 |
Ii классификация и маркировка чугунов
|
|
|
|
Учебно-методическое пособие для выполнения контрольных работ по дисциплине «Основы сварочного дела»
(заочная форма обучения)
Классификация и маркировка сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов
2012 г
В производстве сварных конструкций используются различные стали и сплавы. Знание основ материаловедения очень важно при изучении дисциплин по специальности 150415 Сварочное производство.
Особое внимание в изучении дисциплины «Материаловедение» уделяется вопросам классификации и маркировки сталей, чугунов и различных сплавов. В пособии изложена систематизированная классификация основных металлических сплавов и их маркировка, приведены многочисленные примеры марок каждой группы сплавов, а также краткое описание и применение этих конструкционных материалов.
СОДЕРЖАНИЕ
I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ 3
II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ 9
III КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ 11
IV КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЦВЕТНЫХ СПЛАВОВ 14
ЛИТЕРАТУРА 19
I КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ
Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода.
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные стали (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
Углеродистые стали
Стали классифицируют по различным признакам. Рассмотрим следующие основные признаки:
1.1.1 Химический состав, содержание углерода в стали
1) Низкоуглеродистые стали – содержание углерода до 0,25%.
2) Среднеуглеродистые – содержание углерода составляет 0,25-0,60%.
3) Высокоуглеродистые – содержание углерода превышает 0,6%.
|
|
|
Назначение
По назначению углеродистые стали классифицируют на:
1) конструкционные, которые подразделяются на строительные - содержащие до 0,25% углерода и машиностроительные - содержащие углерода от 0,25 до 0,65%.
2) инструментальные - содержание углерода в них более 0,65%, предназначены для изготовления режущего, измерительного инструментов.
3) с особыми физическими свойствами - специальные - автоматные стали – это низкоуглеродистые стали, имеющие повышенное содержание серы и фосфора, хорошо обрабатываются на токарных станках- автоматах и полуавтоматах. Эти стали маркируются буквой «А» и цифрой, указывающей среднее содержание углерода в сотых долях процента:
Пример: А12- автоматная сталь, содержащая 0,12% С.
Качество
Качество стали в основном зависит от содержания вредных примесей: серы и фосфора. По этому признаку стали подразделяют:
1) стали обыкновенного качества, содержащие до 0,06% S и до 0,07% Р. Эти стали маркируются буквами «Ст».
2) качественные - содержит до 0,035% серы и до 0,035% фосфора.
В марках качественных сталей буквы перед цифрами отсутствуют.
Качественные стали маркируют следующим образом: в начале марки указывают содержание углерода:
а) в сотых долях процента для конструкционных сталей, содержащих до 0,65%С.
Например: 60сп. – сталь углеродистая, конструкционная, качественная, спокойная, содержит 0,60%С.
б) в десятых долях процента для углеродистых инструментальных сталей, которые дополнительно маркируются буквой «У»
Например: У7 – углеродистая, инструментальная, качественная сталь, спокойная (все инструментальные стали хорошо раскислены) содержащая 0,7% углерода.
3) высококачественные - до 0,025% серы и до 0,025% фосфора.
В конце марки ставится буква «А».
Степень раскисления
Раскисление – это процесс удаления из жидкого металла кислорода.
Сталь раскисляют алюминием, марганцем, кремнием.
|
|
|
По степени раскисления существуют:
1. Спокойные стали, т. е. полностью раскисленные; такие стали обозначаются буквами «сп» в конце марки.
2. Кипящие стали, плохо раскисленные, маркируются буквами «кп».
3. Полуспокойные стали, занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими; обозначаются буквами «пс».
1.1.5 Способы выплавки стали (для сталей обыкновенного качества)
1. Мартеновский способ выплавки – в начале марки указывают букву «М».
2. Конвертный способ – в марке присутствует буква «К».
3. Бессемеровский способ – буква «Б».
4. Электрический способ – буква «Э» - электросталь.
1.1.6 Группы поставки гарантии свойств и качества (для сталей обыкновенного качества)
1. Сталь группы А – поставляется потребителям по механическим свойствам, без уточнения химического состава. Стали этой группы маркируются буквами «Ст» и цифрами 0,1,2,3,4,5,6.Цифра означает номер марки и содержание углерода в десятых долях процентов.
2. Сталь группы Б – поставляется потребителям с гарантируемым химическим составом. Химический состав во многом зависит от способа выплавки стали. Если в марке стали присутствует одна из букв (М, К, Б) значит это сталь группы Б – гарантированы химические свойства.
