книги из ГПНТБ / Шнееров, Я. А. Полуспокойная сталь
.pdfРис. 90. Зависимость у д а р н о й вязкости, показателей |
хладостойкости и чувстви |
|
тельности к механическому старению |
полуспокойной |
стали от отношения со |
д е р ж а н и я марганца к у г л е р о д у |
(обозначения те ж е , что на рис. 88) |
|
Т а б л и ц а |
88. Изменение |
размеров |
природного зерна |
||
|
в зависимости |
от |
состава |
стали |
|
|
С о д е р ж а н и е , % |
|
|
||
|
|
|
|
|
Р а з м е р п р и р о д |
Сталь |
с |
|
|
|
ного зерна, балл |
|
|
|
Мп |
по ГОСТ 5639—65 |
|
|
|
|
|
||
Полуспокойная |
0,07—0,19 |
0,41-0,58 |
5—4 (4) |
||
|
0,09—0,26 |
1,06—1,2 |
5—3 (4—3) |
||
|
0,16—0,21 |
1,25—1,34 |
5—2 (4—2) |
||
Спокойная |
0,16—0,36* |
0,56—0,78 |
5 - 3 (4) |
||
* Стали Ст.Зсп и Ст.5сп.
Т а б л и ц а 89. |
Зависимость |
микротвердости феррита |
||||
|
|
от состава |
стали |
|
|
|
С о д е р ж а н и е |
в стали, % |
Микро |
С о д е р ж а н и е |
в стали, % |
Микро- |
|
с |
|
твердость, |
|
|
|
твердость, |
Мп |
HV |
С |
| |
Мп |
HV |
|
0,07—0,12 |
0,42—0,54 |
114—138 |
0,15—0,19 |
|
0,95—1,07 |
145—170 |
0,07—0,11 |
0,98—1,09 |
123—155 |
0,14—0,22 |
|
1,26—1,42 |
165—194 |
0,08—0,09 |
1,25—1,34 |
138— 165 |
0,24—0,26 |
|
1,03—1,28 |
165—188 |
0,15—0,20 |
0,45—0,58 |
139— 157 |
|
|
|
|
сульфиды. Загрязненность металла сульфидами увели чивается при повышении в нем содержания серы. В спо койной стали, кроме характерных для полуспокойной стали неметаллических включений, наблюдаются в зна-
249
|
Т а б л и ц а |
87. |
Размер |
действительного |
зерна |
и микрополосчатость |
|
|
||||
|
|
полуспокойной и спокойной стали различного состава |
|
|
|
|||||||
|
С о д е р ж а н и е , |
% |
|
|
Толщина проката, |
мм ( т е м п е р а т у р а |
конца |
прокатки, |
°С) |
|||
Сталь |
С |
|
Мп |
|
12,0 |
12,0 |
|
12,0—13,0 |
11,0—11,5 |
7,0—7,5 |
5,2—5,4 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
(1110—1150) |
(1050—1100) |
(900—970) |
(800—850) |
(800—850) |
(700) |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
Полуспокой |
0,07—0,22 |
0,42—0,58 |
|
5—8 |
|
5,5—9 |
6—9 |
8—9 |
9—8 |
|||
|
0 |
|
0 |
0—1 |
1 |
1 |
||||||
ная |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
0,07—0,29 |
0,90—1,10 |
6—4 |
6—9 |
|
7—9 |
8—9 |
9—8 |
9 |
|||
|
0 |
0—1 |
|
1—2 |
1—2 |
1—3 |
1—3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
0,08—0,21 |
1,13—1,42 |
|
8—7 |
|
8—9 |
9—8 |
9—10 |
10 |
|||
|
|
1—2 |
|
1—3 |
2 |
|
2—3 |
2—3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Спокойная |
0,18—0,35* |
0,45—0,71 |
— |
6—8 |
|
7—9 |
|
|
8—9 |
|
||
0 |
|
0 |
— |
|
1 |
— |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,08—0,11** |
1,41—1,72 |
|
8—9 |
|
|
|
|
|
|
||
|
— |
0—1 |
|
— |
— |
|
— |
— |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и м е ч а н и е . В числителе — размер |
действительного |
зерна (балл |
по ГОСТ 5639—65), |
в |
знаменателе — микпополосчатость. |
|||||||
(балл по ГОСТ 5640—59). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*Стали Ст.Зсп и Ст.5сп.
