Чем больше углерода в стали тем


Влияние состава стали на ее свойства:

Углерод - неотъемлемая часть любой стали, так как сталь это сплав углерода с железом. Процентное содержание углерода определяет механические свойства стали. С увеличением содержания углерода в составе стали, твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость и свариваемость ухудшается.

 

Кремний - незначительное его содержание в составе стали особого влияния на ее свойства не оказывает. При повышении содержания кремния значительно улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах.

Марганец - в углеродистой стали содержится в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства не оказывает. Однако он образует с железом твердое соединение повышающее твердость и прочность стали, несколько уменьшая ее пластичность. Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. Сталь в состав которой входит большое количество марганца приобретает существенную твердость и сопротивление износу.

Сера - является вредной примесью в составе стали, где она находится преимущественно в виде FeS. Это соединение придает стали хрупкость при высоких температурах - красноломкость. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.
В углеродистой стали допустимое содержание серы - не более 0,07%.

Фосфор
- также является вредной примесью в составе стали. Он образует с железом соединение Fe3P. Кристаллы этого соединения очень хрупки, вследствие чего сталь приобретает высокую хрупкость в холодном состоянии - хладноломкость. Отрицательное влияние фосфора наибольшим образом сказывается при высоком содержании углерода.

Легирующие компоненты в составе стали и их влияние на свойства:

Алюминий - сталь, состав которой дополнен этим элементом, приобретает повышенную жаростойкость и окалиностойкость.

Кремний - увеличивает упругость, кислостойкость, окалиностойкость стали.

Марганец - увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок при этом не уменьшает пластичности.

Медь -  улучшает коррозионностойкие свойства стали.

Хром - повышает твердость и прочность стали, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионностойкость. Содержание больших количеств хрома в составе стали придает ей нержавеющие свойства.

Никель - также как и хром придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность.

Вольфрам - входя в состав стали, образует очень твердые химические соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует расширению стали при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске.

Ванадий - повышает твердость и прочность стали, увеличивает плотность стали. Ванадий является хорошим раскислителем.

Кобальт - повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает стойкость против ударных нагрузок.

Молибден - увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозионные свойства стали и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан - повышает прочность и плотность стали, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и увеличивает коррозионностойкость.

На нашей металлобазе Вы можете купить самые разнообразные виды металлопроката по оптовым ценам: арматуру, катанку, круг, листы г/к, листы х/к, листы рифленые, листы оцинкованные (оцинковка), листы с полимерным покрытием (полимер), проволоку Вр, проволоку ОК, проволоку оцинкованную, проволоку колючую, гвозди, канаты, метизы, угловой прокат, швеллер, двутавры, электроды, трубы профильные квадратные, трубы профильные прямоугольные, трубы круглые водогазопроводные и др.

www.pm.kg

Углерод влияние на свойства стали

В зависимости от скорости охлаждения с температур, лежащих выше линии SE, углерод частично или полностью выделяется из твердого раствора в виде карбидов. Этот процесс оказывает решающее влияние на свойства сталей. При быстром охлаждении (закалке) распад твердого раствора не успевает произойти, и аустепит фиксируется в пересыщенном и неустойчивом состоянии. Количество выпавших карбидов хрома, помимо скорости охлаждения, зависит и от количества углерода в стали. При его содержании меиее 0,02—0,03%, т, е. ниже предела его растворимости в аустените, весь углерод остается в твердом растворе.  [c.283]
Углерод — Влияние на свойства хромоникелевых сталей 30, 31, 33 Углеродистая сталь 20, 91—93  [c.441]

Углерод оказывает сильное влияние на свойства стали. С увеличением его содержания повышаются твердость и прочность стали, снижаются пластичность и вязкость (рис. 5.1).  [c.77]

В работе [254] подробно изучалось влияние никеля, хрома и углерода в сталях типа 18-8 на изменение механических свойств при холодной деформации в очень узких пределах химического состава. Показано, что изменение содержания этих элементов даже в пределах состава, установленного для товарных сортов этой марки, оказывает очень сильное влияние на свойства стали.  [c.307]

Углерод оказывает влияние на свойства сталей типа 18-8 с титаном, особенно на их коррозионную стойкость. Углерод образует с титаном стабильные карбиды переменной растворимости, зависящей от температуры.  [c.330]

Кроме углерода, в состав сталей входят марганец, кремний, сера, фосфор и другие элементы. Они оказывают различное влияние на свойства сталей, улучшая или ухудшая их качество.  [c.134]

Из всех примесей наибольшее влияние на свойства стали оказывает углерод, содержание которого в стали колеблется от сотых долей процента до 1,7%. Углерод увеличивает прочность стали и уменьшает ее пластичность. Таким образом, чем больше в стали углерода, тем она менее пластична, более тверда, труднее куется, сильнее закаливается и хуже сваривается.  [c.147]

Ниже рассматриваются основные характеристики стали Х17 и устанавливается связь между содержанием в ней углерода и ее структурой, механическими свойствами и склонностью к межкристаллитной коррозии. Приводятся также данные о влиянии на свойства стали небольших добавок титана как стабилизатора.  [c.80]

Наиболее резкое влияние на свойства стали, как известно, оказывает углерод. Содерн[c.34]

Спокойные углеродистые конструкционные стали кроме углерода всегда содержат такие примеси, как марганец, кремний, серу и фосфор. Эти примеси оказывают различное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода непрерывно возрастают твердость, предел прочности, предел текучести и предел упругости. Одновременно с этим уменьшаются относительное удлинение и ударная вязкость.  [c.155]

В этом случае их влияние на свойства сталей незначительно, и такие технические стали по своим свойствам весьма близки к чистым двойным железоуглеродистым сплавам. Эти технические стали и называют простыми углеродистыми н отличие от легированных, в которых некоторые из этих элементов присутствуют в большем количестве или к которым умышленно добавлены другие легирующие элементы. Какое влияние могут оказывать нормальные примеси на сталь, укажем далее ( 56), здесь же рассмотрим какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой.   [c.127]


Углерод оказывает основное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали повышается ее твердость и прочность, уменьшается пластичность и вязкость.  [c.83]

Влияние содержания углерода. Углерод является компонентом, входящим во все марки аустенитных хромоникелевых сталей. Его влияние на свойства стали и.меет очень важное значение.  [c.9]

Главное влияние на свойства стали оказывает углерод. С увеличением содержания углерода в металле последний приобретает повышенную прочность и твердость, но пластические свойства его снижаются. В зависимости от содержания углерода углеродистые стали подразделяются на следующие группы низкоуглеродистые с содержанием до 0,25% углерода среднеуглеродистые с содержанием до 0,30—0,55% углерода высокоуглеродистые с содержанием свыше 0,6% углерода.  [c.81]

Раскисление необходимо для устранения вредного влияния кислорода на свойства и качество стали. Содержание кислорода повышается по мере протекания реакций окисления примесей и достигает наибольших значений в конце окислительного периода. При этом концентрация растворенного кислорода определяется содержанием углерода в металле. При раскислении добиваются максимально возможного снижения содержания кислорода и перевода его в неактивную, связанную в прочные окислы, форму, в значительно меньшей степени оказывающую влияние на свойства стали. Процесс раскисления может осуществляться либо путем добавки элементов-раскислителей непосредственно в металл (осаждающее раскисление), либо присадкой их на шлак (диффузионное раскисление). Диффузионное раскисление, основанное на законе распределения кислорода между металлом и шлаком, ранее широко использовалось в практике проведения восстановительного периода. В последнее время применяют комбинированный способ раскисления, сочетая осаждающее раскисление с диффузионным, что обеспечивает значительное сокращение продолжительности восстановительного периода без ущерба качеству металла.  [c.319]

Влияние примесей на свойства углеродистой стали. Кроме углерода в углеродистой стали всегда присутствуют кремний, марганец, сера и фосфор, которые оказывают различное влияние на свойства стали.  [c.77]

Промышленные стали обязательно содержат кроме железа и углерода постоянные примеси, которые тоже оказывают влияние на свойства сталей. Необходимо четко уяснить, в чем заключается вредное влияние на сталь серы и фосфора. Маркировку сталей различного класса, а также серых, ковких и высокопрочных чугунов надо помнить всегда.  [c.7]

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства углеродистых сталей. В составе углеродистой стали кроме железа и углерода содержится ряд постоянных примесей кремний, марганец, сера, фосфор, кислород, азот, водород и другие элементы, которые оказывают большое влияние на свойства стали. Присутствие примесей объясняется трудностью их удаления при выплавке (сера, фосфор) или пере.ходом их в сталь при ее раскислении (кремний, марганец) или из шихты (хром, никель).  [c.45]

Из соединений железа с кислородом наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид железа РеО, так как только он растворяется в железе. Растворимость оксида железа в стали зависит главным образом от содержания углерода и температуры металла. С увеличением содержа-  [c.101]

Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали  [c.128]

Влияние углерода. Углерод (С) вводится в сталь специально и существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания.  [c.69]

Влияние углерода на свойства стали  [c.80]

В составе малоуглеродистой стали обычно присутствуют углерод, марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород, а также могут быть добавки легирующих элементов, используемых в качестве раскислителей хром, алюминий, бор, ванадий, титан, молибден. Содержание каждого из указанных элементов в малоуглеродистой стали составляет десятые либо сотые доли процента. Между тем, их влияние на склонность стали к хрупкости при понижении температуры может оказаться значительным, хотя удельный вес влияния каждого элемента определить весьма трудно. Поэтому исследователи рассматривают свойства чистых сплавов а-желе-за с регулируемыми добавками различных элементов [48], а промышленные стали оценивают с применением методов статистического анализа [49].  [c.39]


Начальник Златоустовского металлургического завода, занимавшегося изготовлением холодного оружия для армии, П. П. Аносов (1797—1851 гг.) пришел к мысли, что наиболее совершенной сталью является булат, поскольку он сочетает в себе высокую твердость, высокую упругость, хорошую вязкость и исключительные режущие свойства. Аносов разработал микроскопический метод исследования металлов и внедрил его в лабораторную практику. Он установил, что между структурой стали и ее свойствами суп е-ствует определенная зависимость, что для цементации стали не обязательно соприкосновение последней с углеродом. Аносов изучил влияние различных элементов на свойства стали и процесс отжига стали и доказал, что он благотворно влияет на ее свойства.   [c.185]

Содержание кремния в углеродистой инструментальной стали не должно быть высоким во избежание появления графитизации (в стали с содержанием углерода выше 10/ ). В пределах, предусмотренных ГОСТ, кремний почти не оказывает влияния на свойства инструментальной стали [7].  [c.437]

Однако, как следует из анализа экспериментальных данных, прочность высокоуглеродистых сталей в отожженном состоянии выше, чем малоуглеродистых. Следовательно, встает вопрос о дополнительном влиянии углерода на свойства сталей. Попытаемся решить эту задачу с учетом изменения энергии системы за счет протекающих в ней химических реакций.  [c.180]

Влияние углерода на свойства сталей в основном определяется свойствами цементита закон аддитивности) и связано с изменением содержания основных структурных составляющих — феррита и цементита. Следовательно, при увеличении содержания углерода до 1,2% (рис. 52) возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1% С повышает температуру порога хладноломкости на 20°С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции.  [c.152]

Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. Она ухудшается при увеличении содержания углерода, а также ряда других легирующих элементов. Для изготовления сварных изделий применяют в основном конструкционные низкоуглеродистые, низколегированные и легированные стали. Главными трудностями при сварке легированных сталей являются их склонность к образованию закалочных структур, горячих и холодных трещин, а также ухудшение механических свойств — в первую очередь снижение пластичности в зоне сварки. Чем выше содержание углерода в стали, тем сильнее проявляются эти недостатки и тем труднее обеспечить необходимые свойства сварного соединения.  [c.54]

Кроме углерода, в чугуне присутствует ряд примесей — марганец, кремний, сера, фосфор и др., но их количество и влияние на свойства чугуна иное, чем в стали.  [c.145]

Влияние углерода и примесей на свойства стали. Углерод существенно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания. В стали имеются две фазы — феррит и цементит. Количество цементита возрастает прямо пропорционально содержанию углерода. Как уже говорилось, феррит характеризуется высокой пластичностью и низкой твердостью, а цементит, напротив, очень низкой пластичностью и высокой твердостью. Поэтому с повышением содержания углерода до 1,2 % снижаются пластичность и вязкость стали и повышаются твердость и прочность.  [c.100]

Кроме железа и углерода стали в своем составе, имеют некоторое количество так называемых постоянных примесей. Эти примеси оказывают различное влияние на структуру, а следовательно, и на свойства сталей. Неизбежными спутниками сталей являются сера, фосфор, марганец, кремний, а также углерод — необходимый компонент сталей, оказывающий основное влияние на их структуру и свойства. Чем больше содержание углерода, тем выше твердость и прочность стали, но тем ниже пластичность и вязкость (рис. 7.1). Наибольший предел прочности достигается при содержании углерода около 0,9 %. При дальнейшем увеличении количества углерода в структуре стали появляется вторичный цементит, располагающийся по границам зерен перлита в виде сетки. Из-за этого увеличивается твердость, но уменьшается прочность, так как цементит хрупок. Снижаются ударная вязкость КС (а ), относительное удлинение 5 и относительное сужение ф.  [c.98]

