Тема 4.2. Вуглецеві сталі План.

1. Класифікація сталей.**

2. Вплив хімічного складу на властивості сталі.**

3. Маркування конструкційних та інструментальних сталей.**

Класифікація сталей

1. За хімічним складом:

   0. Вуглецеві.

   1. Леговані.

2. За призначенням:

   0. Конструкційні.

   1. Інструментальні.

3. За якістю:

   0. Звичайної якості.

   1. Якісні.

   2. Високоякісні.

4. За способом виробництва:

   0. Конвертерні.

   1. Мартенівські.

   2. Електросталі.

5. За ступенем розкислення:

   0. Киплячі (кп).

   1. Напівспокійні (пс).

   2. Спокійні (сп).

6. За структурою:

   0. Доевтектоїдні (%С<0,8; Ф+П).

   1. Евтектоїдні (%С=0,8; П).

   2. Заевтектоїдні (%С>0,8; П+Ц).

7. За вмістом вуглецю:

   0. Низьковуглецеві – С ≤ 0,25%.

   1. Середньовуглецеві – С = 0,3-0,5%.

   2. Високовуглецеві - С > 0,5%.

Вуглецеві сталі – багатокомпонентні сплави, які, крім заліза й вуглецю мають домішки марганцю, кремнію, фосфору, сірки.

Вплив вуглецю на властивості сталі (найбільший з усіх домішок):

із збільшенням вмісту вуглецю в структурі сталі зменшується кількість фериту і збільшується кількість цементиту, тому збільшується міцність σ_В, твердість НВ, зменшується пластичність δ та ударна в’язкість КСU. Міцність зростає до 0,8-1,2% С, потім зменшується через наявність крихкої сітки цементиту вторинного навколо перлітних зерен. З ростом кількості вуглецю погіршується зварюваність і оброблюваність різанням.

Вплив кремнію (0,35-0,5%): збільшення вмісту кремнію підвищує твердість і міцність через утворення з феритом твердого розчину, знижує пластичність.

Вплив марганцю (0,4-0,8%): збільшення вмісту марганцю підвищує міцність сталі через розчинність у фериті, зменшує шкідливий вплив сірки.

Кремній і марганець потрапляють в сталь при плавці та в процесі розкислення.

Вплив сірки (0,02-0,06%): шкідлива домішка; не розчиняється в залізі, а знаходиться у вигляді сірчистого заліза FeS, яке із залізом утворює легкоплавку евтектику Fe-FeS з t_пл = 985^оС, що розташовується по границях зерен. Це викликає червоноламкість – схильність до крихкого руйнування (утворення тріщин) під час гарячої обробки тиском (через розплавлення евтектики при нагріві зв’язок між зернами руйнується і утворюються тріщини). Для зниження червоноламкості в сталь вводять марганець, який утворює сполуку MnS з t_пл = 1620^оС. Сірка знижує пластичність і міцність сталі, корозійну стійкість, покращує оброблюваність різанням.

Вплив фосфору (0,015-0,05%): шкідлива домішка; розчиняється у фериті, підвищує міцність, зменшує пластичність і ударну в’язкість, викликає холодноламкість – схильність до крихкого руйнування при низьких температурах (через схильність фосфору до ліквації на границях зерен, де він утворює дуже тверді і крихкі сполуки). Чим більше в сталі вуглецю, тим більш шкідливим є вплив фосфору. Фосфор покращує оброблюваність різанням.

Гази в сталях (О₂, N₂, H₂) – шкідливі домішки, утворюють оксиди, нітриди і гідріди, які знижують механічні властивості.

Маркування вуглецевих сталей:

1. Конструкційні сталі (% С < 0,65) – для виготовлення деталей машин, металічних конструкцій, будівельних споруд.

   0. Звичайної якості (ГОСТ 380-94, ДСТУ 265-94) – марки позначають літерами Ст («сталь») та цифрами, що означають умовний номер марки (від 0 до 6), літери в кінці марки кп, пс, сп – ступінь розкислення.

Наприклад: Ст3кп – конструкційна вуглецева сталь звичайної якості

з умовним номером 3, кипляча.

Ст5сп – вуглецева конструкційна сталь звичайної якості

P умовним номером 5, спокійна.

Чим більше умовний номер сплаву, тим більше вміст вуглецю. Ці сталі найдешевші, мають найвищий вміст фосфору і сірки.

0. Якісні сталі (ГОСТ 2050-85) – марки позначають двозначними числами, що означають середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка.

Наприклад: сталь 05кп – конструкційна вуглецева якісна сталь, що містить

в середньому 0,05% вуглецю, кипляча;

сталь 20 - конструкційна вуглецева якісна сталь, що містить

в середньому 0,2% вуглецю;

сталь 65 - конструкційна вуглецева якісна сталь, що містить

в середньому 0,65% вуглецю.

0. Високоякісні сталі – в кінці марки мають букву А, наприклад: сталь 40А, сталь 65А. Мають найменший вміст сірки і фосфору.

1. Автоматні сталі (ГОСТ 1414-75) – мають добру оброблюваність різанням, підвищений вміст сірки і фосфору. Марки: А12; А20; А30 (числа – середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка).

2. Інструментальні сталі (%С = 0,65 – 1,35) – для виготовлення різальних, вимірювальних інструментів та штампів.

Бувають якісні і високоякісні.

Марки позначають літерою У (вуглецева) та числами, що означають середній вміст вуглецю в десятих долях відсотка.

Наприклад: сталь У7 – інструментальна вуглецева сталь з середнім

вмістом вуглецю 0,7%;

сталь У12 - інструментальна вуглецева сталь з середнім

вмістом вуглецю 1,2%.

Високоякісні сталі позначають літерою А в кінці марки, наприклад:

сталь У8А, сталь У13А.

Контрольні питання:

1. Наведить класифікацію сталей:

1.1 За хімічним складом:

1.2 За призначенням:

1.3 За якістю:

1.4 За способом виробництва:

1.5 За ступенем розкислення:

1.6 За структурою:

1.7 За вмістом вуглецю:

2. Які компоненти - домішки, крім заліза й вуглецю мають вуглецеві сталі?

3. Як впливають на властивості сталі домішки:

3.1 вуглецю?

3.2 марганцю?

3.3 кремнію?

3.4 фосфору?

3.5 сірки?

4. Як маркують конструкційні сталі:

4.1 Звичайної якості?

4.2 Якісні сталі?

4.3 Високоякісні сталі?

4.4 Автоматні сталі?

5. Як класифікують і маркують інструментальні сталі?

6. Охарактеризуйте сталі:

6.1 Ст3кп; Ст5сп;

6.2 сталь 05кп; сталь 20; сталь 65;

6.3 сталь 40А; сталь 65А;

6.4 А12; А20; А30;

6.5 сталь У7; сталь У10;

6.6 сталь У9А; сталь У12А.