3.3 Раздел 2. Классификация и способы получения конструкционных и композиционных материалов

3.3.1 Тема 2.1. Конструкционные материалы

Конструкционные стали должны обладать высокой конструктивной прочностью, обеспечивать длительную и надежную работу изделия в условиях эксплуатации. Особенность требований, предъявляемых к конструкционным материалам, состоит в обеспечении не одной какой-либо характеристики, а комплекса необходимых механических свойств.

Материалы, идущие на изготовление конструктивных элементов, деталей машин и механизмов, наряду с высокой прочностью и пластичностью должны обеспечивать хорошее сопротивление ударным нагрузкам, обладая достаточным запасом вязкости. При знакопеременных нагрузках – высокое сопротивление усталости, при трении – сопротивление изнашиванию, а во многих случаях – сопротивление коррозии.

Различают следующие виды конструкционных сталей: углеродистые, строительные, цементируемые, улучшаемые, высокопрочные, рессорно-пружинные, подшипниковые, износостойкие, судостроительные, для пищевой промышленности. Автоматные стали применяют для массового изготовления крепежа на станках-автоматах.

Углеродистые конструкционные стали.

Углеродистые конструкционные стали подразделяют на два класса:

1) обыкновенного качества;

2) качественные.

В зависимости от условий и степени раскисления различают виды:

1) кипящие (кп);

2) полуспокойные (пс);

3) спокойные (сп).

Стали обыкновенного качества используют для изготовления слабонагруженных, неответственных конструкций и изделий. Такие стали широко применяют для строительных и др. сварных конструкций не подвергающихся термообработке или находящихся в термически обработанном состоянии.

В зависимости от назначения и гарантированных механических свойств стали обыкновенного качества подразделяются на три группы.

Группа А – стали, поставляемые с определенными механическими свойствами без уточнения их химического состава. Обозначаются буквами Ст, марок 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Чем выше марка, тем больше содержание углерода, т.е. выше прочность и ниже пластичность.

Группа Б – стали, поставляемые с гарантированным химическим составом. Обозначаются стали БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5.

Группа В – стали повышенного качества, которые поставляют с гарантированным химическим составом и механическими свойствами. Стали группы В выплавляют следующих марок: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Стали групп Б и В применяют в тех случаях, когда изделие надо подвергнуть горячей деформации или упрочнить термической обработкой.. Для определения режима обработки необходимо знать химический состав стали.

Сварные конструкции изготавливают главным образом из спокойных и полуспокойных сталей группы В.

Качественные углеродистые стали – получают кислородно-конверторным способом в электро- или мартеновских печах. В зависимости от степени раскисления они бывают спокойными или кипящими. К сталям данной группы предъявляют более высокие требования относительно состава (ограничены пределы содержания углерода, уменьшено содержание серы и фосфора), количества неметаллических включений, макро- и микроструктуры.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08; 10; 15; 20; …; 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Легированные конструкционные стали.

Легированными называются стали, в которые для придания специальных свойств вводятся легирующие элементы (см. табл. 1), которые обозначаются заглавными буквами алфавита. Цифра, стоящая за буквой указывает приблизительный процент данного элемента. Если после буквы цифры нет – это значит, что данного элемента в стали до 1%. [3]

Таблица 1 Буквенное обозначение легирующих элементов

А азот	Б ниобий	В вольфрам	Г марганец	Д медь	Е селен
К кобальт	М молибден	Н никель	П фосфор	Р бор	С кремний
Т титан	Ф ванадий	Х хром	Ц цирконий	Ю алюминий	Ч редкозем