Из данных рис. 226, следует, что более высокое содержание углерода оказывает благоприятное влияние на предел прочности металла шва и на устранение трещинообразования. Кремний, наоборот, оказывает отрицательное влияние на склонность стали 15-35 к трещинообразованию и на механические свойства (рис. 227).  [c.389]

Структура закаленной стали состоит ие только из мартенсита, но и остаточного аустенита. Заметное количество остаточного аустенита послЬ закалки получается не только в легированной, но и в простой углеродистой стали, содержащей всего 0,2% углерода, Остаточный аустенит оказывает в основном отрицательное влияние на свойства стали  [c.13]

Сталь. Химический состав из.меняет не только структуру, но и свойства стали. Влияние углерода на структуру сплава подробно рассмотрено при изложении диаграммы состояния системы Ре—С, однако следует отметить, что с увеличением содержания углерода повышается твердость, прочность, но снижается пластичность. На механические свойства стали также влияет форма и размер частиц ферритоцементитной смеси. Твердость и прочность тем выше, чем больше дисперсность частиц этой смеси. Если в стали содержится цементит зернистой формы, а не пластинчатый, то она имеет пластичность более высокую при одинаковой твердости. Содержание углерода оказывает влияние на технологические свойства с увеличением содержания углерода в стали улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость и чувствительность к старению, перегреву, охлаждению и одновременно ухудшается свариваемость. Большое влияние на свойства стали оказывают различные примеси, которые разделяют на постоянные или обычные, скрытые и случайные.  [c.102]


При маркировке легированных сталей специального назначения в начале марки ставится буква группы, к которой относится эта сталь. Например, Ш — шарикоподшипниковая, Э — электротехническая. Для изготовления шарикоподшипников применяются стали ШХЮ и ШХ15. Существенное влияние на свойства сталей оказывает их внутреннее строение (структура). Если рассмотреть сталь в изломе или под микроскопом, то легко убедиться, что она состоит из зерен, различных по форме и величине. Зерна связаны между собой, образуя монолитный металл. Форма и величина зерен, а также связь между ними зависят от содержания в ней углерода, легирующих примесей, режимов разливки и охлаждения отливок и слитков. При нагревании стали выше определенной температуры, называемой критической, и последующем охлаждении структура стали изменяется. На этом свойстве основана тепловая (термическая) обработка стали. Критическая температура для различных марок стали находится б пределах 700—900° С.  [c.6]

Конструкционные стали, содержащие углерода от 0,05 до 0,55%, применяются при изготовлении деталей машин, в том числе элементов котельных конструкций. Инструментальные стали, содержащие углерода от 0,6 до 2,0%, идут на изготовление режущего, измерительного и прочего инструмента. Стали особого назначения обладают ярко выраженными свойствами жароупорностью, нержавеющими свойствами, износоустойчивостью и т. п. В котельном производстве целый ряд таких сталей 1находит широкое применение. Ниже приводятся краткие сведения о влиянии на свойства сталей специальных примесей.  [c.44]

Из соединений железа с кислородом наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид РеО (II), так как только он растворяется в железе. Растворимость его зависит главным образом от содержания углерода в стали и температуры с увеличением содержания углерода в стали растворимость снижается с ростом температуры растворимость повышается. Поэтому при охлаждении стали происходит выпадение из раствора оксидов РеО (II). При высо-  [c.40]

На рис. 301 были приведены данные по влиянию углерода на свойства стали типа Х5МСФА, обработанной по режимам обычной термической обработки (ОТО) и высокотемпературной термомеханической обработки (ВТМО). В первом случае получали зерно № 4—5, а во втором — № 8. Видно, что ВТМО не  [c.392]

Повышение содержания марганца до 1,5% в конструкционных сталях понижает температуру перехода в хрупкое состояние [53]. При этом благоприятное действие марганца на хладостойкость стали зависит от содерлсания других элементов. Чем ниже содержание углерода, азота и фосфора, тем выше должно быть оптимальное содержание марганца, обеспечивающее наибольшее значение ударной вязкости и по-лолсение порога хладноломкости при более низких температурах [51]. Целый ряд работ [51, 54 и др.] посвящен совместному влиянию углерода и марганца на свойства стали при низких температурах.  [c.40]

Наблюдается также резкое снижение термостойкости — с 840 до 220 циклов. Жаростойкость сталей возрастает с 4,244 г/см -ч при 10,11% Сг по мере повышения концентрации хрома, достигая 0,24 г/см -ч при 20,29% Сг. Введение углерода повышает твердость сталей на 4—7 ед, HRB, временное сопротивление на 10—15% и снижает пластичность и ударную вязкость вследствие интенсивного карбидообразования. Незначительно снижается также жаростойкость. Пластические свойства, ударная вязкость и термостойкость сталей с азотом заметно выше, чем с углеродом. Совместное легирование сталей углеродом и азотом приводит к повышению твердости, временного сопротивления и снижению пластических свойств. В целом влияние азота и углерода на свойства сталей объясняется повышением стабильности аустенита, расширением аусте-нитной области и смещением начала образования а-фазы в сторону более высоких содержаний хрома.  [c.105]

Считается, что газовые примеси (кислород, водород и в некоторых случаях азот), присутствующие в составе суперсплавов и сталей после переплава, оказывают вредное влияние на свойства этих материалов. К счастью, вакуумнодуговой переплав дает превосходную Возможность понизить содержание этих примесей, особенно содержание кислорода и водорода. Выделение СО в условиях вакуумно-дугового переплава играет сложную и не вполне понятную роль, правда некоторое "раскисление" углерода должно приводить к снижению концентрации кислорода в сплаве. Водород, благодаря своей химической природе и условиям плавки, удаляется легко. Азот тоже удается удалять, однако не в столь большой степени, как остальные два газа. Образование стойких нитридов мешает удалению большого количества (или вообще предотвращает удаление) азота в газообразном состоянии. Вывод азота из суперсплавов в процессе вакуумно-дугового переплава связан с флотацией нитридов на поверхность жид-  [c.139]

Влияние величины зерна на свойства стали и ее поведение в производстве. При рассмотрении этого вопроса необходимо иметь в йиду, что величина зерна является только одним из многих факторов, определяющих свойства стали. Поэтому зернистость надо рассматривать наряду с однородностью аустенита, содержанием в нем углерода и легирующих примесей, измельченностью структуры, склонностью к старению и т. д.  [c.189]

Автор кратко рассмотрел влияние на свойства жаропрочных сталей и сплавов осгшвных легирующих элементов — никеля и хрома, а также наиболее энергичных аустенитизаторов — азота, бора, углерода. Марганец, как уже отмечалось, в качестве аусте-нитизатора действует примерно вдвое слабее никеля. Поэтому при введении больших количеств марганца в состав жаропрочных сталей рекомендуется одновременно повышать содержание в них углерода или азота. По нашим данным весьма полезен в данном случае и бор. Сам по себе марганец, естественно, не повышает жаропрочности аустенитных сталей. Для максимального упрочнения твердого раствора Fe—Сг—Мп его легируют молибденом, вольфрамом, ниобием, ванадием, титаном [371 в присутствии углерода с азотом. В высокожаропрочных сплавах на никелевой основе содержание марганца обычно сильно ограничивают, например до 0,3—0,5%. Возможно, это связано с относительной легкоплавкостью (см. рис. 78, в) и малой жаропрочностью сплавов системы Ni—Мп. Правда, в последнее время в состав никелевых сплавов типа инконель вводят до 10% Мп [42].  [c.45]


Влияние углерода и примесей на структуру и свойства сталей

Влияние химического состава на структуру и свойства стали. В гл. III было указано, что в углеродистой стали, кроме основных компонентов — железа и углерода, содержится небольшое количество обычных примесей, газов и неметаллических включений, которые наряду с углеродом оказывают влияние на структуру, механические, технологические и эксплуатационные свойства стали.  [c.143]

Кроме углерода, на структуру и свойства стали оказывают влияние обычные примеси. Из них полезными являются марганец и кремний, которые вводят в сталь  [c.145]


Кроме железа и углерода стали в своем составе, имеют некоторое количество так называемых постоянных примесей. Эти примеси оказывают различное влияние на структуру, а следовательно, и на свойства сталей. Неизбежными спутниками сталей являются сера, фосфор, марганец, кремний, а также углерод — необходимый компонент сталей, оказывающий основное влияние на их структуру и свойства. Чем больше содержание углерода, тем выше твердость и прочность стали, но тем ниже пластичность и вязкость (рис. 7.1). Наибольший предел прочности достигается при содержании углерода около 0,9 %. При дальнейшем увеличении количества углерода в структуре стали появляется вторичный цементит, располагающийся по границам зерен перлита в виде сетки. Из-за этого увеличивается твердость, но уменьшается прочность, так как цементит хрупок. Снижаются ударная вязкость КС (а ), относительное удлинение 5 и относительное сужение ф.  [c.98]

Чем чище металлы, тем больше их сопротивление коррозии. Например, алюминий с 0,01 % примесей более стоек против коррозии в атмосферных условиях, чем технический алюминий с 0,05 о примесей. Чистые металлы корродируют в меньшей степени, чем их сплавы. Посторонние включения в значительной степени понижают коррозионную устойчивость металлов и сплавов. Степень влияния легирующих примесей на сопротивление металлических сплавов коррозии зависит не только от характера этих примесей, но и от их количества. Например, введение меди и хрома повышает коррозионную устойчивость стали в атмосфере однако если медь вводится в незначительном количестве, то только большое содержание хрома ( 12%) делает сталь нержавеющей в атмосфере и других промышленных средах. Значительное влияние на коррозионную устойчивость оказывает структура. Наибольшей коррозионной устойчивостью обладают однофазные сплавы (чистые металлы, твердые растворы, химические соединения). Многофазные сплавы (механические смеси) корродируют быстрее. Однако известны случаи, когда многофазные сплавы обладают высокими антикоррозионными свойствами (например, силумины). Чем чище поверхность металлов и сплавов, тем их сопротивление коррозии больше. Напряженность поверхности металла повышает его коррозию металл, подвергнутый деформации, корродирует больше. Влияние внутренних факторов усиливается или уменьшается в зависимости от корродирующей среды. Например, изменение содержания углерода в стали незначительно влияет на ее стойкость против коррозии в атмосфере и слабых электролитах в кислых же средах повышение содержания углерода заметно снижает коррозионную стойкость стали.  [c.247]


Структура и свойства нелегированных сталей прежде всего определяются содержанием в них углерода. Влияние углерода на механические свойства стали, а также на коррозионную стойкость зависит от вида обработки стали. Так, в отожженных сталях влияние углерода сказывается уже при содержании его в стали более 0,3—0,4%. Влияние остальных примесей (марганца, кремния, фосфора и серы) при содержании их не более 0,6—0,8%  [c.15]

В этом случае их влияние на свойства сталей незначительно, и такие технические стали по своим свойствам весьма близки к чистым двойным железоуглеродистым сплавам. Эти технические стали и называют простыми углеродистыми н отличие от легированных, в которых некоторые из этих элементов присутствуют в большем количестве или к которым умышленно добавлены другие легирующие элементы. Какое влияние могут оказывать нормальные примеси на сталь, укажем далее ( 56), здесь же рассмотрим какими свойствами обладают простые углеродистые стали в связи с их составом (по углероду) и структурой.  [c.127]

Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и понижению пластичности (рис. 148). Приводимые механические свойства относятся к горячекатаным изделиям без термической обработки, т. е. при структуре пер-лит+феррит (или перлит+цементит). Цифры являются средними и могут колебаться в пределах 10% в зависимости от содержания примесей, условий охлаждения после прокатки и т. д.2. Если сталь применяют в виде отливок, то более грубая литая структура обладает худшими свойствами, чем это следует из рис. 148 (понижаются главным образом показатели пластичности). Существенно влияние углерода на вязкие свойства. Как видно из рис. 149, увеличение содержания угле-  [c.181]

Поскольку влияние нормальных примесей на техническую сталь незначительно, постольку и структура и свойства их могут характеризоваться почти так же, как и чистых двойных сплавов, т. е. соответственно диаграмме состояний и в связи с содержанием углерода. Какие при этом получаются изменения свойств сталей в зависимости от содержания углерода после их медленного охлаждения (соответственно диаграмме равновесия) показывают кривые фиг. 97. Из фигуры видно, что физические свойства — плотность (удельный вес), электросопротивление и магнитные свойства (В ,, и Hq) — изменяются однозначно, немного отклоняясь от прямолинейной закономерности по Курнакову.  [c.127]

В каком бы количестве примеси ни содержались в сталях, всегда нужно помнить об их присутствии наряду с железом и углеродом и знать об их влиянии, так как оно иногда отражается на структуре и свойствах стали.  [c.130]

Большое влияние на свариваемость металлов и сплавов оказывает их химический состав. Это особенно наглядно видно на примере железоуглеродистых сплавов. Свариваемость углеродистой стали изменяется в зависимости от содержания основных примесей. Углерод является наиболее важным элементом в составе стали, определяющим почти все основные свойства стали в процессе обработки, в том числе и свариваемость. Низкоуглеродистые стали (ССреднеуглеродистые стали (С 0,35% свариваются хуже. С увеличением содержания углерода в стали свариваемость ухудшается. В околошовных зонах появляются закалочные структуры и трещины, а шов получается пористым. Поэтому для получения качественного сварного соединения возникает необходимость применять различные технологические приемы. Марганец не затрудняет сварку стали при содержании его 0,3...0,8%. Однако при повышенном содержании марганца (1,8...2,5%) прочность, твердость и закаливаемость стали возрастают, и это спо-  [c.38]