**Сталь 09Г2сп.
Т а б л и ц а |
90. Загрязненность неметаллическими включениями полуспокойных и спокойных сталей |
|||||||
|
|
с различным содержанием углерода и марганца |
|
|
|
|||
|
|
С о д е р ж а н и е , % |
|
Загрязненность неметаллическими включениями, |
||||
|
|
|
|
максимальный |
балл по ГОСТ 1778—62 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
Сталь |
|
|
|
оксидами |
силикатами |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
с у л ь ф и |
|
|
с |
Мп |
s |
|
|
|
|
|
|
точечны |
строчеч |
хрупкими |
пластич |
дами |
|||
|
|
|
|
ми |
ными |
ными |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Полуспокойная |
0,09—0,12 |
0,42—0,54 |
0,019—0,027 |
2—3 |
— |
|
1—2 |
1—2 |
|
0,07—0,11 |
0,95—1,10 |
0,011—0,027 |
0—2 |
|
0—4 |
1—5 |
1—2 |
|
0,08—0,09 |
1,13—1,34 |
0,024—0,032 |
1-3 |
— |
— |
1—5 |
1—3 |
|
0,15—0,22 |
0,45—0,58 |
0,023—0,038 |
1—3 |
— |
— |
0—5 |
1—3 |
|
0,14—0,20 |
0,90—1,10 |
0,013—0,026 |
1—3 |
— |
0—2 |
0—5 |
1—3 |
|
0,14—0,21 |
1,24—1,42 |
0,017—0,035 |
0—3 |
— |
0 - 3 |
1—5 |
1—3 |
|
0,24—0,29 |
0,81—1,23 |
0,023—0,045 |
1—3 |
— |
|
0—5 |
1—4 |
Спокойная
*' Сталь Ст.Зсп;
*г Сталь Ст.5сп;
"Сталь 09Г2сп; *< Сталь 14Г2сп.
0,18—0,20*! |
0,45-0,70 |
0,018—0,032 |
0—2 |
0—4 |
|
1—5 |
1—3 |
О.ЗО—О.Зб*2 |
0,58—0,71 |
0,021—0,031 |
2—3 |
1—3,5 |
— |
1—2 |
1—2 |
0,08—0,11*3 |
1,41—1,72 |
0,023—0,032 |
1—2 |
0 - 3 |
0—1 |
0—3,5 |
1—3 |
0,13—0,16** |
1,39—1,51 |
0,018—0,020 |
2—3 |
1—5 |
|
0—5 |
1—2 |
-
азота, а увеличение прочностных свойств и снижение пластичности — упрочнением обеих структурных состав ляющих стали — перлита (вследствие увеличения ди сперсности и объема в структуре) и феррита (в резуль тате искажения решетки железа).
Физико-механические свойства разработанных марок полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца
|
На |
основе проведенных |
исследований |
разработаны, |
||||||||||
изучены и внедрены |
в производство полуспокойные ста |
|||||||||||||
ли |
с |
|
повышенным |
содержанием |
марганца |
18Гпс |
||||||||
(Ст. ЗГпс) для замены в основном |
в толстых |
профилях |
||||||||||||
проката |
широко применяемой для сварных |
конструкций |
||||||||||||
в |
строительстве |
и |
машиностроении |
спокойной |
стали |
|||||||||
ВСт. Зсп и сталь |
Ст. 5Гпс с улучшенной |
свариваемостью |
||||||||||||
вместо спокойной стали |
Ст. 5сп в сварных |
конструкциях |
||||||||||||
сельскохозяйственных машин во всем |
интервале приме |
|||||||||||||
няемых толщин |
проката |
[24—26, 192, 301]. |
|
|
|
|||||||||
|
Техническими условиями и ГОСТ 380—71 предусмот |
|||||||||||||
рен химический |
состав новых сталей |
(табл. 92). |
|
|||||||||||
|
|
|
Т а б л и ц а |
92. |
Химический |
состав |
сталей |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С о д е р ж а н и е , % |
|
||||
|
Марка |
стали |
(ГОСТ |
или ТУ) |
|
С |
Мп |
|
S i |
не |
S не |
Р не |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б о л е е |
б о л е е |
б о л е е |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
18Гпс |
(ЧМТУ |
1-47—67 с изме |
0,14— |
0,8— |
0,15 |
0,040 |
0,040 |
|||||||
нением |
№ 2) |
|
|
|
|
0,22 |
1,1 |
|
|
|
|
|||
Ст.ЗГпс |
(ГОСТ 380—71) |
|
0,14— |
0,8— |
0,15 |
0,050 |
0,040 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,22 |
1,1 |
|
|
|
|
|
Ст.5Гпс |
(ГОСТ 380—71) |
|
|
0,22— |
0,8— |
0,15 |
0,050 |
0,040 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,30 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
Так |
же, как и углеродистые |
полуспокойные |
стали |
||||||||||
с обычным содержанием марганца, эти стали |
обеспечи |
|||||||||||||
вают более высокий |
(на 8—10%) выход годного проката |
|||||||||||||
из слитка по сравнению со спокойными |
углеродистыми |
|||||||||||||
сталями. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Опытно-промышленную проверку разработанных ста лей производили на нескольких металлургических пред приятиях, имеющих разные способы выплавки металла и сортамент проката.
