Классификация, маркировка и свойства углеродистых сталей

Все углеродистые стали классифицируются на 2 группы:

1. стали обыкновенного качества – ОК, (ГОСТ 380-71);

2. качественные стали – К. (ГОСТ 1050-74).

Стали обыкновенного качества классифицируются:

1. по технологическому признаку:

a. кипящие стали (КС);

b. полуспокойные стали (ПС);

c. спокойные стали (С);

2. по назначению: А, Б, В.

 

Группа А

Материал	σвр кгс/мм	σ, %
ст 1кп		32-35
ст 2кп	41-52	22-25

 

Класс А регламентируется по механическим характеристикам и указывается химический состав.

σ, % - относительное удлинение.

Стали класса А применяются для изготовления штамповочных деталей.

 

 

Группа Б

Материал	C, %	Mn, %	Si, %
БСт 1кп	0,06-0,12	0,25-0,6	0,05
БСт 2кп	0,18-0,26	0,4-0,7	<0,07

 

Стали группы Б регламентируются по химическому составу, но не указываются их химические свойства.

Стали группы В регламентируются по химическому составу и по механическим характеристикам.

 

Качественные стали получаются по средствам лучшего выжигания или удаления серы и фосфора из выплавленной руды.

В них: Si<0,004%, P≤0.035%.

Качественные стали подразделяются на 3 группы:

1. низкоуглеродистые стали (С< 0,25%): сталь 8; 10; 15; 20; 25; эти стали не подвергаются закалке, имеют хорошие пластические свойства, но подвергаются цементации;

2. среднеуглеродистые стали: стали 30; 35; 40; 45; 56;

3. высокоуглеродистые стали: стали 60; 65; 70; 75; 80; 98.

Специальные углеродистые стали – автоматные стали: А12, А20, А30. Эти стали изготавливаются в виде пруткового материала, имеют точные размеры по диаметру, содержат немного серы. В процессе обработки таких сталей появляется стружка, которая обладает высокой ломкостью, чтобы не ломать инструмент. Применятся в токарных станках, автоматах.

ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ

Углеродистые стали не обладают достаточно хорошими физико-механическими свойствами. С целью увеличения прочности, пластичности эрозионной стойкости, износостойкости в процессе выплавки в них вводятся другие элементы: хром, никель, кремний, марганец. Кроме этих элементов и вместе с ними вводят вольфрам, молибден, титан, бор и др.

Эти вводимые элементы называются легирующими, а сами стали – легированными.

Для маркировки легированных сталей вводятся специальные обозначения легирующих элементов:

Сr – X Si – C V – Ф B – P

Ni – H Ti – T Co – K Cu – D

Mn – Г W – B P – П Al – Ю

Пример: 12ХН3А – 0,12% содержания углерода, легирован однопроцентным хромом (Х), содержит 3% никеля (Н3), сталь улучшенная (А).

Некоторые легированные стали имеют оригинальную маркировку: ШХ15, сталь Е320. Р18, Р9 – инструментальные стали, предназначены для изготовления сверл, резцов, металлорежущих инструментов. Р18 – жаростойкая сталь.

Влияние легирующих элементов.

Наиболее широко используется хром. Он увеличивает прочность, износостойкость, коррозионную стойкость. Если в стали содержится более 12% хрома, то сталь становится нержавеющей.

Cr > 12% - нержавеющая сталь;

20-30% - жаростойкая сталь.

Наиболее универсальным является никель. Это дефицитный материал, увеличивает вязкость, прочность, жаростойкость сталей, используется во всех легированных сталях.

Mn улучшает механические свойства, увеличивает хрупкость сталей.

Кремний улучшает магнитные и упругие свойства сталей.

Кобальт улучшает механические свойства, увеличивает вакуумную плотность сталей. Его часто добавляют в установки высокого вакуума.

 

Легированные стали классифицируются по химическому элементу, стоящему в маркировке первым:

Кремнистые стали:

55С2 60С2Х2

60С2 60С2Х2Ф1А

Марганцевые стали:

15Г1 25Г1 70Г1 30Г2 65Г

20Г1 30Г1 20Г2 40Г2

Хромистые стали:

15Х 30Х

20Х 40Х

Хромомарганцевые стали:

30ХГС; 35ХГС – высокая прочность на растяжение σ_вр=130 кгс/мм²

Хромоникелевые стали:

20ХН; 30ХН; 12ХН3А; 18КН9Т и др.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СТАЛИ

Из них изготавливаются металлорежущие инструменты, рабочие части штампов, рабочие части пресс-форм, рабочие части измерительных приборов.

Требования к инструментальным сталям для металлорежущих инструментов:

1. обеспечение высокой износостойкости;

2. жаростойкость;

3. высокая прочность.

Для изготовления металлорежущих инструментов используются:

1. У8 (У8А) – С = 0,8%; У10 (10А), ЛЭ = 3-4%; У11 (У11А), С = 1,1%;

2. полутеплостойкие – 11Х, 13Х, 9ХС, ХВСГ, С = 0,6-0,7%, Сr = 4 – 68%, HRC < 66 – 65, V = 5 м/мин.;

3. теплостойкие: Р18, P9, t^o = 600^o-620^o, v=30-40 м/мин.

 

марка	химический состав
С, %	W, %	Cr, %	V, %
Р18	0.7-0.8	17-19	4-6	1-1.4
Р9	0.8-0.9	8-10	4-6	2-2.26

Требования при изготовлении измерительного инструмента:

Износостойкость: ХВГ, 18ХА, 15Х, 36Н.

Технологическая оснастка: У11, У12, 11УФ, ХВСГ, Х12Ф1 (не обладает теплостойкостью).

Для увеличения производительности механической обработки, увеличения теплостойкости, прочности, износостойкости для изготовления металлорежущих инструментов, штампов применяются твердые сплавы и материалы. Они получены на основе металлических порошков W, Ti, Co методом порошковой металлургии.

Их подразделяют на 2 группы: ВК и ТК.

марка	W, %	Co, %	Ti, %
ВК2
ВК6
ВК15
Т5К10
Т15К6
Т60К5