- •Предисловие
- •Глава I топливо и смазочные материалы §I. Общие сведения о топливе Значение топлива в народном хозяйстве ссср
- •Понятие о топливе и его классификация
- •Состав и свойства топлива
- •§ 2. Твердое топливо и продукты его переработки Основные виды твердого топлива
- •Свойства твердого топлива
- •Способы добычи ископаемого твердого топлива
- •Классификация и маркировка ископаемого твердого топлива
- •Методы и продукты переработки твердого топлива
- •Условия хранения и транспортирования твердого топлива
- •§ 3. Жидкое топливо Состав и свойства нефти
- •Классификация и методы добычи нефти
- •Методы и продукты переработки нефти
- •Состав, свойства и ассортимент моторных топлив
- •Котельное топливо
- •§ 4. Газообразное топливо Значение газообразного топлива в народном хозяйстве страны
- •Виды газообразного топлива
- •§ 5. Смазочные материалы Назначение и классификация смазочных материалов
- •Ассортимент и маркировка смазочных масел
- •Ассортимент и маркировка консистентных смазок
- •Условия хранения и транспортировании горюче-смазочных материалов
- •Контрольные задания
- •Глава іі химические материалы § 1. Неорганические кислоты, щелочи и соли Классификация и методы получения кислот
- •Ассортимент, применение, хранение и перевозка кислот
- •§ 2. Пластмассы Общие сведения о полимерах
- •Понятие о пластмассах и их классификация
- •Сырьевые пластмассы
- •Пленочные полимерные материалы
- •Листовые пластмассы
- •Газонаполненные пластмассы
- •Условия хранения и транспортирования пластмасс
- •§ 3. Каучуки, резина и резиновые технические изделия Состав, свойства и основные виды каучуков
- •Состав, свойства и классификация резины
- •Классификация, ассортимент и маркировка резиновых технических изделий
- •§ 4. Текстильные волокна и материалы Классификация текстильных волокон и нитей
- •Характеристики текстильных волокон и нитей, их измерители
- •Важнейшие виды натуральных волокон
- •Химические волокна
- •Текстильные ткани и материалы
- •Упаковка, маркировка, транспортировании и хранение текстильных материалов
- •§ 5. Лакокрасочные материалы Назначение, состав и классификация лакокрасочных материалов
- •Условные обозначения лакокрасочных материалов и покрытий
- •Основные лакокрасочные материалы
- •Вспомогательные и подсобные лакокрасочные материалы
- •Условия хранения и транспортирования лакокрасочных материалов
- •Контрольные задания
- •Глава III металлы и металлоизделия § 1. Основы металловедения и термообработки металлов и сплавов Значение и классификация металлов и сплавов на их основе
- •Свойства металлов и сплавов, их измерители
- •Строение металлов и сплавов, их кристаллизация
- •Способы изменения структуры и свойств металлов в твердом состоянии
- •Методы исследования структуры металлов и сплавов
- •Коррозия и методы защиты от нее
- •§ 2. Производство и характеристика чугунов Исходное сырье для выплавки чугуна
- •Чугунные отливки и трубы
- •Методы изменения свойств и контроль качества чугунов
- •Ферросплавы
- •§ 3. Производство и характеристика сталей Сырьевые материалы для выплавки стали и способы ее производства
- •Химический состав стали
- •Строение стального слитка и металлургические методы повышения его качества
- •Виды термической и химико-термической обработки стали
- •Классификация и ассортимент стали
- •§ 4. Стальной прокат и металлические изделия Общие сведения и классификация продукции прокатного производства
- •Сортамент стального проката
- •Сортамент металлоизделий промышленного назначения
- •Условия хранения и транспортирования стального проката и металлоизделий
- •§ 5. Цветные металлы и сплавы на их основе Значение и особенности производства цветных металлов
- •Легкие металлы
- •Тяжелые металлы
- •Тугоплавкие металлы
- •Драгоценные металлы
- •§ 6. Неорганические и металлические порошковые материалы и изделия на их основе Значение и применение порошковых материалов и изделий
- •Способы получения и характеристики металлических порошков