Сварка этих видов сталей затруднена по раду причин. В процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода. Вследствие малой теплопроводности возможен перегрев свариваемого металла. Эти стали отличает повышенная склонность к образованию закалочных структур, а больший, чем у низкоуглеродистых сталей, коэффициент линейного расширения может вызвать значительные деформации и напряжения, связанные с тепловым влиянием дуги. Причем, чем больше в стали углерода и легирующих примесей, тем сильнее проявляются эти свойства. Для устранения влияния перечисленных причин на качество сварного соединения рекомендуется  [c.277]


Сталь. Химический состав из.меняет не только структуру, но и свойства стали. Влияние углерода на структуру сплава подробно рассмотрено при изложении диаграммы состояния системы Ре—С, однако следует отметить, что с увеличением содержания углерода повышается твердость, прочность, но снижается пластичность. На механические свойства стали также влияет форма и размер частиц ферритоцементитной смеси. Твердость и прочность тем выше, чем больше дисперсность частиц этой смеси. Если в стали содержится цементит зернистой формы, а не пластинчатый, то она имеет пластичность более высокую при одинаковой твердости. Содержание углерода оказывает влияние на технологические свойства с увеличением содержания углерода в стали улучшается обработка резанием, повышается закаливаемость и чувствительность к старению, перегреву, охлаждению и одновременно ухудшается свариваемость. Большое влияние на свойства стали оказывают различные примеси, которые разделяют на постоянные или обычные, скрытые и случайные.  [c.102]

Известно, что углерод существенно влияет на коррозионную стойкость сталей. С увеличением содержания углерода коррозионная стойкость сталей уменьшается, уменьшается она и при переходе к з алочным структурам. Так, например, скорость коррозии чистого железа в 1 н. рас1воре соляной кислоты приблизительно в сто раз меньше, чем серого чугуна и в десять раз меньше, чем Ст. 10. В нейтральных средах влияние содержания углерода на скорость коррозии уменьшается. Примесь марганца практически не влияет на коррозионную стойкость стали. Добавка кремния в количестве свыше 1 % несколько снижает коррозионную стойкость стали, очень большие добавки кремния (от 15 % и более) повышают коррозионную стойкость углеродистых сталей. Примеси серы в некоторой степени снижают коррозионную стойкость, фосфор, существенно влияющий на механические свойства сталей, почти не сказывается при этом на их коррозионных характеристиках.  [c.38]

Влияние величины зерна на свойства стали и ее поведение в производстве. При рассмотрении этого вопроса необходимо иметь в йиду, что величина зерна является только одним из многих факторов, определяющих свойства стали. Поэтому зернистость надо рассматривать наряду с однородностью аустенита, содержанием в нем углерода и легирующих примесей, измельченностью структуры, склонностью к старению и т. д.  [c.189]

При маркировке легированных сталей специального назначения в начале марки ставится буква группы, к которой относится эта сталь. Например, Ш — шарикоподшипниковая, Э — электротехническая. Для изготовления шарикоподшипников применяются стали ШХЮ и ШХ15. Существенное влияние на свойства сталей оказывает их внутреннее строение (структура). Если рассмотреть сталь в изломе или под микроскопом, то легко убедиться, что она состоит из зерен, различных по форме и величине. Зерна связаны между собой, образуя монолитный металл. Форма и величина зерен, а также связь между ними зависят от содержания в ней углерода, легирующих примесей, режимов разливки и охлаждения отливок и слитков. При нагревании стали выше определенной температуры, называемой критической, и последующем охлаждении структура стали изменяется. На этом свойстве основана тепловая (термическая) обработка стали. Критическая температура для различных марок стали находится б пределах 700—900° С.  [c.6]

Процесс резки вызывает изменение структуры, химического состава и механических свойств металла. При резке низкоуглеродистой стали тепловое влияние процесса на ее структуру незначительно. Наряду с участками перлита появляется неравновесная составляющая сорбита, что даже несколько улучшает механические свойства металла. При резке стали, имеющей повышенное содержание углерода, а также легирующие примеси, кроме сорбита, образуются троостит и даже мартенсит. При этом сильно повышатся твердость и хрупкость стали и ухудшается обрабатываемость кромок разреза. Возможно образова-  [c.109]


Коротко о марганцовистой стали | Публикации

2009-07-16

Марганцовистая сталь была изобретена Робертом Гадфильдом в 1882 году, и, несмотря на все проводимые исследования, огромные затраты времени и средств, производимая в настоящее время марганцовистая сталь имеет тот же самый химический состав, который был первоначально предложен Гадфильдом.

Роберт Гадфильд установил, что марганцовистая сталь совершенно не похожа на все другие. Он попытался подвергнуть закалке откованный образец и обнаружил, что сталь стала не тверже, как все стали после закалки, а мягче. Но это была не единственная неожиданность - новая сталь не поддавалась ни токарной, ни фрезерной обработке. Предпринимались попытки закаливать сталь Гадфильда в различных средах, но тщетно - она оставалась мягкой. Когда ее подвергали холодной ковке, то участки, на которые приходились удары молота, становились твердыми, и чем больше была степень деформации, тем тверже становилась сталь. При обработке напильником наблюдалось аналогичное явление. Сопротивление металла под напильником росло по мере надавливания: чем сильнее был нажим, тем больше сопротивление.

Благодаря высокой твердости и износостойкости, а также способности выдерживать и поглощать сильные удары без разрушения сталь Гадфильда быстро завоевала признание в промышленности: ее стали использовать для изготовления тех деталей, которые в процессе эксплуатации постоянно подвергаются сильным ударам и обычно быстро выходят из строя по причине истирания. В горной промышленности это такие детали, как, например, щеки дробилок, била для роторных дробилок, шары для шаровых мельниц, гусеничные траки.

Пояснения по содержанию марганца

Известны многочисленные публикации, посвященные изучению влияния марганца на износ деталей дробилок. Ниже описываются различия между марками стали.

  • Mn 12-14 – эта марганцовистая сталь традиционно являлась стандартной маркой для карьерного оборудования. Она не уступает другим маркам по возможности наклепа в процессе работы. При переработке особо абразивных материалов наклепанный слой, обычно имеющий глубину около 3 мм, может быть изношен или снят за счет абразивного износа при ударе, что ведет к быстрому износу более мягкого ненаклепанного подстилающего металла. Эта марка стали обладает начальной твердостью около 200 BHN (твердость по Бринеллю). В процессе эксплуатации твердость возрастает примерно до 450 BHN.
  • Mn 16-18 – как правило, на 7% дороже в производстве, чем марка Mn 12-14. Эта сталь с повышенным содержанием марганца имеет примерно такие же характеристики, как и предыдущая марка. Первоначальная твердость этой стали несколько выше и составляет около 230 BHN. За счет большего содержания углерода эта марка стали быстрее наклепывается, и поэтому влияние абразивного износа при ударе уменьшается. Но максимальная твердость у этой марки стали составляет около 400 BHN. Эта марка считается наиболее универсальным материалом для любых применений.
  • Mn 22-24 – из рассматриваемых марганцовистых сталей эта марка имеет наивысшую начальную твердость 248 BHN, но не обеспечивает более эффективного наклепа, чем более низкие марки. В очень редких ситуациях она может наклепываться чуть быстрее, чем более низкие марки, однако ее преимущества непропорциональны стоимости, которая на 14% выше стоимости марганцовистой стали Mn 12-14. Предложения этой марки являются скорее маркетинговым ходом и не дают никаких реальных преимуществ.

Влияние углерода на содержание марганца

Существует прямая связь между количеством углерода, которое может оставаться в сплаве, и содержанием марганца. При увеличении содержания углерода в сплаве необходимо увеличивать и содержание марганца. Это послужило причиной рождения мифа о том, что увеличение содержания марганца в сплаве увеличивает срок службы футеровок. На самом деле, срок службы определяется именно содержанием углерода.

Для увеличения срока службы футеровок по износу важно иметь максимальное содержание углерода.

При содержании Mn 18% достигается оптимальный уровень углерода.

Для определения необходимого количества углерода при сохранения механических свойств сплава необходимо учитывать толщину детали. Чем больше сечение детали, тем труднее удержать углерод во время закаливания.

« Вернуться назад...

Технология обработки металлов

Технология обработки металлов

Технология обработки металлов. Элементы машиноведения

 

16. Классификация сталей. Термическая обработка сталей

 

Как вам уже известно, сталь — это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные.

В углеродистой стали содержится 0,4...2% углерода. Углерод повышает твердость стали, но увеличивает ее хрупкость и снижает пластичность.

Конструкционная углеродистая сталь бывает обыкновенного качества и качественная.

Сталь обыкновенного качества обозначается буквами Ст и цифрой от 0 до 7: Ст 0, Ст 1 и т.д. Цифры показывают порядковый номер марки стали. Чем больше цифра, тем выше содержание углерода и прочность стали. Из стали обыкновенного качества изготавливают строительные конструкции, гайки, болты, заклепки, трубы, листовой прокат и др.

Углеродистая качественная сталь обладает повышенной прочностью. Она обозначается двумя цифрами: 05, 08, 10, 20, 30 и т.д. Цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Из этой стали изготавливают зубчатые колеса, валы, оси, шкивы и др.

Инструментальная углеродистая сталь обладает большей прочностью и твердостью, чем конструкционная, и применяется для изготовления молотков, зубил, ножниц по металлу, ножовочных полотен, напильников и др. Обозначается она: У10, У11, У12 и т.д. Цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента.

 

При добавлении в сталь во время плавки других элементов ( хрома, никеля, вольфрама и др.) изменяются ее свойства. Одни элементы повышают прочность и твердость, другие — упругость, третьи делают сталь антикоррозионной и т.д. Стали, в которых есть эти элементы, называются легированными. Легирующие добавки в сталях обозначают буквами: X — хром, В — вольфрам, Н — никель, Г — марганец, Ф — ванадий, М — молибден и т.д. Например, в стали 40ХН 0,4% углерода и по одному проценту хрома и никеля.

Легированные конструкционные стали применяют для изготовления рессор, пружин, шестерен и др., а легиро­ванные инструментальные для изготовления режущего ин­струмента: фрез, зенкеров, плашек, метчиков и др.

Свойства сталей можно изменять с помощью теплового воздействия — термической обработки (термообработки). Она заключается в нагреве заготовки до определенной температуры, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении. Температура нагрева зависит от вида термообработки и содержания углерода в стали.

Различают следующие виды термообработки: закалку, отпуск, отжиг.

При закалке металл нагревают до определенной температуры (например, до 800°С), выдерживают при этой температуре, а затем быстро охлаждают в воде, масле, водных растворах солей. Закалка повышает твердость и прочность стали, но вместе с тем повышается и ее хрупкость.

Хрупкость стали после закалки можно уменьшить с помощью отпуска. Отпуск представляет собой нагрев остывшей закаленной детали до определенной температуры (например, до 400...500°С) с последующим охлаждением в воде или на воздухе. Отпуск повышает пластичность стали, что улучшает ее обрабатываемость.

При отжиге заготовку нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре и медленно, часто вместе с печью, охлаждают (в этом главное отличие от закалки). Отжиг резко снижает твердость стали, она становится мягче и лучше обрабатывается.

Углеродистые стали, содержащие менее 0,25...0,3 % углерода, не закаливают из-за незначительного увеличения твердости и прочности. У сталей, содержащих более 0,3 % углерода, после закалки в несколько раз повышается твердость и прочность.

Проводить рассмотренные выше виды термообработки можно в школьных мастерских, пользуясь муфельными печами небольшого размера. Температуру закалки можно контролировать по цветам каления. При нагреве стальной заготовки она изменяет определенным образом свой цвет, поэтому по ее цвету приближенно устанавливают температуру, до которой она нагрета (табл. 3).

Таблица 3. Цвета каления при закалке заготовок 

Цвета каления 

Темпера­тура, °С

Цвета каления 

Темпера­тура, °С 

Темно-коричневый

530 - 580 

Красный 

830 - 900 

Коричнево-красный

580 - 650

Светло-красный

900 - 1050

Темно-вишневый

650 - 720

Желтый

1050- 1150

Вишневый

720 - 780

Светло-желтый

1150- 1250

Светло-вишневый

780 - 830

Белый

1250 - 1300

Температуру отпуска можно контролировать по цветам побежалости (табл. 4). Например, если при нагреве поверхность заготовки приобрела темно-синий оттенок, значит, она нагрета до температуры примерно 300°С.

На предприятиях термическую обработку материалов выполняют рабочие — термисты. Термист должен разбираться в свойствах металлов, хорошо знать режимы термообработки различных сплавов, умело пользоваться термическими печами, строго соблюдать правила безопасности.

 Таблица 4. Цвета побежалости при нагреве заготовок

Цвета побежалости 

Темпера­тура, °С 

Цвета побежалости 

Темпера­тура, °С 

Светло-желтый 

220 

Фиолетовый 

285 

Соломенно-желтый 

230 

Темно-синий 

295 - 310 

Темно-желтый 

240 

Светло-синий 

315 - 325 

Коричневый 

255 

Серый 

330 

Коричнево-красный 

265 

 

 

 Практическая работа

Ознакомление с термической обработкой стали

 Внимание: пункты 2, 3, 5 выполняет учитель.

