Быстрорежущие стали

Быстрорежущие стали применяется для изготовления режущей части многих обрабатывающих инструментов. Она в отличие от других инструментальных сталей обладает высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять свою структуру, высокую твердость, прочность и износостойкость при повышенных температурах (620°С), возникающих в области режущей кромки инструмента. Красностойкость быстрорежущей стали придает вольфрам, являющийся основным легирующим элементом.

Маркируется быстрорежущая сталь буквой «Р». Цифра, стоящая за буквой «Р», показывает среднее содержание вольфрама в целых процентах; затем среднее содержание других легирующих элементов, например, ванадия «Ф», кобальта «К». Все быстрорежущие стали содержат около 1% углерода.

Классическим примером быстрорежущей стали является чисто вольфрамовая сталь Р9, Р18. Однако вольфрам имеет достаточно высокую стоимость. Поэтому его в стали частично заменяют более дешевым аналогом – молибденом Мо, например, Р6М5 и дополнительно легируют кобальтом, например Р6М5К5.

Поставляются быстрорежущие стали по ГОСТ 19265-73.

Химический состав быстрорежущих сталей, % (гост 9373-60)

Сталь	C	Cr	W	V	Co	Mo
Р18	0,7-0,8	3,8-4,4	17,5-19,0	1,0-1,4	-	0,3
Р9	0,85-0,95	3,8-4,4	8,5-10,	2,0-2,6	-	0,3
Р9Ф5	1,4-1,5	3,8-4,4	9,0-10,5	4,3-5,1	-	0,4
Р14Ф4	1,2-1,3	4,0-4,6	13,0-15,5	3,4-4,1	-	0,4
Р18Ф2	0,85-0,95	3,8-4,4	17,5-19,0	1,8-2,4	-	0,5
Р9К5	0,9-1,0	3,8-4,4	9,0-10,5	2,0-2,6	5,0-6,0	0,3
Р9К10	0,9-1,0	3,8-4,4	9,0-10,5	2,0-2,6	9,5-10,5	0,3
Р10К5Ф5	1,45-1,55	4,0-4,6	10,0-11,5	4,3-5,1	5,0-6,0	0,3
Р18К5Ф2	0,85-0,95	3,8-4,4	17,6-19,0	1,8-2,4	5,0-6,0	0,5

Магнитные стали

Эти стали широко применяются в электротехнике для изготовления постоянных магнитов, сердечников трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов. Магнитные стали по резко различающимися магнитным характеристикам делятся на две группы: магнитотвердые и магнитомягкие. Эти определения не относятся к характеристике механических свойств (твердости) материала. Существуют механически мягкие, но магнитотвердые стали наоборот.

У магнитомягких сталей маленькая коэрцитивная сила и узкая петля гистерезиса, они обладают очень высокой магнитной проницаемостью, легко намагничиваются и перемагничиваются. Из них делают сердечники трансформаторов, электроизмерительных приборов, электромагнитов.

Все магнитомягкие стали делятся на три группы:

1. Сталь электротехническая тонколистовая и сортовая нелегированная (техническое железо), ГОСТ 3836-73 и 11035-75;

2. Сталь электротехническая кремнистая, ГОСТ 21427-78;

3. Прецизионные магнитные сплавы ГОСТ 10160-75.

Для сталей первых двух групп разработана чисто цифровая система. Нелегированные стали обозначаются пятизначным числом:

10895, 20895, 10880, 20880, 10864, 20864,

11895, 21895, 11880, 21880, 11864, 21864

Первая цифра в марке обозначает способ изготовления стали:

1 – горячекатаная, 2 – холоднотянутая. Вторая цифра «0» или «1» обозначает, что сталь не легирована и имеет нормированный или ненормированный коэффициент старения (упрочнения); третья, четвертая и пятая цифры в марке указывают на магнитные характеристики сталей.

Сталь кремнистая электротехническая имеет четырехзначное цифровое обозначение марки. Первая цифра может варьироваться от 1 до 3 и обозначает способ изготовления стали:

1 – горячекатаная, 2 – холоднотянутая, 3 – текстурованная.