- •Ассортимент и маркировка металлических и неорганических порошков
- •Методы получения изделий порошковой металлургии
- •Контрольные задания
- •Глава IV строительные материалы § 1. Общие сведения о строительных материалах Значение и классификация строительных материалов
- •Свойства строительных материалов и изделий
- •§ 2. Природные каменные материалы Значение и классификация природных каменных материалов
- •Классификация и основные свойства важнейших горных пород
- •Материалы и изделия из природного камня
- •Условия хранения и транспортирования материалов и изделий из природного камня
- •§ 3. Стекло и стеклоизделия Общие сведения о стекле и стеклоизделиях
- •Листовые стекломатериалы
- •Строительные изделия из стекла
- •Условия хранения и транспортирования стекла и стеклоизделий
- •§ 4. Керамические материалы и изделия Общие сведения о керамических материалах и их классификация
- •Стеновые керамические материалы
- •Керамические изделия для облицовки и отделки
- •Керамические материалы и изделия различного назначения
- •Условия хранения и транспортирования керамических материалов и изделий
- •§ 5. Минеральные вяжущие вещества и материалы на их основе Классификация и свойства минеральных вяжущих веществ
- •Ассортимент минеральных вяжущих веществ
- •Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ
- •Условия хранения и транспортирования минеральных вяжущих веществ и материалов на их основе
- •§ 6. Органические вяжущие вещества и материалы на их основе Состав, свойства и основные виды органических вяжущих веществ
- •Ассортимент органических вяжущих веществ
- •Материалы и изделия на основе органических вяжущих веществ
- •Условия хранения и транспортирования органических вяжущих веществ и материалов на их основе
- •§ 7. Лесные и бумажные материалы Значение, состав и свойства древесины
- •Классификация лесных материалов
- •Круглые лесоматериалы
- •Пиломатериалы
- •Прогрессивные древесные материалы
- •Изделия и конструкции из древесины
- •Сырьё, полуфабрикаты и производство бумажной продукции
- •Классификация и ассортимент бумажной продукции
- •Условия хранения и транспортирования лесных и бумажных материалов
- •Контрольные задания
- •Содержание
Классификация и ассортимент стали
Различные виды стали рассматривают в зависимости от особенности ее производства, химического состава, раскисления, качества, назначения и др. (рис. 11),
При этом основным признаком классификации стали является ее химический состав. По этому признаку сталь подразделяется на углеродистую и легированную.
Углеродистой называется сталь, не содержащая каких-либо специальных добавок. Она выпускается конструкционная и инструментальная. Конструкционная углеродистая сталь содержит 0,1—0,85 % С и применяется для изготовления конструкций, сооружений, деталей машин, инструментальная (0,65—1,4 % С) — режущего, измерительного, штамповочного и других видов инструмента.
Конструкционная углеродистая сталь изготавливается обыкновенного качества, качественная, а также повышенной и высокой обрабатываемости резаньем (автоматная).
Рис 11. Классификация стали.
Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380—71) применяется для изготовления сварных и клепаных конструкций в строительстве и машиностроении. В зависимости от гарантируемых характеристик качества она подразделяется на три группы поставки — А, Б и В (табл. 10).
Таблица 10. Марочный состав стали углеродистой обыкновенного качества
Группы стали |
Содержание углерода, % |
||
А |
Б |
В |
|
Ст0 |
БСт0 |
- |
Менее 0,06 |
Ст 1 |
БСт1 |
ВСт1 |
0,06—0,12 |
Ст2 |
БСт2 |
ВСт2 |
0,09—0,15 |
Ст3 |
БСт3 |
ВСт3 |
0,14—0,22 |
Ст4 |
БСт4 |
ВСт4 |
0,18—0,26 |
Ст5 |
БСт5 |
ВСт5 |
0,28—0,37 |
Ст6 |
БСтб |
— |
0,38—0,49 |
Сталь группы А поставляется по механическим свойствам. Для сталей этой группы химический состав не регламентируется, так как детали, изготавливаемые из нее, не подвергаются горячей обработке (ковке, сварке, термической обработке). Чем больше номер марки, тем выше прочность, но ниже пластичность стали.