1. Закрепите в тисках образец из незакаленной стали (например, с содержанием углерода 0,6%) и проведите по ней несколько раз напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости незакаленной стали.

2. Поместите образец в электрическую (муфельную) печь,  нагретую до 800°С, и выдержите его  15...20 мин. Температуру нагрева образца определите по табл. 3.

3. Опустите раскаленный образец в воду или масло.

4. Закрепите образец в тисках и попытайтесь обработать его напильником. Сделайте вывод об обрабатываемости закаленной стали.

5. Поместите образец в печь, нагретую до температуры 400...550°С, и выдержите 15...20 мин, после чего охладите в воде или на воздухе.

6. Опилите образец в тисках и сделайте вывод о его обрабатываемости после отпуска.

  

 Новые термины:  Углеродистая и легированная сталь, термическая обработка, закалка, отпуск, отжиг.

  

Вопросы и задания

1. Сколько углерода содержится в углеродистой стали?

2. Чем отличаются углеродистые стали от легированных?

3. Где применяется инструментальная углеродистая сталь? Как она обозначается?

4. Где используются легированные конструкционные стали?

5. Что такое термическая обработка?

6. Как изменяются свойства стали при закалке?

7. Для какой цели выполняют отпуск сталей?

8. Что такое отжиг сталей и в чем он состоит?

 

Сайт управляется системой uCoz

Конструкционные стали и сплавы RMS

Конструкционные стали и сплавы

Конструкционными называются стали, предназначенные для изготовления деталей машин (машиностроительные стали), конструкций и сооружений (строительные стали).

Углеродистые конструкционные стали

Углеродистые конструкционные стали подразделяются на стали обыкновенного качества и качественные.

Стали обыкновенного качества изготавливают следующих марок Ст0, Ст1, Ст2,…, Ст6 (с увеличением номера возрастает содержание углерода). Ст4 — углерода 0.18-0.27%, марганца 0.4-0.7%.

Стали обыкновенного качества, особенно кипящие, наиболее дешевые. Стали отливают в крупные слитки, вследствие чего в них развита ликвация и они содержат сравнительно большое количество неметаллических включений.

С повышением условного номера марки стали возрастает предел прочности (sв) и текучести (s0.2) и снижается пластичность (d,y). Ст3сп имеет sв=380¸490МПа, s0.2=210¸250МПа, d=25¸22%.

Из сталей обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Стали в состоянии поставки широко применяют в строительстве для сварных, клепанных и болтовых конструкций.

С повышением содержания в стали углерода свариваемость ухудшается. Поэтому стали Ст5 и Ст6 с более высоким содержанием углерода применяют для элементов строительных конструкций, не подвергаемых сварке.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. Содержание S<=0.04%, P<=0.035¸0.04%, а также меньшее содержание неметаллических включений.

Качественные углеродистые стали маркируют цифрами 08, 10, 15,…, 85, которые указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Низкоуглеродистые стали (С<0.25%) 05кп, 08, 07кп, 10, 10кп обладают высокой прочностью и высокой пластичностью. sв=330¸340МПа, s0.2=230¸280МПа, d=33¸31%.

Стали без термической обработки используют для малонагруженных деталей, ответственных сварных конструкций, а также для деталей машин, упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродистые стали (0.3-0.5% С) 30, 35,…, 55 применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки для самых разнообразных деталей во всех отраслях промышленности. Эти стали по сравнению с низкоуглеродистыми имеют более высокую прочность при более низкой пластичности (sв=500¸600МПа, s0.2=300¸360МПа,d =21¸16%). В связи с этим их следует применять для изготовления небольших деталей или более крупных, но не требующих сквозной прокаливаемости.

Стали с высоким содержанием углерода (0.6-0.85% С) 60, 65,…, 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Из этих сталей изготавливают пружины и рессоры, шпиндели, замковые шайбы, прокатные валки и т.д.

Легированные конструкционные стали

Легированные стали широко применяют в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении, в автомобильной промышленности, тяжелом и транспортном машиностроении в меньшей степени в станкостроении, инструментальной и других видах промышленности. Это стали применяют для тяжело нагруженных металлоконструкций.

Стали, в которых суммарное количество содержание легирующих элементов не превышает 2.5%, относятся к низколегированным, содержащие 2.5-10% — к легированным, и более 10% к высоколегированным (содержание железа более 45%).

Наиболее широкое применение в строительстве получили низколегированные стали, а в машиностроении — легированные стали.

Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двухзначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры обозначают легирующий элемент. Пример, сталь 12Х2Н4А содержит 0.12% С, 2% Cr, 4% Ni и относится к высококачественным, на что указывает в конце марки буква ²А².

Строительные низколегированные стали

Низко легированными называют стали, содержащие не более 0.22% С и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: до 1.8% Mn, до 1,2% Si, до 0,8% Cr и другие.

К этим сталям относятся стали 09Г2, 09ГС, 17ГС, 10Г2С1, 14Г2, 15ХСНД, 10ХНДП и многие другие. Стали в виде листов, сортового фасонного проката применяют в строительстве и машиностроении для сварных конструкций, в основном без дополнительной термической обработки. Низколегированные низкоуглеродистые стали хорошо свариваются.

Для изготовления труб большого диаметра применяют сталь 17ГС (s0.2=360МПа, sв=520МПа).

Арматурные стали

Для армирования железобетонных конструкций применяют углеродистую или низкоуглеродистую сталь в виде гладких или периодического профиля стержней.

Сталь Ст5сп2 — sв=50МПа, s0.2=300МПа, d=19%.

Стали для холодной штамповки

Для обеспечения высокой штампуемости отношение sв/s0.2 стали должно быть 0.5-0.65 при y не менее 40%. Штампуемость стали тем хуже, чем больше в ней углерода. Кремний, повышая предел текучести, снижает штампуемость, особенно способность стали к вытяжке. Поэтому для холодной штамповки более широко используют холоднокатаные кипящие стали 08кп, 08Фкп (0.02-0.04% V) и 08Ю (0.02-0.07% Al).

Конструкционные (машиностроительные) цементируемые (нитроцементуемые) легированные стали

Для изготовления деталей, упрочняемых цементацией, применяют низкоуглеродистые (0.15-0.25% С) стали. Содержание легирующих элементов в сталях не должно быть слишком высоким, но должно обеспечить требуемую прокаливаемость поверхностного слоя и сердцевины.

Хромистые стали 15Х, 20Х предназначены для изготовления небольших изделий простой формы, цементируемых на глубину 1.0-1.5мм. Хромистые стали по сравнению с углеродистыми обладают более высокими прочностными свойствами при некоторой меньшей пластичности в сердцевине и лучшей прочности в цементируемом слое., чувствительна к перегреву, прокаливаемость невелика.

Сталь 20Х — sв=800МПа, s0.2=650МПа, d=11%, y=40%.

Хромованадиевые стали. Легирование хромистой стали ванадием (0.1-0.2%) улучшает механические свойства (сталь 20ХФ). Кроме того, хромованадиевые стали менее склонны к перегреву. Используют только для изготовления сравнительно небольших деталей.

Хромоникелевые стали применяются для крупных деталей ответственного значения, испытывающих при эксплуатации значительные динамические нагрузки. Повышенная прочность, пластичность и вязкость сердцевины и цементированного слоя. Стали малочувствительны к перегреву при длительной цементации и не склонны к перенасыщению поверхностных слоев углеродом

Сталь 12Х2Н4А — sв=1150МПа, s0.2=950МПа, d=10%, y=50%.

Хромомарганцевые стали применяют во многих случаях вместо дорогих хромоникелевых. Однако они менее устойчивы к перегреву и имеют меньшую вязкость по сравнению с хромоникелевыми.

В автомобильной и тракторной промышленности, в станкостроении применяют стали 18ХГТ и 25ХГТ.

Сталь 25ХГМ — sв=1200МПв, s0.2=1100МПа, d=10%, y=45%.

Хромомарганцевоникелевые стали. Повышение прокаливаемости и прочности хромомарганцевых сталей достигается дополнительным легированием их никелем.

На ВАЗе широко применяют стали 20ХГНМ, 19ХГН и 14ХГН.

После цементации эти стали имеют высокие механические свойства.

Сталь 15ХГН2ТА — sв=950МПа, s0.2=750МПа, d=11%, y=55%.

Стали, легированные бором. Бор увеличивает прокаливаемость стали, делает сталь чувствительной к перегреву.

В промышленности для деталей, работающих в условиях износа при трении, применяют сталь 20ХГР, а также сталь 20ХГНР.

Сталь 20ХГНР — sв=1300МПа, s0.2=1200МПа, d=10%, y=09%.

Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали

Стали имеют высокий предел текучести, малую чувствительность к концентраторам напряжений, в изделиях, работающих при многократном приложении нагрузок, высокий предел выносливости и достаточный запас вязкости. Кроме того, улучшаемые стали обладают хорошей прокаливаемостью и малой чувствительностью к отпускной хрупкости.

При полной прокаливаемости сталь имеет лучшие механические свойства, особенно сопротивление хрупкому разрушению — низкий порог хладноломкости, высокое значение работы развития трещины КСТ и вязкость разрушения К1с.

Хромистые стали 30Х, 38Х, 40Х и 50Х применяют для средненагруженных деталей небольших размеров. С увеличением содержания углерода возрастает прочность, но снижаются пластичность и вязкость. Прокаливаемость хромистых сталей невелика.

Сталь 30Х — sв=900МПа, s0.2=700МПа, d=12%, y=45%.

Хромомарганцевые стали. Совместное легирование хромом (0.9-1.2%) и марганцем (0.9-1.2%) позволяет получить стали с достаточно высокой прочностью и прокаливаемостью (40ХГ). Однако хромомарганцевые стали имеют пониженную вязкость, повышенный порог хладноломкости (от 20 до −60°С), склонность к отпускной хрупкости и росту зерна аустенита при нагреве.

Сталь 40ХГТР — sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.

Хромокремнемарганцевые стали. Высоким комплексом свойств обладают хромокремнемарганцевые стали (хромансил). Стали 20ХГС, 25ХГС и 30ХГС обладают высокой прочностью и хорошей свариваемостью. Стали хромансил применяют также в виде листов и труб для ответственных сварных конструкций (самолетостроение). Стали хромансил склонны к обратимой отпускной хрупкости и обезуглероживанию при нагреве.

Сталь 30ХГС — sв=1100МПа, s0.2=850МПа, d=10%, y=45%.

Хромоникелевые стали обладают высокой прокаливаемостью, хорошей прочностью и вязкостью. Они применяются для изготовления крупных изделий сложной конфигурации, работающих при динамических и вибрационных нагрузках.

Сталь 40ХН — sв=1000МПа, s0.2=800МПа, d=11%, y=45%.

Хромоникелемолибденовые стали. Хромоникелевые стали обладают склонностью к обратимой отпускной хрупкостью, для устранения которой многие детали небольших размеров из этих сталей охлаждают после высокого отпуска в масле, а более крупные детали в воде для устранения этого дефекта стали дополнительно легируют молибденом (40ХН2МА) или вольфрамом.

Сталь 40ХН2МА — sв=1100МПа, s0.2=950МПа, d=12%, y=50%.

Хромоникелемолибденованадиевые стали обладают высокой прочностью, пластичностью и вязкостью и низким порогом хладноломкости. Этому способствует высокое содержание никеля. Недостатками сталей являются трудность их обработки резанием и большая склонность к образованию флокенов. Стали применяют для изготовления наиболее ответственных деталей турбин и компрессорных машин.

Сталь 38ХН3МФА — sв=1200МПа, s0.2=1100МПа, d=12%, y=50%.

Стали с повышенной обрабатываемостью резанием

Наиболее часто применяют автоматные стали А12, А20, А40, имеющие повышенное содержание серы (0.08-0.3%), фосфора (<=0.05%) и марганца (0.7-1.0%). Сталь 40Г содержит 1.2-1.55% Mn.

Фосфор, повышая твердость, прочность и охрапчивая сталь, способствует образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.

Стали обладают большой анизотропией механических свойств, склонны к хрупкому разрушению, имеют пониженный предел выносливости. Поэтому сернистые автоматные стали применяют лишь для изготовления неответственных изделий — преимущественно нормалей или метизов.

Мартенсито-стареющие высоко прочные стали

Широкое применение в технике получила высокопрочная мартенсито-стареющая сталь Н18К9М5Т (<=0.03% С, ~18% Ni, ~9% Co, ~5% Mo, ~0.6 Ti).

Кроме стали Н18К9М5Т нашли применение менее легированные мартенсито-стареющие стали: Н12К8М3Г2, Н10Х11М2Т (sв=1400¸1500МПа), Н12К8М4Г2, Н9Х12Д2ТБ (sв=1600¸1800МПа), KCU=0.35¸0.6 МДж/м2, s0.2=1800¸2000МПа. Мартенсито-стареющие стали имеют высокий предел упругости s0.002=1500МПа.

Мартенсито-стареющие стали применяют в авиационной промышленности, в ракетной технике, в судостроении, в приборостроении для упругих элементов, в криогенной технике и т.д. Эти стали дорогостоящие.

Высокопрочные стали с высокой пластичностью

(ТРИП- или ПНП-стали)

Метастабильные высокопрочные аустенитные стали называют ТРИП-сталями или ПНП-сталями. Эти стали содержат 8-14% Cr, 8-32% Ni, 0.5-2.5% Mn, 2-6% Mo, до 2% Si (30Х9Н8М4Г2С2 и 25Н25М4Г1).

