Стали повышенной обрабатываемости (автоматные)

К сталям с повышенной обрабатываемостью или автоматным сталям относят стали с высоким содержанием серы и фосфора, а также стали, специально легированные селеном (Se),теллуром (Те) или свинцом (Pb). Указанные элементы способствуют повышению скорости резания, уменьшают усилие резания и изнашиваемость инструмента улучшают чистоту и размерную точность обработанной поверхности, облегчают отвод стружки из зоны резания и т. д. Эти стали используют в массовом производстве для изготовления деталей на станках-автоматах.

Стали с повышенным содержанием серы и фосфора обладают пониженными механическими свойствами и их используют для изготовления малонагруженных деталей (например,метизов).

По мере развития технологий лазерной резки были разработаны специальные конструкционные стали для лазерной резки. Их отличительной особенностью является более предсказуемое поведение листа после резки (пониженный уровень внутренних напряжений в металле)^[1].

Маркировка

В начале обозначения марки автоматной стали всегда стоит буква А.

Особенностью углеродистой инструментальной стали является ее небольшая прокаливаемость.

37. Легированные стали (влияние легирующих элементов — хрома, никеля, вольфрама и др. Маркировка — 12х2н4а).

Легированной называют сталь, содержащую один или несколько легирующих элементов в различных комбинациях и количествах, изменяющих свойства этой стали и условия ее термической обработки. К легирующим элементам относятся хром, никель, титан, вольфрам, молибден, ванадий и др. Кроме того, легирующими элементами могут быть кремний и марганец, если кремния в стали содержится не менее 0,8%, а марганца - более 1 %.

Основной целью легирования стали является увеличение ее прокаливаемости. Чтобы получить необходимую для данного сечения и условий охлаждения сквозную или наибольшую прокаливаемость, легирование стали должно быть минимальным. Высокие механические свойства сталь получает после соответствующей термической обработки.

Из легированной конструкционной стали изготовляют ответственные детали автомобилей, тракторов, металлорежущих станков, сельскохозяйственных машин и т. д.

Влияние легирующих элементов. Легирующие элементы по-разному влияют на свойства стали. Поэтому их вводят в сталь в количествах, при которых наиболее полно проявляется положительное действие каждого элемента. Опыт показал, что наиболее сильное воздействие на улучшение прочностных свойств стали оказывают определенные сочетания легирующих элементов.

Хром - сильный карбидообразующий элемент, способствующий уменьшению зерна в стали при нагреве и повышающий твердость, прочность и прокаливаемость. Добавки хрома в количестве 5% и выше значительно увеличивают коррозийную и кислотную стойкость. При содержании хрома более 12% сталь становится нержавеющей и жаростойкой.

Никель находится в твердом растворе с ферритом. Он повышает не только прочность стали, но и ее вязкость и пластичность даже при пониженных температурах. При нагреве никель противодействует росту зерен и увеличивает прокаливаемость стали. При содержании 24-26% никеля сталь становится немагнитной и коррозийностойкой.

Молибден добавляют в сталь в количестве 0,2-0,5%. Он повышает прочность, твердость, прокаливаемость и противодействует росту зерен при нагреве стали под ковку и термическую обработку. Молибден способствует увеличению жаростойкости и уменьшению склонности стали к хрупкости после отпуска.

Ванадий препятствует росту зерен аустенита, повышает твердость, пластичность и вязкость и является хорошим раскислителем стали. Ванадиевая сталь мало склонна к перегреву и при термической и химико-термической обработке ее можно нагревать в широком интервале температур.

Вольфрам образует стойкие карбиды, растворяющиеся в аустените лишь при высоких температурах. Инструментальные быстрорежущие стали, содержащие до 18% вольфрама, после термической обработки обладают высокими твердостью, износо-и красностойкостью, т. е. способностью сохранять твердость при нагреве до 700° С.

Титан - самый сильный карбидообразующий элемент. В конструкционные стали его вводят в небольших количествах (0,05- 0,15%). Он влияет на измельчение зерен при нагреве стали и улучшает ее механические свойства.

Марганец увеличивает прочность, твердость и прокаливаемость стали. С повышенным содержанием марганца сталь при термической обработке незначительно деформируется. С увеличением содержания углерода пластичность и вязкость стали снижаются. В отличие от других легирующих элементов марганец способствует быстрому росту зерен при перегреве.

Кремний находится в твердом растворе с ферритом и значительно повышает его твердость, прочность и вязкость. С введением в конструкционную сталь, содержащую 0,4-0,6% углерода, до 2% кремния предел прочности и предел усталости стали значительно повышаются. Из кремнистой стали широко изготовляют автомобильные рессоры и пружины.

Алюминий - один из основных легирующих элементов в сталях, подвергаемых азотированию. Азотируемый слой в сталях обладает высокими твердостью и износостойкостью.

Бор хорошо раскисляет сталь, повышает прокаливаемость и механические свойства. Наиболее эффективное влияние на качество стали бор оказывает в небольшом количестве (0,0005- 0,001%).