24 Условные обозначения.

_в – предел прочности, МПа;

_0,2 – условный предел текучести, МПа;

а_н – ударная вязкость, Дж/м²;

 - относительное удлинение, %;

НВ – твердость по Бриннелю, Н/м²;

_д – предел длительной прочности, МПа.

Конструкционные легированные стали

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%.

Детали современных машин и конструкций работают в условиях высоких динамических нагрузок, концентраций напряжений и высоких (низких) температур. Все это может привести к хрупкому разрушению и снизить надежность работы механизмов. Поэтому конструкционные стали помимо высоких механических свойств, определяемых при стандартных испытаниях (_в, _0,2, а_н, , НВ), характеризующих механические свойства, должны обладать высокой конструк­тивной прочностью, т.е. прочностью, которая проявляется в условиях реального применения стали. Конструкционная сталь должна обладать и хорошими технологическими свойствами: обрабатываемостью давлением (прокатка, ковка, штамповка и т.д.) и резанием, хорошей свари­ваемостью, высокой прокаливаемостью и малой склонностью к деформации и трещинообразо­ванию при проведении термической обработки.

Основными легирующими элементами конструкционных сталей являются хром, никель, кремний и марганец. Вольфрам, молибден, ванадий, титан, бор и другие элементы не приме­няют в качестве самостоятельных присадок, а вводят в сталь в сочетании с хромом, никелем и марганцем для улучшения свойств. В зависимости от процентного содержания легирующих элементов стали, подразделяются:

1. низколегированные – до 2,5 легирующих элементов;

2. среднелегированные – от 2,5 до 10% легирующих элементов;

3. высоколегированные – свыше 10% легирующих элементов.

По структуре после нормализации конструкционные легированные стали могут быть от­несены к перлитному или аустенитному классу. Стали, содержащие до 0,25% углерода и более 10% легирующих элементов, образуют аустенитную структуру после нормализации. Если же концентрация легирующих элементов менее 10%, а содержание углерода до 0,6%, то такие стали, относятся к перлитному классу.

Маркировка. В нашей стране принята буквенно-цифровая система, по которой содержа­щиеся в стали легирующие элементы обозначаются заглавными буквами русского алфавита: Х – Cr, Н – Ni, M – Mo, T – Ti, К – Co, B – W, Г – Mn, C – Si, Ф – V, Ю – Al, Д – Cu, Р – В, А – N; количественное содержание их и углерода обозначается цифрами (см. стр.7).

Первые две цифры в маркировке легированной стали соответствуют среднему содержа­нию углерода в сотых долях процента. Содержание легирующих элементов, если оно превы­шает 1,5%, отмечается следуемой за буквой элемента цифрой, величина которой указывает со­держание элемента в стали в целых числах. Если же содержание элемента менее 1,5%, то цифра не ставится. Буква А в конце маркировки означает, что сталь высококачественная.

Вводимые в сталь легирующие элементы могут растворяться в феррите, аустените и це­ментите или образовывать карбиды, а при высоком содержании легирующих элементов и ин­терметаллидные соединения с железом или между собой.

Легирование позволяет решить следующие задачи:

1. Механические свойства после термической обработки выше, чем у углеродистых сталей с тем же содержанием углерода.

2. Большинство легирующих элементов увеличивают область устойчивого аустенита. Поэтому прокаливаемость (способность стали приобретать закаленный слой на опре­деленную глубину) легированных сталей выше. При закалке можно применять «мяг­кие» охладители (масло, воздух), что в значительной степени снижает брак по зака­лочным трещинам и короблению.

3. Повышается запас ударной вязкости и сопротивления хладноломкости.

4. Увеличивается коррозионная стойкость, жаростойкость и жаропрочность сталей.

Склонность стали к хрупкому разрушению связана с количеством присутствующих ле­гирующих элементов. Наиболее благоприятно влияние никеля, меди и кремния. Действие хрома, вольфрама и молибдена весьма слабое, а марганца в большом количестве отрицатель­ное.

Низкоуглеродистые и низколегированные стали содержат повышенное количество мар­ганца и кремния, а также хром, никель, медь и некоторые другие элементы. Эти стали в горя­чекатаном состоянии или после нормализации применяют для сварных конструкций, магист­ральных нефте- и газопроводов и реже для изготовления деталей для машиностроения (табл.1).

Эти стали обычно не подвергают термической обработке.

Легирующие элементы, растворяясь в феррите, уменьшают размер зерна и, увеличивая склонность аустенита к переохлаждению, способствуют измельчению карбидной фазы. По­этому низколегированные стали имеют более высокое значение пределов прочности и текуче­сти при сохранении хорошей пластичности по сравнению с углеродистой сталью обыкновен­ного качества.

Низколегированные низкоуглеродистые стали хорошо свариваются. Это означает, что они не образуют при сварке холодных и горячих трещин, и свойства сварного соединения и участков, прилегающих к нему, близки к свойствам основного металла.

Низколегированные низкоуглеродистые стали подвергают цементации. После цемента­ции, закалки и низкого отпуска поверхностный слой приобретает высокую твердость и износо­стойкость, а сердцевина имеет высокий предел текучести. Цемен-

тируемые стали наиболее ши­роко используют для изготовления шестерен, втулок, распределительных валиков и для деталей от-

Таблица1