Механические свойства ПНП-сталей: sв=1500¸1700МПа, s0.2=1400¸1550МПа, d=50¸60%. Характерным для это группы сталей является высокое значение вязкости разрушения и предела выносливости.

Широкому применению ПНП-сталей препятствует их высокая легированность, необходимость использования мощного оборудования для деформации при сравнительно низких температурах, трудность сварки. Эти стали используют для изготовления высоконагруженных деталей, проволоки, тросов, крепежных деталей и др.

Рессорно-пружинные стали общего назначения

Рессорно-пружинные стали предназначены для изготовления пружин, упругих элементов и рессор различного назначения. Они должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, пределом выносливости и релаксационной стойкостью при достаточной пластичности и вязкости.

Для пружин малого сечения применяют углеродистые стали 65, 70,75, 85. Сталь 85 — s0.2=1100МПа, sв=1150МПа, d=8%, y=30%.

Более часто для изготовления пружин и рессор используют легированные стали.

Стали 60С2ХФА и 65С2ВА, имеющие высокую прокаливаемость, хорошую прочность и релаксационную стойкость применяют для изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор. Сталь 65С2ВА — s0.2=1700МПа, sв=1900МПа, d=5%, y=20%. Когда упругие элементы работают в условиях сильных динамических нагрузок, применяют сталь с никелем 60С2Н2А.

Для изготовления автомобильных рессор широко применяют сталь 50ХГА, которая по техническим свойствам превосходит кремнистые стали. Для клапанных пружин рекомендуется сталь 50ХФА, не склонная к перегреву и обезуглероживанию.

Шарикоподшипниковые стали.

Для изготовления тел качения и подшипниковых колец небольших сечений обычно используют высокоуглеродистую хромистую сталь ШХ15 (0.95-1.0% С и 1.3-1.65% Cr), а больших сечений — хромомарганцевую сталь ШХ15СГ (0.95-1.05% С, 0.9-1.2% Cr, 0.4-0.65% Si и 1.3-1.65% Mn), прокаливающуюся на большую глубину. Стали обладают высокой твердостью, износостойкостью и сопротивлением контактной усталости. К сталям предъявляются высокие требования по содержанию неметаллических включений, так как они вызывают преждевременное усталостное разрушение. Недопустима также карбидная неоднородность.

Для изготовления деталей подшипников качения, работающих при высоких динамических нагрузках, применяют цементуемые стали 20Х2Н4А и 18ХГТ. После газовой цементации, высокого отпуска, закалки и отпуска детали подшипника из стали 20Х2Н4А имеют на поверхности 58-62 HRC и в сердцевине 35-45 HRC.

Износостойкие стали

Для деталей, работающих на износ в условиях абразивного трения и высоких давлений и ударов, применяют высокомарганцевую литую аустенитную сталь 110Г13Л, содержащую 0.9-1.3% С и 11,5-14.5% Mn. Она обладает следующими механическими свойствами: s0.2=250¸350МПа, sв=800¸1000МПа, d=35¸45%, y=40¸50%.

Сталь 110Г13Л обладает высокой износостойкостью только при ударных нагрузках. При небольших ударных нагрузках в сочетании с абразивным изнашиванием либо при чистом абразивном изнашивании мартенситное превращение не протекает и износостойкость стали 110Г13Л невысокая.

Для изготовления лопастей гидротурбин и гидронасосов, судовых гребных винтов и других деталей, работающих в условиях изнашивания при кавитационной эрозии, применяют стали с нестабильным аустенитом 30Х10Г10, 0Х14АГ12 и 0Х14Г12М, испытывающим при эксплуатации частичное мартенситное превращение.

Коррозийно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы

Жаростойкие стали и сплавы. Повышение окалиностойкости достигается введением в сталь главным образом хрома, а также алюминия или кремния, т. е. Элементов, находящихся в твердом растворе и образующих в процессе нагрева защитные пленки оксидов (Cr, Fe)2O3, (Al, Fe)2O3.

Для изготовления различного рода высокотемпературных установок , деталей печей и газовых турбин применяют жаростойкие ферритные (12Х17, 15Х25Т и др.) и аустенитные (20Х23Н13, 12Х25Н16Г7АР, 36Х18Н25С2 и др.) стали, обладающие жаропрочностью.

Сталь 12Х17 — sв=520МПа, s0.2=350МПа, d=30%, y=75%.

Коррозионно-стойкие стали устойчивы к электрохимической коррозии.

Стали 12Х13 и 20Х13 применяют для изготовления деталей с повышенной пластичностью, подвергающихся ударным нагрузкам (клапанов гидравлических прессов, предметов домашнего обихода), а также изделий, испытывающих действие слабо агрессивных сред (атмосферных осадков, водных растворов солей органических кислот).

Стали 30Х13 и 40Х13 используют для карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов и т. д.

Стали 15Х25Т и 15Х28 используют чаще без термической обработки для изготовления сварных деталей, работающих в более агрессивных средах и не подвергающихся действию ударных нагрузок, при температуре эксплуатации не ниже −20°С.

Сталь 12Х18Н10Т получила наибольшее распространение для работы в окислительных средах (азотная кислота).

Сталь 12Х13 — sв=750МПа, s0.2=500МПа, d=20%, y=65%.

Коррозионно-стойкие сплавы на железоникелевой и никелевой основе. Сплав 04ХН40МДТЮ предназначен для работы при больших нагрузках в растворах серной кислоты.

Для изготовления аппаратуры, работающей в солянокислых средах, растворах серной и фосфорной кислоты, применяют никелевый сплав Н70МФ. Сплавы на основе Ni-Mo имеют высокое сопротивление коррозии в растворах азотной кислоты.

Для изготовления сварной аппаратуры, работающей в солянокислых средах, применяют сплав Н70МФ.

Наибольшее распространение получил сплав ХН65МВ для работы при повышенных температурах во влажном хлоре, солянокислых средах, хлоридах, смесях кислот и других агрессивных средах.

Сталь Н70МФ — sв=950МПа, s0.2=480МПа, d=50%.

Двухслойные стали нашли применение для деталей аппаратуры (корпусов аппаратов, днищ, фланцев, патрубков и др.), работающих в коррозионной среде. Эти стали состоят из основного слоя — низколегированной (09Г2, 16ГС, 12ХМ, 10ХГСНД) или углеродистой (Ст3) стали и коррозийно-стойкого плакирующего слоя толщиной 1-6мм из коррозийно-стойких сталей (08Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х13) или никелевых сплавов (ХН16МВ, Н70МФ).

Сталь ХН65МВ — sв=1000МПа, s0.2=600МПа, d=50%.

Криогенные стали

Криогенные стали обладают достаточной прочностью при нормальной температуре в сочетании с высоким сопротивлением хрупкому разрушению при низких температурах. К этим сталям нередко предъявляют требования высокой коррозийной стойкости. В качестве криогенных сталей применяют низкоуглеродистые никелевые стали и стали аустенитного класса, несклонные к хладноломкости. Для сварных конструкций, работающих при температуре до −196°С, используют стали с 6-7% Ni (ОН6А) и 8.5-9.5% Ni (ОН9А), обладающие низким порогом хладноломкости.

Из этих сталей изготовляют цилиндрические или сферические резервуары для хранения и транспортировки сжиженных газов при температуре не ниже −196°С.

Сталь 10Х14Г14Н4Т — sв=620МПа, s0.2=280МПа, d=45%, y=60%.

Жаропрочные стали и сплавы

Жаропрочными называют стали и сплавы, способные работать под напряжением при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.

Жаропрочные стали и сплавы применяют для изготовления многих деталей котлов, газовых турбин, реактивных двигателей, ракет и т. д., работающих при высоких температурах.

Жаропрочные стали благодаря невысокой стоимости широко применяются в высокотемпературной технике, их рабочая температура 500-750°С.

Механические свойства сталей перлитного класса (12К, 15К, 18К, 22К, 12Х1МФ): sв=360¸490МПа, s0.2=220¸280МПа, d=24¸19%. Чем больше в стали углерода, тем выше прочность и ниже пластичность.

Стали мартенситного и мартенсито-ферритного классов (15Х11МФ, 40Х9С2, 40Х10С2М) применяют для деталей и узлов газовых турбин и паросиловых установок.

Стали аустенитного класса (10Х18Н12Т, 08Х15Н24В4ТР, 09Х14Н18В2БР) предназначены для изготовления пароперегревателей и турбоприводов силовых установок высокого давления.

Жаропрочные сплавы на никелевой основе находят широкое применение в различных областях техники (авиационные двигатели, стационарные газовые турбины, химическое аппаратостроение и т. д.).

Часто используют сплав ХН70ВТЮ, обладающий хорошей жаропрочностью и достаточной пластичностью при 700-800°С.

Никелевые сплавы для повышения их жаростойкости подвергают алитированию.

классификация по количеству углерода, качеству и назначению

Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом с процентным содержанием C менее 2%. Изменением содержания углерода можно в значительной мере управлять свойствами сплава. Углеродистые стали классифицируют по количеству углерода, технологии раскисления, назначению и качеству.

Классификация углеродистых сталей по количеству углерода

  • Низкоуглеродистые. Содержат C в диапазоне 0,05-0,3%. Эти сплавы мягкие, пластичные, что очень затрудняет механическую обработку резанием. Основное применение углеродистых сталей с малым содержанием C – производство лент, проволоки, листов.
  • Среднеуглеродистые. С ростом содержания углерода (до 0,6%) увеличиваются твердость и прочность, но снижаются показатели пластичности, свариваемости, повышается хрупкость. Для марок углеродистой стали с содержанием C 0,3-0,6% характерна хорошая обрабатываемость механическими способами. Для ее дополнительного улучшения в сплав добавляют марганец и кремний.
  • Высокоуглеродистые. Эти сплавы содержат углерод в пределах 0,6-1,0% и повышенное количество марганца для роста закаливаемости. Упрочняются различными видами термообработки. Применяются в производстве инструмента, режущих лезвий, проволоки, пружин.
  • Ледебуритные. Содержание углерода – до 2%. Из-за высокой хрупкости не подвергаются холодной обработке. Основные свойства ледебуритной углеродистой стали: чувствительность к термообработке, высокая износостойкость, хорошая обрабатываемость резанием.

Другие классификационные признаки

По способу раскисления

Различают три вида сталей: кипящие, полуспокойные, спокойные. При равном содержании углерода эти сплавы имеют одинаковые характеристики прочности и разные – пластичности.

  • Для раскисления кипящих сталей (кп) применяют марганец. Для них характерны: значительная химическая и структурная неоднородность слитка. Благодаря малому содержанию кремния, стали поддаются холодной штамповке. Не применяются для создания изделий для эксплуатации в холодных климатических условиях.
  • Полуспокойные (пс). Раскисляются марганцем, в ковше – алюминием.
  • Спокойные (сп). Для раскисления применяются кремний, марганец, алюминий. Выход годного составляет примерно 85%. Для слитка характерна плотная однородная структура.

По качеству

  • Углеродистые стали обыкновенного качества – их маркировка осуществляется по ГОСТу 380-2005. Они обозначаются индексом Ст и цифрой – номером марки. Чем больше номер, тем выше содержание углерода, больше твердость и меньше пластичность. В конце ставится обозначение способа раскисления: кп, пс, сп. Используются в изготовлении неответственных строительных конструкций, крепежных элементов, труб, листов, фланцев.
  • Качественные углеродистые конструкционные стали обозначают двузначными числами, равными количеству углерода в сотых долях процента. В конце указывается индекс раскисления (кроме спокойных сталей).

По назначению

В зависимости от того, какие функции будут выполнять углеродистые стали, их разделяют на конструкционные и инструментальные. Инструментальные сплавы используются в производстве режущего и ударного инструмента. По качеству их разделяют на качественные (У8, У10, У12, У13) и высококачественные (У8А, У10А, У12А), где буква «У» означает углеродистая, число – сотые доли процента.

Содержание стали и ее свойства

На свойства стали в первую очередь влияет ее химический состав. Например, углерод оказывает наибольшее влияние на свойства нелегированных сталей и определяет механические свойства стали. Остальные элементы, входящие в состав этих сталей, чаще всего представляют собой элементы металлургической обработки или также являются примесями.

Предел доли данного элемента в составе стали определяет, является ли она легированной или нелегированной сталью.

Легированные стали — это стали, которые преднамеренно содержат легирующие элементы, придающие этим сталям определенные свойства.

