15. Углеродистые конструкционные стали

Эти стали являются распространенным конструкционным материалом (более 80% всех выпускаемых)

Подразделяются на три группы:

1.Обыкновенного качества.

2.Качественная или общего назначения.

3. Специальные стали.

1.Обыкновенного качества.

Содержат значительный процент примесей, неметаллических включений и газов. В зависимости от назначения подразделяют на группы:

Группа А – с гарантированными механическими свойствами. Поставляются в отожженном состоянии без горячей обработки. Химический состав не регламентируется.

Группа Б – с гарантированным химическим составом. Используется для изготовления изделий с применение горячей обработки. Наиболее распространены.

Группа В – с гарантированным химическим составом и механическими свойствами, широко применяются для изготовления сварных конструкций.

По маркировке группы В Ст0 - Ст6(от 0 до 6). Цифра маркировки обозначает номер стали причем увеличением номера увеличивается процент содержания углерода, увеличивается прочность, снижается пластичность. Следовательно эти стали подразделяются по степени раскисления на спокойные (сп), полуспокойные (пс), кипящие (кп)

Буква А в маркировке не ставится ( Ст3сп)

а) низкоуглеродистые (0,09-0,25% С). Сталь 25

б) среднеуглеродистые (0,25-0,45% С). Сталь 45

в) высокоуглеродистые (0,45-0,75% С).

16. Легированные цементируемые стали

После насыщения углеродом, закалки и низкого отпуска (200°С) изделия имеют высокую поверхностную твердость - 58-63 HRC, при вязкой центральной части 15-30 HRC.

По мех. свойствам после терм. обработки подразделяют:

- среднепрочные - σ_Т до 700 МПа (кулаки, валы);

повышенной прочности - σ_Т более 700 МПа - применяются для изготовления небольших деталей, испытывающих средние нагрузки, а также знакопеременные ударные нагрузки. В основном комплекснолегированные (20ХН3А) используются для изготовления деталей средних и больших размеров, работающих в условиях интенсивного изнашивания при повышенных нагрузках. При этом детали малочувствительны к перегреву и хорошо прокаливаются (18Х2Н4А). Пр: зубчатые колеса, поршневые пальцы, ролики.

17. Легированные улучшаемые стали

Улучшаемые стали – стали, кот используют после закалки и высокого отжига. Эти стали содержат (0,3…0,5)% С. Их подвергают закалке с (820…880) С в масле и высокому отпуску при (550…650) С. Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению - низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К_1с.

Самые простые улучшаемые стали - хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость доходит до 40 мм..

Сталь 30Х - _в=900МПа, _0.2=700МПа, =12%, =45%.

Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0.9-1.2%) и марганцем (0.9-1.2%) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до -60С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.

Сталь 40ХГТР - _в=1000МПа, _0.2=800МПа, =11%, =45%.

Хромокремнемарганцевые стали. Высоким комплексом свойств обладают хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил применяют также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций (самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве, прокаливаемость до 40мм, хорошо свариваемые.

Сталь 30ХГС - _в=1100МПа, _0.2=850МПа, =10%, =45%.

Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках. Ni обеспечивает высокий запас вязкости, низкий порог хладноломкости. В улучшаемые стали Ni добавляют не >3%, если >3%, то в стали после закалки остаётся повышенное кол-во А_ОСТ.

Сталь 40ХН - _в=1000МПа, _0.2=800МПа, =11%, =45%.

Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, для устранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более крупные детали в воде для устранения этого дефекта стали дополнительно легируют молибденом в количествах  (0,2…0,4)% (40ХН2МА) или вольфрамом  (0,8…1,1)%.

Сталь 40ХН2МА - _в=1100МПа, _0.2=950МПа, =12%, =50%.

Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Ванадий добавляют для получения мелкозернистой структуры; ванадий увеличивает прокаливаемость. D_КР=1000 мм. Ванадия добавляют сотые доли %. Недостатками сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин.

Сталь 38ХН3МФА - _в=1200МПа, _0.2=1100МПа, =12%, =50%.