254
Изучение физико-механических и служебных свойств разработанных сталей производили в сравнении с соот ветствующими спокойными сталями; при этом сталь ВСт. Зсп раскисляли как обычным (0,35—0,40 кг/т), так и повышенным (1 кг/т) количеством алюминия. Механи ческие свойства определяли, как правило, на 3—7 гори зонтах раската слитков, а служебные свойства и свари
ваемость |
полуспокойной |
стали — на |
горизонтах |
макси |
|||||||
мального |
скопления |
ликвирующих |
примесей |
(15—25% |
|||||||
от верхнего торца раската). |
|
|
|
|
|
|
|||||
Сталь |
18Гпс |
(Ст.ЗГпс). |
|
Исследование свойств |
стали |
||||||
18Гпс в сравнении со спокойной |
сталью ВСт. Зсп прово |
||||||||||
дили |
в листовом |
(толщиной |
до 50 мм), фасонном |
(уго |
|||||||
лок, |
швеллер и |
балка с |
толщиной |
полки |
11—20 мм) |
||||||
и сортовом (круг диаметром 25—28 мм) прокате. |
|
||||||||||
При одинаковом |
содержании |
углерода |
прочностные |
||||||||
свойства |
стали |
18Гпс выше |
(предел |
текучести — на 1 — |
|||||||
2 кгс/мм2 , временное |
сопротивление — на 1—4 |
к г с / м м 2 ) , |
|||||||||
чем стали ВСт.Зсп в соответствующем прокате; относи |
|||||||||||
тельное |
удлинение |
сравниваемых |
сталей |
|
одинаково |
||||||
(табл. 93). По величине ударной вязкости и количеству волокна в изломе в состоянии поставки и после механи ческого старения сталь 18Гпс существенно превосходит
сталь |
ВСт.Зсп |
(рис. 93, табл. 94). Критическая темпера |
||||
тура |
хрупкости |
(tK |
и t |
) и коэффициент |
чувствитель |
|
ности к механическому |
старению (С\ |
и С2 ) |
стали 18Гпс |
|||
обычно на 10—20 град |
и 20% (абс.) |
соответственно ни |
||||
же, чем для спокойной в соответствующем прокате. |
||||||
Характер изменения механических свойств в прокате |
||||||
по раскату слитка |
для |
стали 18Гпс |
такой |
же, как для |
||
стали ВСт.Зпс. Колебания значений временного сопро
тивления и предела |
текучести по длине раската |
слитков |
||
стали 18Гпс в прокате исследованных сортамента |
и тол |
|||
щин не превышали |
соответственно |
6 и 5 к г с / м м 2 |
, а для |
|
стали ВСт.Зсп — 4,5 |
и 5 кгс/мм2 . |
Колебания |
значений |
|
относительного удлинения по раскату слитков для обеих сталей были одинаковыми и достигали 6% ( а б с ) .