Роль легирующих элементов

  • структурные изменения
  • повышенная прокаливаемость
  • увеличение владения
  • лучшая термообработка

Типы стали (по концентрации элементов):

  • Сталь низколегированная с низкой концентрацией других легирующих элементов помимо углерода)
  • Средний сплав
  • Высоколегированный

Содержание стальных компонентов и их свойства:

  • Углерод [C]
    компонент, определяющий механические свойства.Чем больше содержание углерода в стали, тем ниже ее пластичность. При этом увеличивается ее предел прочности, твердость стали и ее предел текучести.
    Величина повышения предела текучести и предела прочности при растяжении достигает максимума при содержании углерода около 1%. После достижения этого значения они снова уменьшаются из-за повышенной хрупкости.
    По мере увеличения содержания углерода в стали ее ударная вязкость, обжатие и относительное удлинение уменьшаются.
    Более высокое содержание углерода ухудшает свариваемость, но улучшает прокаливаемость стали.
    В случае нержавеющих и кислотостойких сталей, чем выше содержание углерода, тем больше подверженность коррозии.
  • Хром [Cr]
    в низколегированных и низкоуглеродистых сталях повышает прочность и твердость, а также повышает ударную вязкость. Повышает прокаливаемость стали, что приводит к получению высокой твердости. Инструменты из стали с добавлением хрома более устойчивы к истиранию, трещинам и деформации.
  • Никель [Ni]
    повышает прочность и твердость при сохранении высокой ударной вязкости. Как элемент широко используется в производстве кислотоупорных и жаропрочных сталей
  • .
  • Марганец [Mn]
    вводят в таллий с целью его раскисления, то есть удаления вредного оксида железа, предотвращая тем самым хрупкость стали. К сожалению, марганец снижает пластические свойства стали и может влиять на их перегрев.
  • Кремний [Si]
    , как и марганец, является раскислителем.Содержание кремния повышает твердость и прочность стали, а также ее жаропрочность. Он придает стали магнитные и электрические свойства в больших количествах.
  • Оксигенаты и денитриды алюминия [Al]
    .
  • Молибден [Mo]
    значительно повышает прокаливаемость стали. В ферритных и аустенитных сталях повышает коррозионную стойкость стали.
  • Вольфрам [W]
    используется в инструментальных сталях, так как делает их устойчивыми к истиранию и износу.
  • Кобальт [Co]
    повышает температуру плавления и, как следствие, снижает склонность стали к перегреву.
  • Водород [H]
    отрицательно влияет на механические свойства стали. Он легко растворяется в железе, вызывая дефекты материала, такие как так называемые снежинки, обезуглероживание или вздутие.
  • Сера [S]
    попадает в сталь из железных руд. Сера не растворяется в железе, а образует сульфид железа FeS. Его возникновение вызывает хрупкость сталей, нагретых до температуры 800°С и выше. Стали с более высоким содержанием серы не подходят для горячей обработки.Это вызывает так называемую горячая хрупкость.
    Иногда намеренно вводят в автоматную сталь (в присутствии марганца) для улучшения обрабатываемости.
  • Фосфор [P]
    поступает в сталь из железных руд и делает сталь хрупкой (так называемая хладноломкость). Как и сера, в некоторых случаях ее можно использовать в стали для автоматической резки. При одновременном содержании меди повышает стойкость стали к атмосферной коррозии.
  • Азот [N]
    повышает прочность и снижает пластичность стали (т.н.ломкость в синий цвет).
  • Кислород [O]
    вызывает ухудшение почти всех механических свойств, поэтому предпринимаются усилия по снижению его содержания в стали. Раскисление стали проводят с использованием кремниевых, марганцевых и алюминиевых сплавов.

Хотите узнать больше о сварке конкретной стали?
Может быть, вы хотите, чтобы мы подобрали для вас комплексное решение?
Свяжитесь с нами, используя форму ниже.

.

Что делают отдельные элементы в составе стали?

Сегодняшней записью мы хотели бы начать серию статей, расширяющих ваши знания о стали и технологиях ее обработки, из которых изготавливаются ножи, предлагаемые нашей компанией.

Начнем с трудной, но увлекательной темы - роли элементов в сталях.

Описание влияния элементов на свойства стали — задача непростая, в основном из-за того, что определение их влияния не всегда однозначно.А именно, действие отдельных элементов зависит от многих факторов, в том числе: марки стали , , к которой мы добавляем отдельные элементы (для аустенитных и перлитных сталей действие, например, марганца или никеля может быть противоположным), условий обработки и применения стали (Например, сера, которая в большинстве сталей нежелательна, , для быстрорежущих сталей - желательная добавка, улучшающая их обрабатываемость) и, прежде всего, химический состав стали - элементы могут менять свое влияние в зависимости от другие добавки, с которыми они могут «работать».Дополнительно стоит отметить, что не существует «идеальных элементов» , которые улучшали бы все параметры производительности, обычно при улучшении одних параметров другие ухудшаются.

Хитрость , так вот как подобрать химический состав стали

Сбалансировать действие всех надстроек. В связи с тем, что японские металлурги для производства своих надежных ножей используют в основном углеродистые стали (с ограниченным количеством легирующих добавок) и коррозионно-стойкие стали (в народе называемые нержавеющими, основным легирующим элементом которых является хром, из которых по данным американский стандарт AISI должен быть минимум 11% ), мы сосредоточимся на роли отдельных элементов в этих двух типах стали.Также стоит отметить, что наше описание касается элементов, которые можно найти в сталях, из которых изготовлены наши ножи, т.е. в первую очередь: углерод, хром, молибден, ванадий, вольфрам, кобальт, кремний и примеси в виде фосфора и серы. .

Углерод - Согласно народному определению, сталь - это "сплав железа с углеродом, обработанный
с содержанием углерода до 2,11%" , поэтому углерод является основным элементом. Можно было бы сказать, что именно он решает, что сталь – это сталь, а не чугун (мы также не рассматриваем стали, в которых существенно ограничено содержание углерода, хотя он всегда есть). Углерод является ключевым элементом с точки зрения механических свойств стали (не только по его наличию в структуре стали, но и по способности образовывать карбиды с другими элементами). Увеличение количества углерода в стали снижает содержание мягкого структурного компонента (феррита) и увеличивает количество твердого компонента (цементита) в стали. Проще говоря, — чем больше углерода в стали, — тем выше прочностные свойства (, например,твердость, прочность, сопротивление истиранию ) и пластические свойства (например, пластичность) снижаются. Кроме того, углерод является наиболее важным элементом, когда речь идет о закалке — он увеличивает прокаливаемость стали. Сплавы железа с углеродом (до содержания 2,11%;)) с более высоким его содержанием после закалки и отпуска имеют меньшую склонность к растрескиванию. При закалке твердость образующейся структуры стали (мартенсита) также зависит в основном от углерода.

Хром - Это элемент, который оказывает значительное влияние на свойства стали. Является основным ингредиентом, используемым в в сталях, устойчивых к коррозии (также жаростойких и жаростойких). В меньших количествах (0,2% - 2%) используется для улучшения прокаливаемости. В количествах выше 10,5% обеспечивает получение сталей с высокой стойкостью к коррозии и окислению (например, Гингами, АУС-8, ЗДП-189, 420, ВГ 5 и 10, ванадиево-молибденовые стали). Это карбидообразующий элемент, и, следовательно, улучшает износостойкость, твердость и, следовательно, износостойкость.К сожалению, добавление хрома снижает пластические свойства, такие как удлинение и сужение. Этот элемент также снижает ударную вязкость, то есть сопротивление стали динамической нагрузке, например удару.

Молибден - Подобно хрому, обладает карбидообразующим действием. В меньших количествах, до 2,5%, применяется для улучшения прокаливаемости и повышения вторичной твердости (получаемой при отпуске стали после закалки, связанной с превращением остаточного аустенита и выделением новых сплавных карбидов ).-. Благодаря карбидам Mo2C C этот элемент задерживает размягчение стали при повышении температуры.

Ванадий - Его часто добавляют в сталь для повышения прокаливаемости . Количество 0,2% (сталь ВГ 5 и 10, Супер Аогами, Р-2, АУС 8) также влияет на протекание дисперсионного твердения в стали (за счет выделения растворенного компонента из пересыщенного твердого раствора). Большее количество ванадия значительно повышает стойкость к истиранию, твердость, прочность и предел текучести.Интересно, что использование ванадия также увеличивает ударную вязкость и эластичность стали. Его использование не уменьшает удлинение и сужение. Таким образом, этот элемент представляет собой явление, улучшающее как прочностные, так и пластические свойства.

Вольфрам - Также относится к группе карбидообразующих элементов. Его использование приводит к образованию в стали карбидов W6C, которые значительно улучшают стойкость стали к истиранию. Вольфрам также улучшает другие прочностные характеристики (стали FAX 40, Aogami и Super Aogami).В то же время он уменьшает удлинение и сужение сплава. При отпуске стали вторичная твердость может быть получена благодаря добавке вольфрама.

Кобальт - Этот элемент может снизить прокаливаемость стали за счет увеличения критической скорости охлаждения , с другой стороны, предотвращает перегрев стали во время закалки. Таким образом, это позволяет повысить его температуру. За счет более высокой температуры , D мы можем увеличить насыщение стали легированными карбидами (напр.ванадий, молибден, вольфрам), что значительно повышает его износостойкость. Ножи из стали с добавлением кобальта отличаются высокой прочностью. Однако кобальт снижает пластические свойства.

Марганец - В количестве до 0,8% добавляется в сталь для связывания кислорода и серы , это препятствует образованию нежелательного сульфида железа, вызывающего хрупкость при нагревании. В больших количествах его добавляют для упрочнения стали раствором, улучшения прокаливаемости и уменьшения ферритного зерна (что повышает устойчивость стали к растрескиванию). Улучшает прочностные свойства и снижает пластические свойства.

Кремний - Также используется в качестве раскислителя. 0,5% - 1% усиливает феррит. Он значительно повышает предел текучести, незначительно повышает твердость и прочность. Это очень хорошо влияет на эластичность стали. Кремний, к сожалению, снижает относительное удлинение и ударную вязкость, , однако, при участии карбидообразующих элементов повышает пластические свойства сплава и уменьшает падение твердости после отпуска.

Пришло время "злодеев" в нашей стали. Элементы так называемого примеси - это элементы, которые в большинстве случаев (но не всегда) нежелательны в сталях, так как вызывают в сталях
отрицательные эффекты, имеющие большое значение для их качества.

Наиболее распространенными элементами-примесями являются:

Сера - К вола и руды из к попадают в сталь в процессе плавки. Нежелателен в стали из-за образования неметаллических включений, являющихся очагами зарождения трещин. Верхний предел содержания серы 0,05% (ни одна из сталей, из которых изготовлены ножи, представленные на нашем сайте, не приближается к этому значению). В сталях без добавки марганца может образовываться FeS, который очень пагубно влияет на пластические свойства стали.

Фосфор - Попадает в сталь из руды. Нежелателен в сталях из-за сегрегации по границам зерен , а способствует хрупкому разрушению. Фосфор ограничен в высококачественных сталях до 0,05% (ни одна из сталей, которые мы предлагаем для ножей, не превышает этого предела).

Артикул:

[1] Бличарски М., Введение в материаловедение, Научно-технические издательства, Варшава, 2001

[2] Добжаньски Л.А., Инженерные материалы и проектирование материалов - Основы материаловедения и металловедения, Научно-технические издательства, Варшава, 2006

[3] Przybyłowicz K., Metal Studies, Scientific and Technical Publishers, Варшава, 1999.

[4] Pacyna J., Металловедение – избранные выпуски, Издательство AGH, Краков, 2005

.

MULTISTAL Склад стали Познань 61 894 48 00 Катовице Варшава

Влияние легирующих элементов на свойства стали

Уголь (К)

стальной компонент, определяющий механические свойства. По мере увеличения содержания углерода предел прочности при растяжении, предел текучести и твердость увеличиваются, ударная вязкость, удлинение и сужение уменьшаются. Более высокое содержание углерода ухудшает свариваемость, но улучшает прокаливаемость.

В инструментальных сталях, и особенно в быстрорежущих сталях, содержание углерода должно быть выше 1%, потому что только тогда можно будет правильно использовать другие легирующие добавки (ванадий, вольфрам, кобальт).

В нержавеющих и кислотостойких сталях наличие углерода выше 0,03% делает эти стали восприимчивыми к межкристаллитной коррозии.

Хром (Cr)

в низколегированных и малоуглеродистых сталях увеличивает прочность и твердость и повышает ударную вязкость. Это важная добавка к стали для термического улучшения и инструментальной стали, где она увеличивает прокаливаемость, глубину закалки и приводит к высокой твердости. Благодаря мягкой закалке инструменты не деформируются, менее склонны к растрескиванию и более устойчивы к истиранию.

Никель (Ni)

из всех добавок сплава наиболее благоприятно влияет на одновременное повышение прочности и твердости при сохранении высокой ударной вязкости. Не образует карбидов. Значительно снижает температуру порога хрупкости стали. Он влияет на хорошую прокаливаемость стали, особенно в присутствии хрома и молибдена.

В инструментальных сталях для горячей обработки никель повышает пластичность и прокаливаемость. В сталях с содержанием 3 - 9 % никель обеспечивает высокую ударную вязкость и хорошие пластические свойства даже при очень низких температурах.

Как аустенитообразующий элемент никель широко применяется в производстве коррозионностойких, кислотоупорных, жаропрочных и жаропрочных сталей.

Марганец (Mn)

повышает твердость и прочность, но снижает пластические свойства. Марганцевые стали характеризуются повышенным пределом упругости и большей стойкостью к истиранию. В инструментальных сталях марганец повышает прокаливаемость, но в то же время увеличивает склонность стали к перегреву.В коррозионностойких сталях он может частично заменить никель.

Кремний (Si)

в металлургическом процессе кремний используется в качестве раскислителя. Содержание кремния повышает прочность и твердость стали. Кремнийсодержащие стали после модернизации обладают повышенным пределом текучести и эластичности, а также большей устойчивостью к динамическим нагрузкам, поэтому он широко применяется в рессорно-пружинных сталях.

