- •Предисловие
- •Тема 1. Введение. Структура курса
- •1.1. Цель и задачи изучения дисциплины. Структура курса.
- •1.2. История развития науки о металлах.
- •1.3. Значение конструкционных материалов и способов их обработки в промышленности и строительном производстве.
- •Тема 2. Строение и свойства металлов
- •2.1. Основные сведения о кристаллическом строении металлических тел.
- •2.2. Типы кристаллической решетки.
- •2.3. Особенности строения кристаллических тел.
- •2.4. Особенности существования кристаллических тел.
- •2.5. Дефекты кристаллического строения.
- •2.6. Изучение макро- и микроструктуры металлов и сплавов.
- •2.7. Свойства металлов и сплавов.
- •2.8. Методы испытания механических свойств.
- •Основные марки строительных сталей и их механические характеристики
- •Механические свойства строительной стали по гост 27772-88*
- •Тема 3. Металлические сплавы
- •3.1. Основные понятия о металлических сплавах.
- •3.2. Диаграмма состояния двойных сплавов.
- •3.2.1. Основная информация о диаграмме состояния.
- •3.2.2. Порядок построения диаграммы состояния.
- •3.3. Железоуглеродистые сплавы.
- •3.3.1. Компоненты и основные структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
- •3.3.2. Характеристика основных точек и линий диаграммы.
- •3.3.3. Структура сталей.
- •3.3.4. Чугуны. Структура чугунов.
- •3.4. Влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали.
- •3.5. Цветные металлы и их сплавы.
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов
- •4.1. Основные понятия в металлургии.
- •4.2. Основные способы получения металлов из руд.
- •4.3. Топливо и огнеупорные материалы металлургического производства.
- •4.4. Производство чугуна.
- •4.4.1. Материалы для выплавки чугуна.
- •4.4.2. Подготовка исходных материалов к плавке.
- •4.4.3. Доменный процесс.
- •4.5. Производство стали.
- •4.5.1. Кислородно-конвертерный способ.
- •4.5.2. Выплавка стали в мартеновских печах.
- •4.5.3. Выплавка стали в электрических печах.
- •4.5.4. Разливка стали.
- •4.6. Производство цветных металлов.
- •4.6.1. Производство алюминия.
- •4.6.2. Производство меди.
- •4.6.3. Производство титана.
- •Тема 5. Обработка металла давлением
- •5.1. Общие сведения.
- •5.2. Прокатное производство.
- •5.3. Волочение.
- •5.4. Прессование.
- •5.5. Свободная ковка.
- •5.6. Горячая объемная штамповка.
- •5.7. Холодная объемная штамповка.
- •5.8. Листовая штамповка.
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •6.1. Превращения при нагреве стали.
- •6.2. Превращения в стали при охлаждении.
- •Характеристика структурных составляющих закаленной стали
- •6.3. Основные виды термической обработки стали.
- •6.4. Химико-термическая обработка сталей.
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
- •7.1. Классификация сталей.
- •1. По структуре:
- •2. По способу производства:
- •3. По химическому составу.
- •4. По качеству.
- •5. По степени раскисления.
- •6. По назначению:
- •7.2. Конструкционные стали.
- •7.2.1. Углеродистые стали обыкновенного качества.
- •7.2.2. Углеродистые и легированные качественные стали.
- •7.2.3. Стали высококачественные и особо высококачественные.
- •7.2.4. Цементуемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.5. Улучшаемые углеродистые и легированные стали.
- •7.2.6. Высокопрочные легированные стали.
- •7.2.7. Рессорно-пружинные стали.
- •7.2.8. Шарикоподшипниковые стали.
- •7.2.9. Износостойкие стали.
- •7.3. Инструментальные стали.
- •7.4. Легированные стали специального назначения.
- •7.5. Стали, применяемые для конструкций зданий и сооружений.
- •Марки стали, заменяемые сталями по гост 27772-88
- •7.6. Определение марки стали экспресс-методом.