Разброс значений ударной вязкости и количества во локна в изломе образцов по длине раската слитков ста
ли 18Гпс (рис. 93, а) |
такой же, как и для стали |
Ст.Зсп |
|
(рис. 93,6). |
|
|
|
Для более полного сопоставления свойств углероди |
|||
стой полуспокойной |
(с обычным |
и повышенным |
содер |
жанием марганца), |
спокойной |
и кипящей стали |
ниже |
255
рассматриваются результаты исследований листового проката различной толщины 50 опытных плавок Коммунарского завода. По количеству образцов, выдержавших испытание па растяжение, углеродистая полуспокойная сталь Ст.Зпс практически равноценна спокойной в листе толщиной до 12 мм и в такой же степени, как спокойная, т. е. почти полностью, удовлетворяет требованиям группы В ГОСТ 380—60* (табл. 95). Кипящая сталь уже в ука занном прокате, особенно по пределу текучести, в ряде
|
|
-АО |
|
|
-20 |
|
О |
"С |
т20 |
|
|
|
|
Температура |
испытания, |
|
|
||||
из |
сталей |
марок 18Гпс |
(а) |
и |
ВСт.Зсп (б) |
в |
фасонном |
прокате |
толщиной |
12 мм |
не |
раската |
слитка: 5% |
(/, |
о); |
15% (2, а; 1,6); |
25% (3); 55% (4) |
и 92-98% |
(5) от |
||
торца |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б — средние значения
17—343 |
257 |
g |
Т а б л и ц а 93. Химический состав и механические свойства проката из сталей марок 18Гпс и Ст.Зсп |
В ид и размеры проката
Балка с толщиной стенки 7,5—8 мм
Швеллер с толщиной стенки 11 мм и уго лок с толщиной пол ки 12 мм
Уголок с толщиной полки 16 мм
Уголок с толщиной полки 20 мм
Л и с т толщиной 12— 14 мм
Марка |
Число |
стали |
плавок |
18Гпс |
6 |
Ст. Зсп |
4 |
18Гпс |
4 |
Ст. Зсп |
4 |
18Гпс |
3 , |
Ст. Зсп |
3 |
18Гпс |
2 |
Ст. Зсп |
1 |
18Гпс |
7 |
Ст. Зсп |
4 |
|
С о д е р ж а н и е , % |
|
о В ) к г с / м м 2 |
0 Т ] кгс/мм 2 |
|
с |
Мп |
|
б 5 , % |
||
S i |
|
|
|||
|
|
|
|||
0,19 |
1,05 |
0,02 |
49,0 |
34,5 |
26,0 |
0,16—0,22 |
0,95—1,18 |
0,01—0,05 |
41,0—58,0 |
25,5—45,0 |
22,0—31,0 |
0,18 |
0,62 |
0,17 |
46,1 |
33,9 |
27,0 |
0,17—0,19 |
0,56—0,69 |
0,15—0,19 |
41,0—51,0 |
29,5—41,5 |
20,5—30,0 |
0,19 |
1,03 |
1,04 |
46,8 |
30,3 |
26,6 |
0,17—0,22 |
0,59—1,09 |
0,02—0,06 |
41,5—55,0 |
25,5—34,5 |
24,5—33,0 |
0,18 |
0,53 |
0,18 |
46,0 |
29,2 |
32,6* |
0,13—0,20 |
0,45—0,60 |
0,14—0,22 |
42,5—49,5 |
27,0—31,5 |
29,0—39,0 |
0,19 |
0,95 |
0,03 |
45,6 |
28,3 |
27,1 |
0,16—0,22 |
0,77—1,11 |
0,02—0,04 |
42,5—47,5 |
25,5—30,5 |
24,5—30,0 |
|
|
|
|||
0,20 |
0,57 |
0,14 |
45,8 |
27,0 |
27,6 |
|
|
|
|||
0,19—0,21 |
0,53—0,61 |
0,14—0,14 |
42,5—47,5 |
24,0—29,0 |
25,0—30,0 |
|
|
|
|||
0,20 |
1,05 |
0,03 |
47,9 |
27,3 |
25,4 |
|
|
|
|||
0,19—0,22 |
0,89—1,17 |
0,03—0,03 |
45,0—52,0 |
26,0—29,5 |
24,0—27,0 |
|
|
|
|||
0,17 |
0,60 |
0,19 |
44,5 |
25,5 |
30,0 |
|
|
|
44,0—45,0 |
25,0—26,0 |
29,0—32,0 |
0,20 |
1,1 |
0,04 |
48,1 |
29,1 |
30,9* |
0,17—0,23 |
1,02—1,24 |
0,02-0,08 |
44,2—53,0 |
24,7—34,0 |
27,0—37,0 |
0,19 |
0,52 |
0,20 |
44,9 |
27,6 |
31,0* |
0,17—0,21 |
0,42—0,62 |
0,17—0,20 |
41,0—50,0 |
24,0—34,0 |
21,0—35,0 |