В инструментальных сталях кремний при совместном использовании с карбидообразующими элементами повышает пластические свойства после закалки и препятствует снижению твердости после отпуска.

В сочетании с хромом и молибденом повышает жаропрочность и сопротивление ползучести стали. Кремниевые стали также используются как материалы с особыми магнитными и электрическими свойствами.

Молибден (Mo)

интенсивно повышает прокаливаемость стали намного больше, чем хром или вольфрам. Он значительно снижает хрупкость стали, возникающую при высоком отпуске. Инструментальные стали используют образование карбида молибдена и связанную с ним вторичную твердость во время отпуска, что увеличивает стойкость стали к истиранию.В мартенситных, ферритных и аустенитных сталях повышает коррозионную стойкость.

Вольфрам (W)

карбидообразующий элемент, однако значительно меньше, чем молибден, хром или никель. Добавление вольфрама делает сталь очень устойчивой к отпуску, а это означает, что она сохраняет механические свойства, полученные в результате закалки примерно до 600°С. Содержание очень твердых и прочных карбидов вольфрама делает сталь устойчивой к истиранию и износу, придавая инструментальным сталям высокую режущую способность и износостойкость лезвия.

Кобальт (Co)

аустенитообразующий элемент, не образует карбидов, увеличивает критическую скорость охлаждения, снижая тем самым прокаливаемость стали. В основном используется для высоколегированных инструментальных сталей. Повышает температуру плавления и предотвращает перегрев стали при закалке, дает возможность использовать более высокие температуры закалки и увеличивает насыщение раствора карбидами сплава, что, в свою очередь, повышает стойкость к высокотемпературному отпуску.Инструменты из кобальтсодержащей стали очень прочны и устойчивы к истиранию.

Ванадий (V)

обладает отличной способностью образовывать карбиды. Добавление ванадия повышает стойкость к перегреву и делает сталь мелкозернистой. В инструментальных сталях он интенсивно соединяется с углеродом и образует твердые карбиды, повышающие стойкость к истиранию и задерживающие падение твердости, вызванное отпуском до 600°С.

Алюминий (Al.)

В сталях

используется высокое сродство алюминия к азоту и кислороду, что оказывает сильное раскисляющее и деазотирующее действие, предотвращает рост аустенитных зерен.

Титан (Ti)

, следующий за ниобием, является элементом с наибольшим сродством к углероду, т. е. очень сильно ферритным. В коррозионностойких сталях он стабилизирует углерод, ограничивая межкристаллитную коррозию.

Азот (N)

при растворении в стали образует нитриды, снижающие пластические свойства.Проведенный в атомарной форме, он легко проникает в твердую сталь, которая используется в процессе азотирования. В хромоникелевые стали его вводят с целью повышения их прочностных свойств.

Водород (Н)

отрицательно влияет на механические свойства стали, легко растворяется в стали, образуя пузыри в виде т.н. хлопья снега, являющиеся дефектом стали. Их удаляют длительным нагревом стали при температуре около 650°С — так называемым противочешуйчатым нагревом.

Сера (S)

сера – вредная примесь в стали, существует в виде сульфидов; как и FeS, он делает сталь хрупкой при горячей обработке. Преднамеренно введенный в автоматную сталь марганец в присутствии улучшает обрабатываемость.

Фосфор (P)

Содержание фосфора

снижает пластические свойства стали, делая ее хрупкой.

.

Почему чем выше содержание углерода, тем более хрупкая сталь?

Как известно, чем выше содержание углерода в стали, тем она сложнее. При добавлении углерода в сталь выделяется карбид железа. С увеличением содержания углерода скорость восстановления водорода увеличивается, а скорость диффузии водорода значительно снижается. Эффективный контроль карбидов в микроструктуре необходим для использования средне- и высокоуглеродистых сталей в качестве компонентов и валов. Средне- и высокоуглеродистые стали широко используются во многих областях.Для инженеров-технологов более высокое содержание углерода в стержнях может привести к множественным изломам.

Электрохимические эксперименты показали, что реакция анодного растворения вокруг матрицы ускоряется соединениями Fe - C. Объемная доля карбида железа в микроструктуре увеличивает за счет низких перенапряженных свойств карбидов водорода. Поверхность стали легко изготовить, и она адсорбирует водород, атом водорода проникает внутрь стали, объемная доля может увеличиваться, и, наконец, стойкость материала к водородному охрупчиванию может быть значительно снижена.Значительное снижение коррозионной стойкости и водородного охрупчивания высокопрочной стали не только ухудшает свойства стали, но и сильно ограничивает применение стали. Например, когда автомобильная сталь подвергается воздействию различных агрессивных сред, таких как хлориды, под нагрузкой может возникнуть коррозионное растрескивание под напряжением (SCC), что представляет серьезную опасность для безопасности тела.

С увеличением содержания углерода коэффициент диффузии водорода уменьшается, а его растворимость увеличивается.Различные дефекты сети, такие как осадок (ловушки местоположения водорода), потенциалы и пустоты, пропорциональны содержанию углерода, которое увеличивается, чтобы препятствовать диффузии водорода. Поскольку содержание углерода пропорционально растворимости водорода, чем больше объемная доля, тем меньше коэффициент диффузии водорода стержней со стальным сердечником 1045 и тем выше растворимость водорода. Растворимость в водороде также содержит информацию о диффузионном водороде, поэтому чувствительность водородного охрупчивания самая высокая.С увеличением содержания углерода коэффициент диффузии водорода уменьшается, а концентрация водорода на поверхности увеличивается, что обусловлено уменьшением перенапряжения водорода на поверхности стали. Результаты теста динамической поляризации напряжения показывают, что чем выше содержание углерода в образце, тем более вероятно протекание реакции катодного восстановления (реакции образования водорода) и реакции растворения анода в кислой среде. По сравнению с периферийной матрицей водорода с низким перенапряжением карбид действует как катод, и его объемная доля увеличивается.

По результатам электрохимического испытания на проникновение водорода, чем выше содержание углерода и объемная доля карбидов в колонке образца, тем ниже коэффициент диффузии водорода и выше растворимость. По мере увеличения содержания углерода снижается стойкость к водородному охрупчиванию. Испытание на прочность при растяжении при низкой скорости деформации подтвердило, что чем выше содержание углерода, тем ниже стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением. Когда реакция восстановления водорода и количество водорода, вводимого в образец, увеличиваются, будет происходить реакция анодного растворения, ускоряющая образование зоны проскальзывания.По мере увеличения содержания углерода в стали выделяются карбиды. Под влиянием реакции электрохимической коррозии возрастет возможность водородного охрупчивания. Для обеспечения отличной коррозионной стойкости и водородного охрупчивания стального стержня эффективным методом является контроль осаждения и объемной доли карбидов.

1045 среднеуглеродистая сталь ограничена в применении в автомобильных деталях из-за снижения ее энергии сопротивления водородному охрупчиванию, вызванному коррозией в водном растворе.На самом деле эта чувствительность к водородному охрупчиванию тесно связана с содержанием углерода, при этом карбид железа (Fe2.4C/Fe3C) выделяется в условиях низкого водородного перенапряжения. Местные поверхностные коррозионные реакции, вызванные коррозионным растрескиванием или водородным охрупчиванием, могут быть устранены термической обработкой.

.

КОНСТРУКЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛИ

КОНСТРУКЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛИ


B СТАЛЬ СТАЛЬ И СВОЙСТВА

Конечно, бывшие кузнецы не знали теоретических основ свойств стали и железа, но они смогли применить на практике многие из своих опытов и опыта своих предшественников. Они не знали, зачем гладить только тогда, когда оно сияло цветом свечения, а не другим. Они не знали, почему их нужно было охлаждать после достижения определенного цвета в той или иной жидкости, чтобы они затвердели.Они не знали, почему так, а не иначе. Они знали, что это надо делать, потому что этому научил их опыт, как учили их отец и дед, потому что это делалось «всегда», потому что это «хорошо». Однако, чтобы понять, почему такие предписания имеют смысл — или они не имеют смысла — нужно бегло взглянуть на химическую и физическую структуру стали и основы термической обработки. Свойства стали в основном являются результатом изменения растворимости угля в железе при различных температурах, а также образования различных соединений железа с углеродом и изменения их кристаллической решетки в зависимости от содержания углерода, скорости охлаждения и многих других факторов. .Детальное обсуждение всей совокупности этого очень сложного вопроса выходит за рамки данного исследования, поэтому я ссылаюсь на обширную профессиональную литературу. Однако я постараюсь обсудить здесь хотя бы те отношения, которые имеют прямое отношение к практическим знаниям древних кузнецов.
Материалом древнего кузнеца было, с химической точки зрения, не железо, а сталь, а, следовательно, сплав железа с углеродом, поскольку термин железо относится по существу к химическому элементу. Однако железо принято относить к мягкому сплаву с низким содержанием углерода, а сталь — к твердому высокоуглеродистому сплаву, который можно дополнительно упрочнить закалкой.Термин железо также используется, когда сплав не прошел процесс приготовления через жидкую фазу, а в лучшем случае достиг пастообразной формы, поэтому он относится к шлаковому железу. Современная сталь имеет почти однородную структуру и химический состав, а ее свойства зависят главным образом от содержания легирующих компонентов, как и в случае с бронзой, и от применяемой термической обработки. Историческая сталь, то есть железо, имеет чрезвычайно полосчатую, выпуклую структуру с неоднородным химическим составом. Это результат сварки, а затем «смешивания» мелких кусочков пастообразного железа с разным химическим составом.
Сталь, каким бы способом она ни была получена, представляет собой сплав железа и многих других элементов, из которых важнейшей составляющей (помимо самого железа, разумеется) является углерод. В основном именно его процентное содержание определяет ковкость, твердость, хрупкость и ударную вязкость (ударопрочность), а значит, и важнейшие характеристики материала, из которого предстоит выковать головку. Сплав меди с цинком или оловом может быть любого состава, так как два металла смешиваются в любой пропорции. С другой стороны, количество углерода в стали ограничено его малой растворимостью в железе и, кроме того, изменяется в зависимости от температуры.Медные сплавы можно дополнительно упрочнять, в основном, только холодной ковкой, железные сплавы можно упрочнять как при холодной ковке (в незначительной степени), так и применяя соответствующую термическую обработку - закалку.
При температурах красного каления (800 - 900С) и выше уголь относительно легко растворяется в железе, поэтому в плавильной или кузнечной печи, т.н. науглероживание стали. При таких температурах образуется твердый раствор углерода в железе, называемый АУСТЕНИТ. Ниже 727С (винноватый цвет аромата) растворимость угля быстро снижается (0,02% - 0,008%), АУСТЕНИТ прекращает свое существование при выпадении избытка углерода в виде различных форм связи углерода с железом (карбид железа - ЦЕМЕНТИТ), взвешенных в почти чистое железо (феррит).Кристаллы смеси карбида железа (ЦЕМЕНТИТА) и чистого железа (ФЕРРИТА), существующие при температурах ниже 727С, имеют более высокую твердость, чем чистое железо и раствор углерода в железе (существующий при температурах выше 727С АУСТЕНИТ), но меньшую пластичность. Однако если высокоуглеродистую сталь нагреть до температуры красного пламени 750-800С (чтобы растворить углерод в железе - снова образуется АУСТЕНИТ), а затем достаточно быстро охладить, растворенный в железе углерод не будет сможет осаждаться (не будет образовываться карбид железа - ЦЕМЕНТИТ) и останется в виде перенасыщенного раствора.Кристаллы такого твердого раствора, называемого МАРТЕНСИТОМ, обладают значительной твердостью, чем они крупнее, тем больше в них углерода. Нагретая и охлажденная сталь представляет собой уже не смесь чистого железа и цементита (ФЕРРИТ + ЦЕМЕНТИТ), а чистое железо, небольшое количество цементита и МАРТЕНСИТА. Он обогащен очень твердыми кристаллами (МАРТЕНСИТ) и имеет форму. Мартенсит прорастает через мягкие кристаллы железа (ФЕРРИТ), содержащие дополнительно несколько включений карбида железа (ЦЕМЕНТИТ).