Вторая цифра показывает содержание кремния и может варьироваться от 0 до 5, что соответствует среднему содержанию кремния в целых процентах. Две последние цифры указывают на магнитные характеристики сталей:

1211 (Si 2%), 1312 (Si 3%), 1413 (Si 4%), 1514 (Si 5%) – горячекатаная сталь;

2111 (Si 1%), 2212 (Si 2%), 2312 (Si 3%), 2412 (Si 4%) – холоднотянутая сталь;

3411 (Si 4%), 3412 (Si 4%), 3413 (Si 4%), 3415 (Si 4%) – текстурованная сталь.

Из этой группы сталей более высокие магнитные свойства имеет текстурованная сталь крупнозернистая с определенной структурой, т.е. преимущественным расположением зерен вдоль листа.

Третья группа сплавов содержит никеля от 45 до 78% с добавками железа и кобальта. Эти сплавы называют пермаллоями и применяют в радиотехнике, вычислительной технике и др., где используются слабые токи.

Магнитотвердые стали и сплавы применяют для изготовления постоянных магнитов. Такие стали обозначается буквой «Е», которая ставиться в начале марки, далее стандартное обозначение, например, ЕХ3, ЕВ6, ЕХ5К5. Они содержат большой процент хрома, вольфрама, молибдена и кобальта, которые улучшают магнитные свойства. Если в качестве электротехнических сталей используются безуглеродистые сплавы, практически не содержащие углерод (не выше 0,04%), то для постоянных магнитов используются сплавы с содержанием углерода около 1%.

Химический состав магнитных сталей (ГОСТ 6862-71).

Марка стали	Химический состав, %
	C	Cr	Co, W, Mo
ЕХ	0,95-1,10	1,3-1,6	-
ЕХ3	0,90-1,10	2,8-3,6	-
Е7В3	0,68-0,78	0,3-0,5	5,2-6,2 W
ЕХ9К15М2	0,90-1,05	8,0-10,0	13,5-16,5 Co 1,2-1,7 Mo

СТАЛИ СПЕЦИАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ВЫПЛАВКИ

Для получения высококачественного металла применяют различные способы обработки жидкого металла или переплава с целью снижения вредных примесей, неметаллических включений, удаления газов и повышения однородности структуры. Эти дополнительные способы обработки находят дополнительное отражение в написании марки стали:

1. 15ХА-СШ, 12Х2Н4МА-СШ, 35ХМФА-СШ, 35ХН3МА-СШ – стали, прошедшие дополнительную обработку синтетическими шлаками в ковше;

2. ШХ15-Ш, ШХ15СГ-Ш, 95Х18-Ш, 18Х2Н4МА-Ш – стали, подвергнутые электрошлаковому переплаву;

3. 12Х18Н10Т-ВИ, 03Х18Н12Б-ВИ – стали, выплавляемые в вакуумно-индукционных печах.

НЕСТАНДАРТНЫЕ ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Нестандартные стали, выплавленные на заводе «Электросталь», часто маркируют условно. Например, обозначают буквой «Э», рядом ставится буква «И» – исследовательская или «П» – пробная. После букв ставят порядковый номер, например, ЭИ417, ЭИ268, ЭП767 и др. Легированные стали, выпускаемыми Златоустовским металлургическим комбинатом маркируют буквами «ЗИ», например, ЗИ8.

Состав таких сталей можно найти только в специальных марочниках на электросталь. В большинстве случаев после освоения марки металлургическими и машиностроительными предприятиями условную маркировку заменяют на общепринятую, т.е. которая отражает химический состав.

ЧУГУНЫ

Чугуном называется сплав железа с углеродом, в котором содержание углерода превышает 2,0%. Углерод в чугуне может находится в двух состояниях: в химически связанном состоянии в виде цементита Fe₃C и в свободном состоянии в виде графита. В зависимости от состояния углерода чугуны, соответственно, подразделяются на две группы: белые, в которых весь углерод находится в химически связанном состоянии и графитсодержащие (графитные), в которых основная масса углерода находится в виде графита. Последние делятся на серые, высокопрочные и ковкие чугуны. Отличаются они друг от друга только формой выделения графита. В серых чугунах графит выделяется в виде пластинок; в высокопрочных – в виде шаров; в ковких – в виде хлопьев. От формы графитных включений зависит уровень механических свойств чугунов.

Серые чугуны маркируют буквами СЧ и двухзначным числом, которое показывает предел прочности при растяжении. Например, марка СЧ20 показывает, что чугун имеет σ_в =200 МПа.