2. Технологические свойства стали

Стальные изделия изготовляют различными способами: обра­боткой резанием из заготовок, ковкой, штамповкой, сваркой, литьем. Поведение материала при его обработке (технологиче­ские свойства) имеет большое влияние на качество изделий,, производительность труда и себестоимость изделий. Ниже бу­дут рассмотрены факторы, влияющие на важнейшие технологи­ческие свойства углеродистой стали.

Обрабатываемость резанием. Обрабатывае­мость резанием характеризуется следующими основными пока­зателями: стой­костью режущего инструмента (время ра­боты между переточ­ками); допустимыми скоростями и усилиями резания, чистотой обработанной поверхности. С увеличением прочности и твер­дости, т.е. с повыше­нием содержания углерода в стали, обраба­тываемость ухудшается. Однако и стали с очень малым содер­жанием углерода, со структурой почти чистого феррита обра­баты­ваются плохо, давая низкую чистоту поверхности. Мп и Si, упрочняя сталь, ухудшают обрабатываемость. Опти­мальной обрабатываемостью обладают доэвтектоидные стали со структу­рой пластинчатого перлита, а эвтекто­идные и заэвтектоидные ста­ли — со структурой зерни­стого перлита. Обрабатываемость зависит от величины зерна; лучшей обрабатываемостью обла­дают крупно­зернистые стали (образуется сыпучая стружка). Нали­чие твердых включений оксидов, нитридов, карбидов, ухудшает обрабатываемость. Хорошей обрабатываемо­стью обла­дают стали с повышенным содержанием серы и фосфора (до 0,1, ..., 0,3 %).

Штампуемость. Штампуемость ухудшается по мере повыше­ния прочностных свойств стали, особенно предела текучести. Способность стали к вытяжке харак­теризуется отношением ,которое у металла для глубо­кой вытяжки должно быть в пре­делах 0,65, ..., 0,7. Стали для глубокой штамповки имеют около 0,08% С, до 0,4% Мп, не больше 0,03% Si. Такими сталями являются обычно «кипящие» стали. Большое влияние на полу­чение хороших штамповок оказывает величина зерна: оптималь­ным является однородное зерно феррита с баллом 6 ÷ 8. Балл (номер зерна N) определяется на зависимости n=8y(2N), где n — количество зерен, помещающихся на площади 1 мм² шлифа. Ста­ли с баллом 1 ÷ 5 относятся к группе крупнозернистых; с бал­лом 6 ÷ 10 — к мелкозерни­стым, Крупнозернистые стали и ста­ли с неоднородным зерном дают шероховатую поверхность и склонны к обра­зованию разрывов при штамповке. Стали с очень мелким зерном обнаруживают пружинящий эффект и сильно из­нашивают штампы. Важно, чтобы третичный цемен­тит, ко­торый имеется в структуре низкоуглеродистой стали, не располагался по границам зерна и не образовывал скоп­лений (см. рис. 82а), что ведет к охрупчиванию стали. Сильно охрупчивает сталь деформационное старение. Помимо этого, вы­деление азота (углерода) в областях дислокаций на плоскостях скольжения феррита при де­формационном старении приводит к появлению на вы­штамповках полос скольжения, проявляющих­ся в виде шероховатости, что для облицовочных деталей недо­пус­тимо. Меньшей склонностью к таким дефектам обладают «спокойные» стали, обработанные ванадием или бором.

Свариваемость. Качество металла в сварном шве и около­шовной зоне в первую очередь определяют свариваемость стали. Чем шире температурный интервал кристаллизации, тем легче образуются горячие трещины. Интервал кристаллизации воз­растает с увеличением содержания углерода (см. диаграмму Fe—Fe₃C). Поэтому с повышением содержания углерода свари­ваемость ухудшается. С повышением содержания углерода уве­личивается также склонность стали к закалке, что содействует образованию трещин при пониженной температуре (холодные трещины). Поэтому содержание углерода в сталях, подвергае­мых сварке, ограничивается.

Литейные свойства стали. Под литейными свойствами пони­мают жидкотекучесть (заполняемость металлом формы), склонность к ликвации, чистоту поверхности отливок (пригар), объемную усадку (склонность к образованию усадочных рако­вин и рыхлости), линейную усадку (склонность к образованию трещин). Литейные свойства стали ухудшаются при увеличе­нии содержания углерода. Поэтому для литья используются обычно стали с содержанием углеродов до 0,4% С. Но и в этом случае литейные свойства стали весьма невысокие. Имеет место склонность к образованию раковин, трещин, плохая жид­котекучесть, большой пригар.

№20. Какую из приводимых в ответах сталь следует выбрать для изготовления деталей кузовов автомашин штамповкой? Ответ: 1) сталь с 0,5% С спокойную (с. 216); 2) сталь с 0,2% С кипящую (с. 217); 3) сталь с С<0,1%, кипящую (с. 216).

№ 21. Высокоуглеродистые стали для изготовления инструмен­та подвергают дополнительной термической обработке для по­лучения зернистого перлита. Для чего это делается? Ответ: для улучшения 1) свариваемости стали (с. 214); 2) обрабатываемости резанием (с. 216); 3) повышения штампуемости (с. 216).

№ 22. Что необходимо сделать, чтобы уменьшить эффект лик­вации в стальных отливках? Ответ: подвергнуть отливки 1) обработке давлением (с. 217); 2) последующему высокотемпературному нагреву (отжигу) (с. 216); 3) последующей термической обработке (с. 216).