Схематически эти преобразования можно представить следующим образом:


АУСТЕНИТ
между
727 ~ 850 C

менее 727 С
мягкий
ФЕРРИТ и ЦЕМЕНТИТ
отопление
быстрая ходьба
меньше 727 С
мягкий ФЕРРИТ с небольшим количеством ЦЕМЕНТИТА б.твердый МАРТЕНСИТ

ЗАКАЛКА


АУСТЕНИТ
свыше 727 С
меньше 727 С
мягкий ФЕРРИТ с небольшим количеством ЦЕМЕНТИТА б.твердый МАРТЕНСИТ
отопление
очень медленная ходьба
менее 727 С
мягкий
ФЕРРИТ и ЦЕМЕНТИТ

СОБЫТИЕ


уменьшение количества и твердости
МАРТЕНСИТ
от 125 до 600°С
мягкий ФЕРРИТ с небольшим количеством ЦЕМЕНТИТА
б.твердый МАРТЕНСИТ
отопление
пешком
мягкий ФЕРРИТ с ЦЕМЕНТИТОМ
твердый МАРТЕНСИТ

ОТПУСК

Закалка стали зависит от нескольких факторов.Наиболее важными из них являются твердость самого МАРТЕНСИТА и его количество. Твердость МАРТЕНСИТА тем больше, чем больше в нем угля, и может достигать размера 65-68 HRC при максимально возможном для стали содержании углерода ~ 2%. Однако по мере увеличения содержания углерода в стали количество МАРТЕНСИТА уменьшается в пользу других, более мягких структур. Максимальная твердость стали (обусловленная МАРТЕНСИТНОЙ твердостью и другими структурами) достигается при общем содержании угля порядка 0,7-1,0 %, а дальнейшее увеличение содержания углерода уже не увеличивает общую твердость стали. , а иногда даже снижает его.
Количество МАРТЕНСИТА, получаемого в результате закалки, зависит главным образом от скорости закалки закаленной стали. По мере увеличения скорости количество МАРТЕНСИТА увеличивается, а количество ЦЕМЕНТИТА уменьшается. После превышения определенного предела, характерного для каждой марки стали, скорости ходьбы, мы получаем практически только МАРТЕНСИТ. Дальнейшее увеличение скорости ходьбы не увеличивает его количество, но увеличивает риск образования трещин из-за больших перепадов температуры наружных слоев и сердцевины закаливаемого объекта и риск его скручивания.Предельная скорость закалки тем выше, чем ниже содержание углерода в стали. Из этого следует, что твердые, высокоуглеродистые стали должны охлаждаться медленнее, чем мягкие, малоуглеродистые, поэтому для их закалки используют масло или теплую воду, в отличие от малоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, для которых требуется довольно холодная вода, солевой раствор для их закаливания, посуда или даже ледяная вода.
90 340
охлаждающая жидкость Скорость ходьбы в з/с
10% NaOH в воде (18°C) 1200
10% NaCl в воде (18°C) 1100
10% h3SO4 в воде (18C) 750
Вода (18°С) 600
Вода (25°С) 500
Масло 130
Вода (50°С) 100
Эмульсия масло-в-воде 70
Мыльная вода 30
Вода (75°С) 30
Быстрая ходьба в различных центрах
(для температуры ~ 600 С)


Приведенная характеристика прочности МАРТЕНСИТА связана, однако, с его очень серьезным недостатком - хрупкостью и ударной вязкостью.Кроме того, существует еще одно неопределяемое явление, связанное с закаливанием, — возникновение различных внутренних напряжений, вызванных быстрой ходьбой. Для снижения внутренних напряжений, а также снижения хрупкости стали и повышения ее упругости и ударной вязкости применяется процедура, называемая ОТПУСК. Он заключается в нагреве закаленного предмета до температур порядка 100-600°С. В зависимости от температуры и времени выдержки определенное количество МАРТЕНСИТА превращается в ЦЕМЕНТИТ. Благодаря этому значительно снижается результирующая хрупкости стали, но, к сожалению, хотя и в меньшей степени, снижается и ее твердость.

Вы находитесь на сайте http://www.platnerz.com

.

Классификация стали. Какие бывают стали и их применение?

Сталь, сплав железа и углерода, характеризуется широким спектром применения. Существует множество методов его классификации и деления. Свойства стали во многом зависят от состава и вида этого сырья. Так что не все они подходят для одних и тех же целей. Узнайте о различных типах стали и узнайте больше об их применении и специальном назначении.

Типы стали

Сталь твердая и прочная, но в то же время достаточно пластичная, что открывает большие возможности для обработки и использования.Чем больше углерода в сплаве, тем тверже материал. Однако уровень этого элемента не может превышать 2,06% — это верхний предел растворимости углерода в железе. Производство стали происходит на сталелитейных заводах и металлургических заводах. Они же и раздают. Оптовые торговцы сталью, такие как KKS Steel Sp. о.о. - здесь происходит дальнейшая обработка.

Сталь можно разделить по:

  • способу плавки,
  • химическому составу,
  • конструктивным элементам,
  • качеству,
  • методу обработки,
  • типу применяемой термической обработки,
  • 4 назначению
  • 4.

С точки зрения пользователей последний раздел является наиболее важным. По назначению сталь можно разделить на:

  • конструкционные стали,
  • инструментальные стали,
  • стали специального назначения.

Приборы, машины и их детали из конструкционной стали. Существует несколько подтипов этого типа металла, например, конструкционная сталь общего назначения, подшипниковая сталь, пружинная сталь, автоматическая сталь или азотированная сталь.Каждый из них имеет немного разные свойства и использование.

Инструментальная сталь используется не только для производства инструментов, но и, например, деталей для измерительных приборов. Мы различаем углеродистые инструментальные стали и легированные стали: для холодной обработки, для горячей обработки и для высокоскоростной работы. Углеродистая сталь используется, в частности, для изготовления осей, роторов, коленчатых валов, поршней, рычагов и винтов. Инструментальная сталь для горячих работ используется для изготовления различных видов штампов, пуансонов, штампов, штампов и экструзионного инструмента.Инструментальная сталь для холодной обработки является сырьем, используемым, например, для производства пневматических долот, пуансонов, долот, инструментов для холодной прокатки, штамповки и резки.

Специальная сталь - виды и назначение

Отдельной категорией являются стали специального назначения. Это сплавы с различными уникальными свойствами. К наиболее популярным видам стали специального назначения относятся: нержавеющая сталь

  • , сталь кислотоупорная
  • , сталь жаропрочная
  • , сталь износостойкая
  • , магнитная сталь
  • .

Сплавы этого типа содержат большое количество добавок и часто требуют сложной обработки. Однако они широко используются в промышленности, строительстве и на объектах быта. Из нержавеющей стали изготавливают кухонную утварь, столовые приборы и предметы домашнего обихода, а также промышленные установки и емкости для нефтепродуктов. С другой стороны, жаропрочная сталь используется для изготовления различных типов печей и паровых котлов.

.

Сталь NC11LV НЕ обычная | Дынные инструменты

Сталь NC11LV часть третья. НЕстандартная термообработка.

Химический состав:

  • 1,5-1,6% Уголь,
  • 11-12% хрома,
  • 0,6-0,8% Молибден,
  • 0,8-1,1% Ванадий.

«Термическая обработка этой стали не представляет особой сложности»:

"Закалка при 960 - 1030°С - масло/воздух, отпуск при 220 - 550°С, в улучшенном состоянии 60 HRC."

Сталь

, закаленная при отпуске (отжиг при температуре выше 150°С) начинает снижать свою твердость.Это вызвано уменьшением содержания углерода в мартенсите. Углерод, растворенный в мартенсите, отделяется и связывается с железом с образованием карбидов железа М 2 С и М 3 С (можно взять Fe 2 С и Fe 3 С).

При отпуске стали при температуре выше 200°С могут протекать следующие процессы, препятствующие снижению Твердости:

  • превращение остаточного аустенита в бейнит (не более 200-250°С для стали до 5% легирующих элементов),
  • превращение остаточного аустенита в бейнит (не более 450-520°С для высоколегированных хромистых сталей),
  • осаждение карбидов сплавов закалки мартенсита отпуска (500-600°С).

Многие слышали о т.н. Вторичная твердость. Он содержится в некоторых сталях, таких как HSS (высокоскоростной сталь).

Вторичная твердость - это увеличение твердости стали во время отпуска, вызванное преобразованием остаточного аустенита и упрочнением, вызванным выделением новых карбидов сплавов. Преобладающим механизмом в сталях HSS является выделение карбидов сплавов MC и M 2 C.

А NC11LV может иметь вторичную твердость?

Возможно, я вижу выше! Необходимыми условиями являются достаточно высокая температура аустенизации и адекватный отпуск.

По мере увеличения температуры аустенитизации стали NC11LV количество остаточного аустенита после закалки увеличивается. То же самое и со сталью D3 (в составе которой больше углерода, молибден заменен вольфрамом, меньше ванадия).

Это связано с большим количеством растворенного углерода и легирующих элементов в аустените. Чем богаче аустенит (углеродом и легирующими элементами), тем больше поля смещаются вправо на графике CTPc. Превратить аустенит в мартенсит во время закалки сложнее.Результат?

Все ниже и ниже твердость после закалки от все более и более высоких температур (> 1050 градусов С), потому что после закалки стали (закалки) в масле остается все больше и больше мягкого остаточного аустенита.

На этот раз хорошие новости: чем больше остаточного аустенита, больше углерода и молибдена, вольфрама, ванадия, тем выше будет получена твердость при отпуске до вторичной твердости. Аналогично в стали D3.

Вторичная твердость в высокохромистых (и высокоуглеродистых) сталях при отпуске при температуре выше 450°С может быть обусловлена:

  • преобразование остаточного аустенита в бейнит,
  • осаждение новых сплавов карбидов M 7 C 3 (Cr 7 C 3 ).

Высокохромистые стали достаточно Аустенитизировать при температуре выше 1020°С, быстро охладить (закалить) и отпустить. Конец описан во многих книгах.

Но, может быть, для стали NC11LV можно сделать больше?

И что? Ничего не вижу! Рисунок C) интересна кривая 4; рисунок D) кривая 3. Кроме того, необходимо смотреть на приведенные выше рисунки. При повышении температуры аустенитизации пик вторичной твердости смещается в сторону более высоких температур отпуска.Почему?

В стали NC11 (2% углерода, 12% хрома) имеется пик Вторичной Твердости при отпуске при температуре 500°С. А в стали NC11LV эта Вторичная Твердость непостоянна. Это вызвано молибденом и ванадием. Эти элементы, в основном связанные в Карбиды М 7 С 3 при аустенитизации, растворяются в аустените и не хотят слишком сильно образовывать карбиды при температурах ниже 500°С. Это связано с их малой «подвижностью» (низкая скорость диффузии ) при более низких температурах, только повышение температуры отпуска дает им стимул к участию в образовании карбидов сплавов.

Значительно повышенная температура аустенизации стали NC11LV приведет к значительному росту зерна и повышенной хрупкости! Оказывается, следя за временем аустенитизации, можно избежать значительного роста зерна:

Информации о выделении MC и M Alloy Carbides 2 C в стали NC11LV не нашел, поэтому смещение пика Вторичной Твердости при отпуске (после аустенизации при температурах выше 1050°С) может быть связано с выделением богат карбидами молибдена и ванадия.Ранее я предполагал, что сдвиг пика Вторичной Твердости в быстрорежущих сталях вызван тем же механизмом, что и в быстрорежущих сталях - выделением карбидов сплава МС и М 2 С. Так что точный механизм мне неизвестен, но метод работает.

Хорошо, но зачем?

В промышленности для повышения износостойкости и твердости при высоких температурах сталь НЦ11ЛВ подвергают азотированию. Результат: очень твердая и износостойкая поверхность. Как правило, твердость 55HRC стали NC11LV под азотированным слоем достаточна для хорошей работы инструмента.

А если кто-то хочет еще больше повысить износостойкость, но не хочет платить за азотирование? Предлагаю применить термическую обработку, описанную ниже. Результат: значительное увеличение стойкости к истиранию по сравнению с:

  • Закалка с низким отпуском
  • Закалка от температуры ниже 1050°С в сочетании с высоким отпуском.

Ха! Но работает ли это? Работает, уже проверено в дружественных закалочных установках.

В заключение.Как обеспечить износостойкость стали NC11LV выше стандартной:

Аустенитизация при 1080-1100°С,
Закалка в горячем масле (мин. 100°С, даже до 150-200°С),
трехкратный отпуск при 540-555°С.

Я рекомендую вам воспользоваться моими рекомендациями, благодаря которым вы сможете еще больше повысить износостойкость стали NC11LV (без необходимости азотирования или покрытия методом PVD).

Результат:

  • много мягкого аустенита: меньшие закалочные напряжения, меньшая склонность деталей к короблению, большая возможность правки детали (даже иногда руками),
  • более высокая стойкость к истиранию (несмотря на получение такой же твердости, как при низком отпуске или аустенизации при температурах ниже 1050°С),
  • более крупные карбиды растворяются, замещаются мелкими карбидами, отложившимися при высоком отпуске,
  • менее крупные карбиды = меньшая склонность к выкрашиванию режущей кромки инструмента.

В предлагаемой здесь термической обработке стали NC11LV есть и недостаток: сложно рассчитать точное время аустенизации крупных деталей, чтобы не вызвать чрезмерный рост зерна и снижение ударной вязкости (Toughness). Но если у кого-то крупные детали, у него на службе должен быть и закалочный станок.

Литература:

  • Berkowski, J. Borowski: Влияние структуры на эффекты азотирования хромистых ледебуритных сталей
  • Hryniewicz, T. Nykiel: КОЛЕБАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА КАРБИДОВ M7C3 В МЯГКОЙ ОТЖИГАННОЙ СТАЛИ NC11LV / D2
  • www.ножи.pl/форум
  • http://www.bohler-edelstahl.com/files/K110DE.pdf
  • Х. Леда: Отдельные металлоконструкции общего назначения WPP 1997
  • Характеристики стали, серия F, том I, Катовице, 1981 г.
  • Z. Głowacki: Превращения угля при аустенизации и отпуске высокохромистых инструментальных сталей с различным содержанием азота, содержащих 2% C и 12% Cr. Познань 1964
  • Эдуард Жмихорски: Инструментальные стали и термическая обработка инструментов.Варшава 1970
  • PN_EN_ISO_4957_2004
  • http://www.tppinfo.com/
  • http://www.interlloy.com.au/
  • З. Зурецкий: Новый взгляд на криогенную закалку стали
  • Под редакцией Ф. Штауба: Атлас микроструктур стали Электронный микроскоп, Катовице 1970
.

Смотрите также