- •Лабораторные работы по курсу «Материаловедение»
- •Анализ кристаллического строения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание материалов на твердость Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Испытание образцов на растяжение Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание 1
- •Порядок выполнения работы 1
- •Задание 2
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Определение ударной вязкости материала Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Порядок выполнения работы 1
- •Порядок выполнения работы 2
- •Контрольные вопросы
- •Фрактографический анализ разрушения металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Изломы, полученные при однократных видах нагружения
- •Изломы, полученные при многократных (циклических) видах нагружения.
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Влияние холодной пластической деформации и температуры рекристаллизации на структуру и свойства металлов
- •3.2. Влияние температуры рекристаллизации на структуру и свойства холоднодеформированных металлов
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Термический анализ сплавов
- •3.2. Построение диаграмм состояния
- •3.3. Анализ диаграмм состояния
- •Сущность термического анализа
- •3.6 Определение температур кристаллизации Рb, Sb и сплавов Рb-Sb
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Макроскопический анализ (макроанализ) структуры металлических материалов Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Задание
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых сталей в равновесном состоянии методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Зависимость механических свойств стали от содержания углерода
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Исследование структуры углеродистых чугунов методом микроанализа Цель работы
- •Приборы, материалы и инструменты
- •Краткие теоретические сведения
- •Влияние скорости охлаждения
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Закалка углеродистых сталей
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Отпуск углеродистой стали Цель работы
- •Приборы, материалы и инструмент
- •Краткие теоретические сведения
- •Порядок выполнения задания 1
- •Порядок выполнения задания 2
- •Контрольные вопросы
- •Отжиг и инормализация стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Превращение при отжиге
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Контрольные вопросы
- •Химико-термическая обработка стали
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы, учебные пособия
- •3. Химико-термическая обработка стали
- •4. Содержание отчета
- •5. Контрольные вопросы
- •Влияние легирующих элементов на прокаливаемость стали, определенную методом торцевой закалки
- •1. Цель работы
- •2. Приборы, материалы и инструмент
- •3. Краткие теоретические сведения
- •4. Задание
- •5. Контрольные вопросы
- •Классификация, маркировка и применение конструкционных материалов
- •1. Цель и задачи работы
- •2. Указания к самостоятельной работе
- •3. Классификация материалов
- •4. Способы маркировки металлических материалов
- •5. Углеродистые стали
- •5.1. Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества общего назначения
- •5.2. Качественные конструкционные углеродистые стали для деталей машин
- •5.3. Инструментальные углеродистые стали
- •6. Маркировка легированных сталей
- •7. Особые способы маркировки сталей
- •7.1. Маркировка сталей для отливок
- •7.2. Маркировка автоматных сталей
- •7.3. Стали для подшипников
- •7.4. Маркировка быстрорежущих сталей
- •7.5. Маркировка строительных сталей
- •7.6. Магнитные стали
- •7.7. Стали специальных способов выплавки
- •7.8. Нестандартные легированные стали
- •8. Чугуны
- •9. Порошковые материалы
- •10. Медь и сплавы на основе меди
- •10.1. Латуни
- •10.2. Бронзы
- •11. Алюминий и сплавы на основе алюминия
- •12. Магний и сплавы на основе магния
- •13. Титан и сплавы на основе титана
- •14. Содержание отчета
- •15. Контрольные вопросы
- •Библиографический список
6. Маркировка легированных сталей
Легированной называют сталь, в которой наряду с обычными примесями и технологическими добавками содержатся специально вводимые легирующие элементы: марганец (более 0,8%), кремний (более 0,5%), хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий и др. Часто легирующие элементы определяют название легированной стали: хромистая, никелевая, хромоникелевая, кремнистая и т.д. Легирующие элементы значительно повышают механические свойства (прочность, вязкость, износостойкость), технологические (прокаливаемость), физические (электросопротивление, магнитные) и специальные эксплуатационные характеристики: коррозионную стойкость, красностойкость, жаростойкость, жаропрочность и т.д. По назначению легированные стали делятся на три группы: конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами.
В основу обозначения марок легированных сталей положена буквенно-цифровая система. Буквенное обозначение легирующих элементов не совпадает с химическими символами (таблица 6).
Таблица 6 Обозначение легирующих элементов в сталях
Название |
Хими-ческий символ |
Маркировочное обозначение |
Название |
Хими-ческий символ |
Маркиро-вочное обозначение |
Марганец |
Мn |
Г |
Кобальт |
Со |
К |
Кремний |
Si |
С |
Алюминий |
АI |
Ю |
Хром |
Сr |
Х |
Медь |
Сu |
Д |
Никель |
Ni |
Н |
Бор |
В |
Р |
Вольфрам |
W |
В |
Ниобий |
Nb |
Б |
Ванадий |
V |
Ф |
Цирконий |
Zr |
Ц |
Титан |
Тi |
Т |
Фосфор |
Р |
П |
Церий |
Cе |
Ч |
Азот |
N |
А (внутри марки) |
Молибден |
Мо |
М |
|
|
|
Для конструкционных марок первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание легирующего элемента больше 1%, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если содержание легирующего элемента около 1% или меньше, то после соответствующей буквы цифра не ставится.
В качестве основных легирующих элементов в конструкционных сталях применяют хром до 2%, никель 1-4%, марганец до 2% , кремний до 2%. Такие легирующие элементы, как Мо, W, V, и Тi, обычно вводят в сталь в сочетании с Сr и Ni с целью дополнительного улучшения физико-механических свойств. Их количество в конструкционных сталях не превышает 1%. Суммарное количество легирующих элементов в конструкционных сталях обычно не превышает 7-8%.