В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств) сталь группы А подразделяется на три категории.
Сталь группы Б поставляется по химическому составу. Для сталей этой группы механические свойства не регламентируются. Так как известен химический состав, детали из стали группы Б можно подвергать термической обработке.
В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств) сталь группы Б подразделяется на две категории.
Сталь группы В поставляется по механическим свойствам с дополнительными требованиями по химическому составу. В зависимости от нормируемых показателей (механических свойств) она подразделяется на шесть категорий.
В маркировке: Б и В — группы стали (группа А в маркировке не обозначается), Cт — сталь, цифры — условный номер марки в зависимости от химического состава и механических свойств.
Сталь углеродистая обыкновенного качества выпускается кипящая, полуспокойная и спокойная, что обозначается соответственно буквами кп, пс и сп, записываемыми после условного номера марки. Например, Ст5пс, Ст3кп. Буква Г указывает на повышенное содержание марганца (Ст3Гпс), цифра в конце — номер категории (Ст3пс-2; БСт3-2) Для сталей первой категории цифра в конце не проставляется.
Сталь углеродистая качественная (ГОСТ 1050—74) используется в основном в машиностроении По сравнению со сталью обыкновенного качества к ней предъявляются более жесткие требования по содержанию вредных примесей, особенно фосфора и серы. Так, в качественных сталях всех марок содержание серы допускается не более 0,04%, фосфора — не более 0,035%.
Сталь углеродистая качественная конструкционная выпускается марок 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, кипящая (КП), полуспокойная (ПС) и спокойная (СП). Цифра в обозначении марки указывает на среднее содержание углерода в сотых долях процента
По требованиям к испытанию механических свойств сталь выпускается пяти категорий, а по назначению — трех подгрупп а — для горячей обработки давлением, б — для холодной обработки давлением и в — для холодного волочения, что отражается в маркировке Например, 30-а-2, где 30 — марка стали, а — подгруппа, 2 — категория.
Сталь конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резаньем (ГОСТ 1414—75 E) предназначена для массового изготовления на металлорежущих станках-автоматах различных машиностроительных деталей Поэтому она называется также автоматная Выпускается эта сталь по состоянию металла трех подгрупп а — для горячей обработки давлением, — для механической обработки, в — для холодного волочения, по химическому составу — шести групп.
Группы стали |
Марки |
Углеродистая сернистая |
АН, А12, А20, А30, А35, А40Г |
Углеродистая свинецсодержащая |
АС40 |
Углеродистая сернисто-селенистая |
А35Е, А45Е |
Хромистая сернистоселенистая |
А40ХЕ |
Сернистомарганцовистая свинецсодержащая |
АС14, АС35Г2, АС45Г2 |
Легированная свинецсодержащая |
АС12XH, АС14ХГН, АС20ХГНМ, АС30ХМ, АС38ХГМ |
В маркировке: А — автоматная, С — свинец, E — селен, X — хром, Г — марганец, H — никель, M — молибден, цифра — среднее содержание углерода в сотых долях процента.
Сталь инструментальная углеродистая выпускается марок У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12, У13, У7А, У8А, У8ГА, У9А, У10А, У11А, У12А, У13А. В маркировке: У— углеродистая, А — высококачественная, Г — с повышенным содержанием марганца, цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента.
Для придания сталям требуемых характеристик применяется легирование.
