюминия Аl2О3) с углем и полученный безводный хлористый алюминий нагревал с амальгамой калия. А в 1855 г. французский химик Анри Этьенн Сент-Клер Девиль разработал первый промышленный способ получения алюминия.

По распространённости в земной коре алюминий занимает 3-е место после кислорода и кремния среди всех веществ и 1-е место среди металлов.

АЛЮМИНИЙ - Al - лат. Aluminium; от "alumen" — квасцы. Алюминий - химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 13, атомная масса 26,98154. Алюминий - легкий металл серебристо-голубовато-белого цвета, ковкий, пластичный. Плотность 2,7г/мм³; температура плавления 658°С

Маркировка

В зависимости от степени частоты первичный алюминий согласно ГОСТ 11069-74 бывает особой (А999), высокой (А995, А95) и технической чистоты (А85)

Алюминий маркируют буквой А и цифрами, обозначающими доли процента свыше 99,0% Al; буква "Е" обозначает повышенное содержание железа и пониженное кремния. А999 - алюминий особой чистоты, в котором содержится не менее 99,999% Al; А5 - алюминий технической чистоты в котором 99,5% алюминия.

АЛЮМИНЕВЫЕ СПЛАВЫ применяются в авиационной, автомобильной, тракторной и других отраслях машиностроения. Они обладают высокой прочностью, хорошими литейными свойствами, коррозионной стойкостью, теплопроводностью, электропроводимостью. Из алюминиевых сплавов можно изготовлять сложные прочные и плотные отливки - легкие, с хорошей обрабатываемостью.

Автомобилестроители быстро оценили преимущества алюминиевых сплавов, и с тех пор они играют замечательную роль в конструкциях. По условиям прочности для автомобильного кузова годится стальной лист толщиной всего 0,6-0,7 мм; вполне достаточно. Но он окажется нежестким – прогибается под нажимом пальца, как пивная банка. Легкий несущий кузов из довольно толстого алюминиевого листа одновременно и прочный, и жесткий. Алюминиевые сплавы удельно почти в 2,8 раза легче стали. Здесь-то и кроется секрет: кузов из алюминиевого листа даже двойной толщины все еще на 28% легче – “в металле”, чем из стального. Поэтому, как ни странно, алюминиевые несущие конструкции гораздо жестче стальных! Не прочнее, а именно жестче, то есть лучше сохраняют форму под воздействием нагрузки.

А жесткость несущей конструкции автомобиля имеет огромное значение. Классический рецепт великого Колина Чэпмена, создателя замечательных спортивных и гоночных конструкций: мягкие но упругие пружины подвески, мощные амортизаторы, жесткая несущая конструкция.

Алюминиевые сплавы применяют для панелей дверей, капотов, крышек багажника, в двигателях и радиаторах охлаждения, в деталях подвески – и в отделке. Его главные преимущества - малый вес и привлекательный вид. Однако сталь долго оставалась традиционным конструкционным материалом для кузовов и рам – в силу низкой стоимости и простоты технологий. Постепенно расклад менялся. С годами применение алюминиевых сплавов расширялось. По сведениям от Aluminum Association, в 2002 применение алюминиевых сплавов в среднем по американским легковушкам и легким “тракам” превысило 124 кг. То есть, почти на 10,5 кг больше, чем в 1999. Но только недавно прогресс сборочных технологий вывел алюминиевые кузова на конвейер.

Целый ряд серийных автомобилей уже строится с кузовами из алюминиевых сплавов. У Plymouth Prowler из алюминия и рама, и кузов. У “гибрида” Honda Insight и супер-спорт NSX цельноалюминиевые несущие кузова, выполенные по “стальной” технологии: точечная электросварка. Audi применяет в своих A2 и A8 конструкцию space frame (пространственная рама), где штамповки из алюминиевых сплавов соединяются сваркой и – для верности – заклепками. Кузов A2 получился на 43% легче, чем сравнимый из стального листа; у Audi утверждают, что его конструкция жестче – и проще в ремонте.

Одна из последних новинок с алюминиевым несущим кузовом - Jaguar XJ. Флагман на 92 кг легче предшественника, хотя машина крупнее и сложнее (6-скоростной “автомат”, пневматическая подвеска спереди и сзади). В конструкции несущего кузова “ягуара” применяются разнообразные детали и узлы из различных алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы широко применяют в высокодинамичных конструкциях спортивных автомобилей – для снижения веса, хотя во многих случаях их уже вытесняют углепластики.

Марки алюминиевых сплавов

1. Деформируемые

Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.

Маркировка сплавов ведется по легирующим элементам:

• а) сплавы с марганцем — АМц;

• б) сплавы с магнием (магна­лии)— АМг;

• в) типа авиаль (с магнием и кремнием)—АД и АВ;

• г) типа дуралюмин (наиболее дешевые сплавы с медью и магни­ем)— Д; д) высокопрочные сплавы — В.

Цифра обозначает номер сплава. Через черточку добавляют буквы, обозначающие состояние поставки материала: отожженное —М (мягкое), закаленное и естественно состаренное —Т

Деформируемые алюминиевые сплавы делят на упрочняемые и неупрочняемые. Это наименование отражает способность или неспособность сплава заметно повышать прочность при термической обработке.