Тема 9. Конструкционные стали и сплавы

План лекции

1. Области применения и свойства конструкционных сталей

2. Углеродистые конструкционные стали Стали обыкновенного качества

3. Качественные углеродистые стали

4. Легирующие элементы в конструкционных сталях

5. Маркировка легированных конструкционных сталей

1. Области применения и свойства конструкционных сталей

Конструкционными называют стали, применяемые для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. Конструкционными сталями могут быть углеродистые и легированные стали. Содержание углерода в этой группе сталей чаще не превышает 0,5-0,6%, но может достигать 0,8-0,85% (ГОСТ 1050-74).

Детали современных машин и конструкций работают в условиях высо­ких динамических нагрузок, концентраций напряжений и низких темпера­тур. Все это способствует хрупкому разрушению и снижает надежность ра­боты машин. В связи с этим конструкционные стали должны помимо высоких механических свойств, определяемых при стандартных испыта­ниях и характеризующих свойства материала, обладать высокой конструктивной прочностью, т. е. прочностью, которая проявляется в условиях их реального применения.

Конструкционная сталь должна иметь и хорошие технологические свойства: хорошо обрабатываться давлением (прокатка, ковка, штамповка и т. д.) и резанием, быть не склонной к шлифовочным трещинам, обладать высокой прокаливаемостью и малой склонностью к обезуглероживанию, деформациям и трещинообразованию при закалке и т. д. Строительные конструкционные стали должны хорошо свариваться всеми видами сварки.

Конструкционные стали поставляют в виде заготовок и сортовой горя­чекатаной, калиброванной и шлифованной стали. Некоторые стали постав­ляют в виде листов.

2. Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые конструкционные стали подразделяют на два класса: обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) и качественные стали (ГОСТ 1050-74). В зависимости от условий и степени раскисления¹ различают несколько ви­дов сталей.

Спокойные стали. Эти стали, получаемые полным раскислением метал­ла в печи, а затем в ковше, содержат минимальное количество закиси же­леза, что обеспечивает «спокойное» застывание металла, про­исходящее с уменьшением объема. В верхней части слитка образуются усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые отрезкой или отрубкой при прокатке.

Кипящие стали. К этому виду относятся стали, полностью нераскисленные и содержащие поэтому до затвердевания повы­шенное количество FeO. При застывании в изложнице закись железа FeO реагирует с углеродом металла, образуя СО. Выделение этих пузырьков в металле создает впечатление, что он кипит. В слитке кипящей стали образуется большое количество газовых пузырей, вследствие чего практи­чески отсутствует усадочная раковина. Кипящие стали являются более дешевыми, так как при их производстве отходы ми­нимальны. Кипящие стали обладают высокой пластичностью и хорошо при­нимают вытяжку в холодном состоянии.

Полуспокойные стали. Это стали промежуточного типа. Они получают все более широкое применение.

Кипящие стали при маркировке дополнительно обозначают кп, полу­спокойные пс и спокойные – сп.