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов
- •Список литературы
- •Содержание
- •Тема 1. Введение. Структура курса 5
- •Тема 2. Строение и свойства металлов 15
- •Тема 3. Металлические сплавы 32
- •Тема 4. Производство черных и цветных металлов 50
- •Тема 5. Обработка металла давлением 68
- •Тема 6. Термическая и химико-термическая обработка стали 87
- •Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение 99
- •Тема 8. Общие сведения о коррозии металлов 115
- •«Металлы и сварочные работы в строительстве»
- •«Технология металлов»
Тема 7. Углеродистые и легированные стали. Классификация, свойства, применение
7.1. Классификация сталей.
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят постоянные полезные добавки: марганец, кремний и вредные примеси: сера, фосфор, а также мышьяк, содержание которых должно быть строго ограничено. Обычно содержание этих элементов ограничивается такими верхними пределами: Mn до 0,8%; Si до 0,5%, S до 0,05%; P до 0,06%. Некоторые элементы могут быть введены специально для улучшения физико-химических и механических свойств, такие элементы называются легирующими.
Стали классифицируют по самым различным признакам.
1. По структуре:
1.1. Доэвтектоидные, которые при обычной температуре состоят из феррита и перлита, и содержание углерода в них менее 0,8%.
1.2. Эвтектоидные, структура которых состоит из чистого перлита (углерода С = 0,8%).
1.3. Заэвтектоидные, состоящие из перлита и цементита (углерода 0,8% < С ≤ 2,14%).
2. По способу производства:
2.1. Мартеновская.
2.2. Конвертерная:
– бессемеровская [футеровка конвертера выполнена из кислых материалов (динасовый кирпич или кварцит)];
– томасовская (футеровка конвертера выполнена из основных материалов (обожженный доломит));
– кислородно-конвертерная.
2.3. Выплавляемая в электрических печах.
3. По химическому составу.
В зависимости от химического состава различают стали:
3.1. Углеродистые (ГОСТ 380-71; ГОСТ 380-94, ГОСТ 1050-88).
В зависимости от содержания углерода стали углеродистые могут быть:
3.1.1 малоуглеродистыми (до 0,25% С);
3.1.2 среднеуглеродистыми (0,25…0,6% С);
3.1.3 высокоуглеродистыми (более 0,60% С).
3.2. Легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали подразделяются на:
3.2.1 низколегированные, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 2,5%;
3.2.2 среднелегированные, в состав которых входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;
3.2.3 высоколегированные – более 10% легирующих элементов.
4. По качеству.
В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на:
4.1. Стали обыкновенного качества, содержание серы – S < 0,055%, фосфора – Р < 0,045%.
4.2. Качественные – S < 0,04%, Р < 0,035%.
4.3. Высококачественные – S < 0,025% и Р < 0,025%;
4.4. Особо высококачественные – S < 0,015% и Р < 0,025%.
5. По степени раскисления.
По степени удаления кислорода из стали, т.е. по степени ее раскисления, существуют:
5.1. Спокойные стали, т.е., полностью раскисленные марганцем, кремнием и алюминием. Такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются).
5.2. Кипящие стали – раскисленные не полностью и только марганцем. Маркируются буквами "кп".
5.3. Полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими, раскисленные марганцем и кремнием. Маркируются буквами "пс".
6. По назначению:
6.1. Конструкционные стали, которые предназначены для изготовления строительных конструкций и деталей машин. Конструкционные стали должны иметь высокую прочность, вязкость, а также высокую пластичность. Чаще всего эти требования должны обеспечиваться комплексно. К применяемым в промышленном производстве и строительстве сталям предъявляются такие требования к их технологическим свойствам: способность поддаваться обработке давлением, резанием и хорошо свариваться.
Конструкционные стали делятся на:
1. Стали для строительных конструкций.
2. Стали цементуемые.
3. Стали улучшаемые (смешанная технологичная операция закалки и высокого отпуска).
4. Высокопрочные (граница прочности более 1500 МПа).
5. Рессорные и пружинные стали.
6. Подшипниковые.
7. Износостойкие.
6.2. Инструментальные стали, которые используются для изготовления режущего, мерительного, штамповочного и прочего инструмента. Эти стали содержат более 0,65% углерода. Основные требования – это большая твердость и стойкость от изнашивания.
6.3. Стали со специальными (особыми) физико-химическими свойствами:
а) с особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар, магнитная;
б) с особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.