Поставляются конструкционные легированные стали по ГОСТ4543-71. По количеству углерода они делятся на две группы: малоуглеродистые цементуемые стали, содержащие углерода до 0,2% и подвергаемые поверхностному насыщению углеродом, и среднеуглеродистые улучшаемые стали, содержащие 0,25-0,5% углерода и подвергаемые упрочнению путем закалки и высокого отпуска (улучшению). Выплавляются легированные стали по количеству вредных примесей только качественными, содержащими серы и фосфора меньше 0,035% каждого, и высококачественными, содержащими этих элементов менее 0,025%. Высококачественные обозначаются буквой «А» в конце марки (таблица 7).
Таблица 7 Состав некоторых конструкционных легированных сталей (ГОСТ 4543-71)
Марка стали |
Содержание элементов, % | |||||||
С |
Мn |
Si |
Сr |
Ni |
S |
Р |
Другие | |
не более | ||||||||
Цементуемые стали | ||||||||
15ХФ |
0,12-0,18 |
0,40-0,70 |
0,17-0,37 |
0,80-1,10 |
0,30 |
0,035 |
0,035 |
0,06-0,12V |
20ХН |
0,17-0,23 |
0,40-0,70 |
0,17-0,37 |
0,45-0,75 |
1,0-1,4 |
0,035 |
0,035 |
- |
18ХГТ |
0,17-0,23 |
0,80-1,10 |
0,17-0,37 |
1,0-1,3 |
0,30 |
0,035 |
0,035 |
0,03-0,09Тi |
18Х2Н4МА |
0,14-0,20 |
0,25-0,55 |
0,17-0,37 |
1,35-1,65 |
4,0-4,4 |
0,025 |
0,025 |
0,30-0,40 Мо |
Улучшаемые стали | ||||||||
40Х |
0,36-0,44 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,80-1,10 |
0,30 |
0,035 |
0,035 |
- |
30ХГС |
0,28-0,35 |
0,80-1,10 |
0,9-1,2 |
0,80-1,10 |
0,30 |
0,035 |
0,035 |
- |
40ХНМА |
0,37-0,44 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
0,6-0,9 |
1,2-1,6 |
0,025 |
0,025 |
0,15-0,25 Мо |
38ХН3МФА |
0,30-0,42 |
0,50-0,80 |
0,17-0,37 |
1,2-1,5 |
3,0-3,4 |
0,025 |
0,025 |
0,35-0,45 Мо 0,1-0,2V |
В инструментальных сталях в начале ставится цифра, показывающая содержание углерода в десятых долях процента: 8ХФ, 3Х2В8Ф и т.д. (таблица 8).
Как правило, это однозначная цифра. Если углерода 1% или больше, то начальная цифра не ставится: ХГ, ХВГ. Исключение из этого правила составляют 2 марки: 11ХФ и 13Х.
Стали с особыми свойствами (жаростойкие, жаропрочные, нержавеющие) не имеют особого способа обозначения. Они маркируются по схеме, разработанной для конструкционных легированных сталей (в начале марки стоит двухзначная цифра, обозначающая процент углерода в сотых долях процента): 08Х13, 12Х17, 12Х18Н10Т, 40Х10С2М, 55Х20Г9АН4 и т.д.
Если суммарная доля легирующих элементов в конструкционной машиностроительной стали не превышает 7-8%, то стали с особыми свойствами имеют суммарную долю легирующих элементов выше 10%, причем в большинстве случаев намного выше.
Поставляются стали с особыми свойствами по стандарту: ГОСТ 5632-72.
Таблица 8 Состав некоторых легированных инструментальных сталей (ГОСТ 5950-73)
Марка стали |
Содержание элементов, % | |||||||
С |
Si |
Мn |
Сr |
W |
Мо |
V |
Ni | |
8ХФ |
0,70-0,80 |
0,15-0,35 |
0,15-0,40 |
0,40-0,70 |
- |
- |
0,15-0,30 |
- |
ХВ4 |
1,25-1,45 |
0,15-0,35 |
0,15-0,40 |
0,40-0,70 |
3,50-4,30 |
- |
0,15-0,30 |
- |
9ХС |
0,85-0,95 |
1,20-1,60 |
0,30-0,60 |
0,95-1,25 |
- |
- |
- |
- |
ХВГ |
0,90-1,05 |
0,15-0,35 |
0,80-1,10 |
0,90-1,20 |
1,20-1,60 |
- |
- |
- |
Х12М |
1,45-1,65 |
0,15-0,35 |
0,15-0,40 |
11,0-12,5 |
- |
0,40-0,60 |
0,15-0,30 |
- |
5ХНМ |
0,50-0,60 |
0,15-0,35 |
0,50-0,80 |
0,50-0,80 |
- |
0,15-0,30 |
- |
1,40-1,80 |
4Х5МФС |
0,32-0,40 |
0,80-1,20 |
0,15-0,40 |
4,50-5,50 |
- |
1,20-1,50 |
0,30-0,50 |
- |
3Х2В8Ф |
0,30-0,40 |
0,15-0,40 |
0,15-0,40 |
2,20-2,70 |
7,50-8,50 |
- |
0,20-0,50 |
- |
5ХВ2С |
0,45-0,55 |
0,55-0,80 |
0,15-0,40 |
1,00-1,30 |
2,00-2,50 |
- |
- |
- |
11ХФ |
1,05-1,15 |
0,15-0,35 |
0,40-0,70 |
0,40-0,70 |
- |
- |
0,15-0,30 |
- |
13Х |
1,25-1,40 |
0,15-0,35 |
0,30-0,60 |
0,40-0,70 |
- |
- |
|
- |
Содержание серы и фосфора не выше 0,030% каждого |