Легированной называется сталь, в состав которой вводятся добавки (легирующие элементы) в количествах, заметно изменяющих ее структуру, а следовательно, и свойства.
Химический состав легированной стали является основным показателем, определяющим ее качество, области применения, стоимость, поэтому он отражается в ее наименовании и маркировке.
В наименовании легированной стали обозначают только основные, входящие в состав стали легирующие элементы без указания их количества, например сталь марганцовистая, хромоникелевая, хромомолибденовая и др.
Маркировка легированной стали буквенно-цифровая. Первая одно- или двузначная цифра указывает на среднее содержание углерода в десятых или сотых долях процента. Если углерода в стали менее 0,04 %, то ставится знак 00, если менее 0,08 % — 0. При содержании углерода 1 % и более цифра вначале не проставляется.
Буквы маркировки указывают наименование легирующих элементов: M — молибден, Г — марганец, С — кремний, X — хром, H — никель, T — титан, В — вольфрам, Φ — ванадий, А — азот, Ю — алюминий, К — кобальт, Ц — цирконий, Б — ниобий, Π — фосфор, P — бор, Д — медь, E — селен. Цифры, следующие после букв, обозначают среднее содержание данных легирующих элементов (в процентах). Отсутствие цифры указывает на то, что их содержание в стали менее 1,5 %. Буква А в конце маркировки означает высококачественную легированную сталь, т е. более чистую по содержанию серы и фосфора.
В маркировке некоторых легированных сталей вначале проставляются буквы, указывающие на их применение.
Например, P — быстрорежущие, Ш — шарикоподшипниковые, Э — электротехнические, E — для постоянных магнитов. В быстрорежущих сталях цифра, следующая после буквы P, указывает среднее содержание вольфрама (в процентах).
Для обозначения марок стали, подвергнутых переплавам, применяются буквы, проставляемые через тире после индексации, характеризующие химический состав. Например, Ш — электрошлаковый переплав, ВД — вакуумнодуговой переплав, ЭЛ — электронно-лучевой переплав, ПД — плазменно-дуговой переплав, BH — вакуумно-индукционная плавка, ШД — электрошлаковый и вакуумно-дуговой переплав, ШЛ — электронно-лучевой и злектрошлаковый переплав и т. д.
Легированные стали выпускаются конструкционные, инструментальные и с особыми свойствами.
Конструкционные легированные стали производятся качественные и высококачественные, в зависимости от содержания углерода — низкоуглеродистые (до 0,3 % С) и среднеуглеродистые (0,3—0,55 % С), а по содержанию легирующих элементов — низколегированные и средне-легированные.
Конструкционная низколегированная сталь (ГОСТ 19281—73) содержит не более 0,22 % С и до 3—4 % легирующих элементов. Она используется в виде листов, сортового фасонного проката в строительстве и машиностроении, хорошо сваривается. Марочный состав этой стали насчитывает 28 марок (09Г2, 09Г2Д, 12ГС, 09Г2СД, 10Г2С1Д, 15ГФ, 15ГФД, 15Г2СФД, 14Г2АФ, 18Г2АФпс, 10ХНДП и др.). Конструкционная среднелегированная сталь (ГОСТ 4543—71) выпускается цементуемая (не более 0,3 % С) и улучшаемая (0,3—0,5 % С), т. е. используемая после закалки и высокого отпуска (улучшения). Марочный сортамент конструкционной среднелегированной стали включает 13 групп и свыше 80 марок.
