11.5.1. Углеродистые стали

ГОСТ 380-94 регламентирует химический состав, степень раскисления при выплавке.

Углеродистые стали обыкновенного качества маркируют сочетанием букв Ст и цифрой (0-6). Степень раскисления обозначают добавлением букв «сп», «пс», «кп». Концентрация углерода для всех сталей, кроме Ст0 равна 0,07*№марки. Т.е. в стали Ст3 содержание углерода ≈0,07*3≈0,21%.

Углеродистые качественные стали маркируют двузначными числами: 08, 10, 15, 20….(ГОСТ 1050-88), обозначающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, сталь 10 содержит в среднем 0,10% С и т.д. Спокойные стали маркируют без индекса, полуспокойные и кипящие с индексами «пс», «кп».

11.5.2. Легированные стали

Легированные стали по ГОСТ 4543-71 маркируют сочетанием из букв и цифр, обозначающих химический состав: Хром – Х, никель – Н, марганец – Г, кремний – С, молибден – М, ниобий – Б, вольфрам – В, ванадий – Ф, титан – Т, алюминий – Ю, медь – Д, бор – Р, кобальт – К, азот - А. Число, стоящее после буквы указывает на примерное содержание легирующего элемента в %. Если число отсутствует – то легирующего элемента меньше или около 1%. Число в начале марки – содержание углерода в сотых долях процента. Буква А в конце марки означает, что сталь – высококачественная, особовысококачественные стали имеют на конце букву Ш. Если в конце марки стоит буква Л, это означает, что сталь предназначена для изготовления деталей литьем (литейная сталь, например, 15Х25ТЛ).

11.6. Износостойкие материалы

Износостойкость – свойство материала оказывать в определенных условиях трения сопротивление изнашиванию.

Изнашивание – процесс постепенного разрушения поверхностных слоев материала путем отделения его частиц под влиянием сил трения.

Результат изнашивания называется износом. Его определяют по изменению размеров, уменьшению объема или массы.

Существуют различные виды изнашивания: абразивное, адгезионное, гидро- и газоабразивное, эрозионное, гидро- и газоэрозионное, кавитационное, усталостное, фреттинг-процесс (при механическом способе воздействия), окислительное, фреттинг-коррозия (при коррозионно-механическом воздействии).

Детали, подвергающиеся изнашиванию подразделяют на две группы: 1 – образующие пары трения, 2 – изнашивание которых вызывает рабочая среда (жидкость, газ…).

Прежде всего износостойкость может достигаться высокой твердостью поверхности.

Материалы с высокой твердостью поверхности. К ним относятся аустенитные стали с низкой исходной твердостью, но способные из-за интенсивного деформационного упрочнения (наклепа) формировать высокую твердость поверхности в условиях эксплуатации (сталь 110Г13Л, содержащая 0,9-1,3% углерода и 11,5-14,5% марганца).

Материалы, устойчивые при абразивном изнашивании. При абразивном изнашивании ведущими являются процессы многократного деформирования поверхности скользящими по ней частицами и микрорезание.

Наибольшей износостойкостью обладают материалы, структура которых состоит из частиц твердой карбидной фазы и удерживающей их высокопрочной матрицы. Карбидные сплавы применяют при наиболее тяжелых условиях работы в виде литых и наплавочных материалов. Это сплавы с высоким содержанием углерода (до 4%) и карбидообразующих элементов (Cr, W, Ti). В их структуре может быть до 50% специальных карбидов, увеличение количества которых сопровождается ростом износостойкости.

Для деталей, работающих без ударных нагрузок, применяют сплавы с мартенситной структурой (цементуемые - Ст 10,15,20; 15Х, 20ХР; 12ХН3А, 20ХН3А и шарикоподшипниковые стали – ШХ4, ШХ9, ШХ20СГ).

Для более легких условий изнашивания (для деталей, работающих в условиях граничной смазки) применяют низко- и среднеуглеродистые стали с различными видами поверхностного упрочнения и чугуны.