Вопрос 37. Классификация легированных сталей

Классификация легированных сталей:

1. По структуре после охлаждения на воздухе выделяются три основных класса сталей (cм. все записи с тегом стали и сплавы):

• перлитный;

• мартенситный;

• аустенитный.

Стали перлитного класса характеризуются малым содержанием легирующих элементов; мартенситного – более значительным содержанием; аустенитного – высоким содержанием легирующих элементов.

Улучшаемые стали. Улучшаемые легированные стали. Улучшаемые конструкционные стали. Термообработка улучшаемых сталей. Легирующие элементы. Легирующие элементы стали. Влияние легирующих элементов. Назначение легирующих элементов. Хромансиль.

По мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температупная область мартенситного превращения снижается.

Для сталей перлитного класса кривая скорости охлаждения на воздухе пересекает область перлитного распада (рисунок, позиция а), поэтому образуются структуры перлита, сорбита или троостита.

Для сталей мартенситного класса область перлитного распада сдвинута вправо (рисунок, позиция б). Охлаждение на воздухе не приводит к превращению в перлитной области. Аустенит переохлаждается до температуры мартенситного превращения и происходит образование мартенсита.

Влияние углерода на сталь. Влияние углерода на свойства стали. Для сталей аустенитного класса увеличение содержания углерода и легирующих элементов сдвигает вправо область перлитного распада, а также снижает мартенситную точку, переводя ее в область отрицательных температур (рисунок, позиция в). Сталь охлаждается на воздухе до комнатной температуры, сохраняя аустенитное состояние.

2. По степени легирования (по содержанию легирующих элементов):

• низколегированные – 2,5…5 %;

• среднелегированные – до 10 %;

• высоколегированные – более 10%.

3. По числу легирующих элементов:

• трехкомпонентные (железо, углерод, легирующий элемент);

• четырехкомпонентные (железо, углерод, два легирующих элемента) и так далее.

4. По составу: никелевые, хромистые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые и так далее (признак– наличие тех или иных легирующих элементов).

Классификация сталей

5. По назначению:

• конструкционные;

• инструментальные (режущие, мерительные, штамповые);

• стали и сплавы с особыми свойствами (резко выраженные свойства – нержавеющие, жаропрочные и термоустойчивые, износоустойчивые, с особыми магнитными и электрическими свойствами).

Вопрос 38. Строительные стали

Строительная сталь предназначается для изготовления стро­ительных конструкций — мостов, газо- и нефтепроводов, ферм, котлов и т. д. Все строительные конструкции, как правило, яв­ляются сварными, и свариваемость — одно из основных свойств строительной стали.

Конструкционные низколегированные стали в горячекатаном или нормализованном состоянии применяют для строительных конструкций, армирования железобетона, магистральных нефте- и газопроводов. Для изготовления деталей машин их применяют сравнительно редко. Эта группа сталей содержит относительно малые количества угле­рода 0,1—0,25 %. Повышение прочности достига­ется легированием обычно дешевыми элементами — марганцем и кремнием.

Простые углеродистые строительные стали — Ст1, Ст2 и СтЗ, постав­ляются по ГОСТ 380—71. Наиболее широко применяется сталь марки СтЗ, которую для сварных конструкций следует поставлять по требованиям группы В, а для несварных конструкций — по группе А. Из полученных тремя способами раскисления сталей (спокой­ полуспокойная и кипящая) более надежна сталь спокойная, имеющая более низкий порог хладноломкости. Таким образом, следует применять для несвариваемых конструкций (или свариваемых неответственных конструкций) — кипящую сталь, для свар­ных расчетных конструкций — полуспокойную или спокойную сталь. Для ответственных конструкций, а также для сооружений, работающих в усло­виях низких температур, следует применять нормализованную или терми­чески улучшенную сталь.

Низколегированные или строительные стали повышенной прочности - в отличие от конструкционных легирован­ных сталей, строительные стали повышенной прочности у потребителей не подвергаются термической обработке, т. е. структура и служебные харак­теристики формируются при производстве сталей. По сравнению с углеродистыми сталями более высокая прочность строительных низколегированных сталей дости­гается упрочнением феррита за счет легирования сравнительно малыми количествами кремния и марганца, а также хрома, ни­келя, меди и некоторых других элементов. К низколегированным строительным сталям относятся стали марок 14Г2, 17ГС, 14ХГС, 15ХСНД, 34Г2АФ, 17Г2АФБ и другие. Сталь 15ХСНД, содержащая никель и медь, работает в конструкциях до —60°С без перехода в хрупкое состояние. Кроме того, введение этих элементов уве­личивает коррозионную стойкость стали в атмосферных усло­виях. Все такие стали имеют низкое содержание углерода (<0,22% С) .

Строительные стали применяют главным образом в виде листов разной толщины, а также в виде сортового проката. Применение в строительных конструкциях более прочных низколегированных сталей вместо углеродистых дает возможность снизить расход металла на 15—25 %. Несмотря на несколько более высокую стоимость их использование экономически целе­сообразно.

Строительные стали

Содержат до 0,22 % углерода (из соображений хорошей свари-

ваемости). Это в основном недорогие марганцевистые, хромистые

стали следующих марок: 09Н2, 14Г2, 12ГС, 17ГС, 17Г1С, 09Г2С,

10Г2С1, 15Г2СФД, 1612АФ, 14ХГС, 10ХСНД, 15ХСНД, 25ХСНД,

25Г2С, 35ГС (ГОСТ 19281–89).

Поступают чаще всего строительные стали в виде нормализо-

ванного проката либо после закалки и высокого отпуска.

Структура после нормализации состоит из феррита и перлита

мелкозернистых (HB 160–220), после улучшения – из сор-

бита (HB 200–250).