Сортамент стали |
Марки |
Хромистая |
15Х, 15XA, 20X, 30X, 30ХРА, 35Х, 38XA, 40X, 45Х, 50X |
Марганцовистая |
15Г, 20Г, 25Г, 30Г, 35Г, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г, 10Г2, 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2 |
Хромомарганцовая |
18ХГ, 18ХГТ, 20ХГР, 25ХГР, 25ХГТ, 30ХГТ, 40ХГТР, 30ХГФ, 25ХГМ |
Хромокремнистая |
33ХС, 38XC, 40XC |
Хромомолибденовая и хромомолибдеиованадиевая |
15XM, 20XM, 30ХМ, ХОХМА, 35XM, 38XM, 30ХЗМФ, 40ХМФА |
Хромованадиевая |
15ХФ, 40ХФА |
Никельмолибденовая |
15Н2М, 20Н2М |
Хромоникелевая и хромо-никелевая с бором |
20XH, 40XH, 45XH, 50XH, 20ХНР, 12ХН2, 12ХНЗА, 20ХНЗА, 30ХНЗА, 12Х2НЧА, 20Х2НЧА |
Хромокремнемарганцовая и хромокремнемарганцовоникелевая |
20ХГСА, 25ХГСА, 30ХГС, 30ХГСА, 35ХГСА, 30ХГСН1А |
Хромомарганцовоникелевая и хромомарганцовоникелевая с титаном и бором |
15ХГН2ТА, 20ХГНР, 20ХГНТР, 38ХГН |
Хромоникельмолибденовая |
14Х2НЗМА, 20ХН2МА, 30ХН2МА, 38ХНМА, 40ХН2МА, 25Х2НЧМА |
Хромоникельмолибденовая, хромоникельванадиевая и хромоникельмолибденованадиевая |
30ХН2МФ, 36Х2Н2МФА |
Хромоалюминиевая и хромоалюминиевая с молибденом |
38Х2Ю, 38Х2МЮА |
В зависимости от химического состава и свойств конструкционная легированная сталь делится на категории качественная, высококачественная — А; особовысококачественная — Ш (сталь электрошлакового переплава); по назначению — на подгруппы: а — для горячей обработки давлением (кроме осадки, высадки, штамповки), б — для холодной механической обработки по всей поверхности, в — для холодного волочения (подкат) и г — для горячей осадки, высадки и штамповки, а по состоянию материала — без термической обработки, термически обработанная (T) и нагартованная (H).
Инструментальные легированные стали по сравнению с углеродистой отличаются большей теплостойкостью и прокаливаемостью, поэтому могут использоваться при высоких скоростях резанья и для обработки твердых металлов. Так, стойкость инструмента из быстрорежущей стали в 10—30 раз, а скорость резания — в 2—4 раза больше, чем из углеродистой.
Для изготовления режущего инструмента используются стали, где основной легирующий элемент — хром (15Х, 9XCl, ХВГ, ХВСГ) или молибден (P12, Pl8, Р6М5, Р8МЗ, Р8М3К6С, Р9Ф5, Р14Ф4, Р9К5, Р9К10, Р10К5Ф5, Р18К5Ф2).
Стали легированные вольфрамом, а также кобальтом, молибденом, ванадием известны как быстрорежущие (Р18, Р12, Р9, Р6МЗ).
Для изготовления штампов, пластически деформирующих металл при нормальных температурах, применяются стали марок Х12Ф1, Х6ВФ, 7ХГ2ВМ, 6Х6В3МФС и др. Штамповые стали для холодного деформирования должны обладать высокой твердостью, износостойкостью и прочностью, сочетающейся с достаточной вязкостью.
Для изготовления штампов, деформирующих металл в горячем состоянии при температуре свыше 30°C, применяются стали марок 5XHM, 5XHB, 4Х38МФ, 4Х5В2ФС, 4Х5МФ1С, 3Х2В8Ф, 4Х2В5МФ и др. Штамповые стали для горячего деформирования должны обладать высокими механическими свойствами при повышенных температурах, окалиностойкостью и способностью не образовывать трещины при многократных нагревах и охлаждениях.
Для изготовления измерительных инструментов обычно применяют стали марок X, ХВГ, Х12Ф1 и др.
К легированным сталям с особыми свойствами относятся жаростойкие (окалиностойкие), жаропрочные, коррозионностойкие, магнитные, рессорно-пружинные, шарикоподшипниковые, износостойкие, а также стали с высоким электросопротивлением.
