Промышленные стали

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
План лекции
Основы легирования
Улучшаемые и цементуемые стали
Автоматные стали
Рессорно-пружинные стали
Подшипниковые стали
Коррозионностойкие стали
Теплоустойчивые, жаропрочные, жаростойкие стали
Высокопрочные стали

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Взаимодействие лег.элементов с углеродом

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Влияние лег.элементов на критические точки стали

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Взаимодействие лег.элементов с железом

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Взаимодействие лег.элементов с железом

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Улучшаемые стали
Относятся стали среднеуглеродистые (0,3…0,5% С) низко- и среднелегированные
Свойства стали определяет высокая конструктивная прочность (надежность и долговечность)
Термическая обработка: полная закалка + высокий отпуск (улучшение)
Рабочая структура : сорбит отпуска

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Цементуемые стали
Относятся стали низкоуглеродистые (до 0,25% С) низко- и среднелегированные
Свойства стали определяет твердый поверхностный слой и вязкая сердцевина после т.о.
Термическая обработка: цементация (нитроцементация) + закалка + низкий отпуск

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Автоматные стали
Данные стали отличаются хорошей обрабатываемостью резанием и предназначены для изготовления деталей на станках – автоматах
Имеют повышенное содержание S, P или легированы Pb, Ca, Se
Маркировка: буква А, цифра С% в сотых долях
Буквы С и Ц после А указывают на свинец и кальций

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Рессорно – пружинные стали
Обладают высоким пределом упругости, пределом усталости при достаточной пластичности
Содержат 0,5…0,7 %С и легированы кремнием, хромом, ванадием, марганцем
Термическая обр. – полная закалка + средний отпуск
Рабочая структура после т.о. - троостит отпуска
С% Si% Mn% Cr% V%

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Подшипниковые стали
Обладают высокой твердостью (НRC 60…65), износостойкостью и контактной выносливостью
Содержат ≈1% С и легированы хромом
Маркировка: буквы ШХ и цифра среднее содержание Сr в десятых долях %
Термическая обработка – неполная закалка 840…860 0С, масло + низкий отпуск 150…170 0С
Рабочая структура: Мартенсит отпуска + Карбиды (Fe,Cr)3C

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Коррозионностойкие стали
Обладают высоким сопротивлением электрохимической коррозии
Бывают хромистые 10Х13, 20Х13, 30Х13, 40Х13, 12Х17, 15Х25Т и хромоникелевые 08Х18Н9Т, 12Х18Н9Т, 12Х21Н5Т, 04Х18Н10
Основной легирующий элемент – хром более 12%
Структура - аустенит

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Теплоустойчивые стали
Стали эксплуатируются в нагруженном состоянии при температуре < 600 0С в течении длительного времени
Углеродистые стали (котельные)
12К, 15К, 20К, 22К применяют при до 450 0С
Низколегированные стали
12ХМ, 12Х1МФ, 15Х1МФ, 25Х2М1Ф
применяют до 580 0С
Хромистые стали (Cr 5…13%)
15Х5, 15Х11МФ, 14Х12В2МФ, 40Х9С2 (сильхромы) применяют до 620 0С

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Жаропрочные стали
Стали способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при работе при высокой температуре (>600 0С)
Характеризуются: 1. условным пределом ползучести – напряжением, которое вызывает за установленное время при данной температуре заданное удлинение
2. пределом длительной прочности – напряжением, которое вызывает разрушение образца через заданный промежуток времени при постоянной температуре

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Жаропрочные стали
Основной путь повышения жаропрочности –создание в материалах крупнозернистой структуры с однородным распределением мелких упрочняющих фаз внутри зерен
Классификация жаропрочных сталей
Стали аустенитного класса применяют до 800 0С
С интерметаллидным упрочнением
10Х11Н20Т3Р, 10Х11Н23Т3МР (т.о.з.1080…11200С+с.700…7500С)
С карбидным упрочнением
45Х14Н14В2М, 40Х15Н7Г7Ф2МС (т.о.з.1050…12000С+с.600…8500С)
Сплавы на основе никеля (нимоники) применяют до 850 С, например, ХН77ТЮР, ХН65ВМТЮ спл. на основе никеля с лег.элементами хрома до20%, титана до2,8%, алюминия-0,55…5,5%

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Жаростойкие (окалиностойкие) стали
Стали , устойчивые к газовой коррозии
Окалиностойкость достигается введением в сталь Cr, Al, Si
Марки сталей: 15Х5, 15Х6СЮ (600…650 оС), 40Х9С2 (700…850 оС), 12Х17 (900 оС),
15Х25 (1050 оС),
ХН45Ю (1400 оС)-
Аустенитный спл.Fe-Ni-Cr-Al
СОДЕРЖАНИЕ ХРОМА
ОКАЛИНОСТОЙКОСТЬ, 0С

*
copyright КазачковО.В., ПетрГУ
Высокопрочные стали
стали с пределом прочности > 1500 МПа с определенным запасом вязкости разрушения КСU > 0,2 МДж/м2 ,К1с=45, 75, 150 МПа*м1/2
1. Среднеуглеродистые, комплексно – легированные низкоотпущенные стали
30ХГСН2А (хромансиль), 40ХГСН3ВА, 40ХН2СМА
Т.о. Закалка + низкий отпуск (180…200 0С)
2. Мартенситостареющие стали
03Н18К3М4Т, 03Н16К11М3Т2
Т.о. закалка 800..860 0С, воздух+старение 450…500 0С
3. Метастабильные аустенитные стали(TRiPстали)
25Н25М4Г, 30Х9Н8М4Г2С2
Т.о. закалка 1000..11000С+деформирование ε=80%при 450…6000С

*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Строительные стали; определение
Строительные стали – это конструкционные стали, применяемые для изготовления металлоконструкций и сооружений, а также железобетонной арматуры.
Содержат не более 0,22 – 0,28% углерода и небольшое количество недефицитных легирующих элементов.

*
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Примеры и маркировка по прочности
С235, С245, С255, С275, С285, С345-1, С345-2, С375-2, С345К, С390, С440, С390К, С390Т, С550, С590К.
Буквенные обозначения:
С – сталь строительная
К – вариант химического состава
Т – термическое упрочнение
Цифровое обозначение.
Гарантированный предел текучести в МПа.
Цифры 1, 2 указывают гарантии по ударной вязкости при -40 и -70 0С.