Жаростойкие (окалиностойкие) стали обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах свыше 550°C. В таких сталях для получения защитной окисной пленки в качестве легирующих элементов применяют хром, никель и алюминий (15X5, 15X28, ХН7010 и др.).
Жаропрочные стали применяют для работы в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени, используя их сопротивление возникающей ползучести и разрушению. Для изготовления деталей, работающих при температурах 400—600°C, используются стали марок 15XM, 12Х1МФ, 40Х9С2, 15Х11МФ, при температурах 600—750°C— 09X14Hl6Б, при более высоких температурах (до 1000°C) — ХН77ТЮР, ХН55ВМТФКЮ и др.
Коррозионностойкие (нержавеющие) стали обладают устойчивостью против электрохимической коррозии. Это достигается введением в их состав элементов, образующих защитные пленки и повышающих электрохимический потенциал.
Нержавеющие стали выпускаются хромистые и хромоникелевые
Марки стала |
Назначение |
Хромистые |
|
12X13 |
Для деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам, для изделий, работающих в слабоагрессивных средах |
20X13, 30X13, 40X13 |
Для деталей с повышенной пластичностью, работающих в слабоагрессивных средах, режущего, мерительного и хирургического инструмента, пружин |
08X13, 12X17 (08Х17Т) |
Для оборудования заводов легкой и пищевой промышленности, сварных конструкции |
15Х25Т; 15X28 |
Для сварных конструкций, не подвергающихся действию ударных нагрузок при температурах эксплуатации не ниже — 20°C в агрессивных средах |
Хромоникелевые |
|
12X18H10T, 08Х18Н10Т, 03Х18Н11 |
Для сварных конструкций, работающих в контакте с азотной кислотой и другими окислительными средами, а также в качестве жаростойкого, жаропрочного и криогенного материала |
10Х14Г14Н4Т |
Для оборудования, работающего в слабоагрессивных средах и в криогенной технике при температуре до — 253°C |
07Х21Г7АН5 |
В качестве коррозионностойкого материала повышенной прочности для конструкций, работающих при температурах от — 253°C до +400°C. |
Магнитные стали выпускаются магнитно-твердые для изготовления постоянных магнитов — ЕХ5К5, ЕХ9К15М2, магнитно-мягкие для изготовления якорей и полюсов электротехнических машин, магнитопроводов, статоров и роторов электродвигателей, силовых трансформаторов — Э11, Э12, Э13, Э21, Э22, Э31, Э32, Э41, Э48 и парамагнитные для изготовления немагнитных деталей приборов и машин — 17Х18Н10, 12Х18Н10Т, 55Г9Н9Х3.
Рессорно-пружинные стали обладают высоким сопротивлением малым пластическим деформациям и пределом выносливости при достаточной пластичности и сопротивлении хрупкому разрушению. Наиболее часто для изготовления пружин и рессор используются легированные стали марок 50С2, 55С2А, 70СЗА, 60С2ХФА, 60С2ВА, 60С2Н2А, 50ХГА, 50ХФА и др.
Шарикоподшипниковые стали должны обладать высокой прокаливаемостью на большую глубину, твердостью, износостойкостью, сопротивлением контактной усталости. Легированные шарикоподшипниковые стали выпускаются марок ШХ15СГ, 20Х2НЧА, 18ХГТ, ШХЧ, 95X18 и др.
Износостойкие стали используются при изготовлении деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения, высоких давлений и сильных ударов. К ним относятся стали марок 110Г13Л, 30Х10Г10 и др.
Стали с высоким электросопротивлением применяются для изготовления нагревательных элементов промышленных, лабораторных и бытовых приборов и печей. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, достаточной прочностью, окалиностойкостью и выпускаются марок Х13ЮЧ, ОХ23Ю5, ОХ27Ю5А и др.