3. Сталь группы В – с гарантированными механическими свойствами и химическим составом. Их маркируют индексом В.
1.1.7 По содержанию в стали марганца (для качественных и высококачественных сталей)
I группа - с нормальным содержанием марганца (Mn)
II группа – с повышенным содержанием марганца (Mn) (в конце присутствует буква «Г»).
Примеры расшифровок марок углеродистых сталей
Ст 2 – низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, обыкновенного качества, группа А – гарантированы механические свойства, содержит 0,2%С.
ВМСт5– среднеуглеродистая сталь, конструкционная, машиностроительная, обыкновенного качества, группы В – гарантированы механические и химические свойства, мартеновский способ выплавки, 0,5%С.
У7А – высокоуглеродистая, инструментальная, высококачественная, с нормальным содержанием марганца, 0,7%С.
08кп- - низкоуглеродистая, конструкционная, строительная, качественная, кипящая, с нормальным содержанием марганца, 0,08%С
А12 – низкоуглеродистая, специальная автоматная, качественная, 0,12%С.
|
|
|
Легированные стали
Элементы, специально вводимые в сталь в определенных количествах с целью изменения ее строения и свойств, называются легирующими элементами. Стали, в которые добавляют легирующие элементы, называются легированными.
Легирующие элементы, входящие в состав стали, обозначают русскими буквами.
А - азот
Б - ниобий
В - вольфрам
Г - марганец
Д – медь
Е - селен
К - кобальт
М - молибден
Н - никель
П - фосфор
С - кремний
Р - бор
Ф – ванадий
Ю – алюминий
Т – титан
Ц – цирконий
Ч – редкоземельные металлы
Для легированных сталей принята следующая классификация:
Содержание легирующих элементов
а) Низколегированные стали – суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%.
б) Среднелегированные стали; в их состав суммарно входят от 2,5 до 10% легирующих элементов
в) Высоколегированные, которые содержат свыше 10% легирующих элементов
Назначение
а) Конструкционная сталь – содержащая до 0,65% углерода.
б) Инструментальная сталь – содержит углерода 0,70% до 1,2%.
в) С особыми химическими и физическими свойствами. К этой группе относятся стали, содержащие хотя бы один легирующий элемент, но свыше 10%.
Качество
а) Качественные стали
б) Высококачественные – в конце марки указывается буква “А”
Первые цифры в маркировке легированных сталей указывают среднее содержание углерода (если однозначная цифра – в десятых долях, если двухзначная цифра – то в сотых долях процента).
Если цифра перед буквами отсутствует, то содержание углерода приблизительно равно 1%.
Буквы указывают на присутствие того или иного легирующего элемента. Цифры, идущие после букв указывают среднее содержание данного легирующего элемента. Если содержание элемента равно ~ 1%, то цифра отсутствует.
Например:
7ХФ - низколегированная сталь; инструментальная, качественная; содержит 0,7%С; 1% хрома; 1% ванадия.
ХВСГ – среднелегированная сталь, инструментальная, качественная, содержит 1%С, 1% хрома; 1% вольфрама; 1% кремния; 1% марганца.
|
|
|
12Х18Н9Т - высоколегированная сталь; с особыми химическими свойствами (жаростойкая), качественная; содержит: 0,12%С, 18% хрома; 9% никеля, 1% титана.
38ХНЗМФА – среднелегированная сталь, конструкционная, высококачественная, содержит: 0,38% С, 1% хрома; 3% никеля, 1% молибдена, 1% ванадия.
Отдельные группы легированных сталей маркируют несколько иначе:
Шарикоподшипниковые стали маркируют буквами «ШХ», после которых указывают содержание хрома в десятых долях процента.
Например: ШХ6 – низколегированная шарикоподшипниковая сталь, инструментальная, качественная, углерода до 1%, хрома- 0,6%
Быстрорежущие стали (сложнолегированные) ГОСТ 19265-73 обозначают буквой «P» (от англ. Rapid- быстрый), цифра стоящая за ней, показывает среднее содержание вольфрама - основного легирующего элемента. Среднее содержание углерода и хрома во всех быстрорежущих сталях составляет соответственно 1% и 4%, поэтому в марке оно не указывается. Содержание остальных легирующих элементов указывается, как обычно, в цифрах, стоящих за их буквенным обозначением.
Например: Р9К10 – высоколегированная, инструментальная, быстрорежущая сталь, качественная; содержащая 1% углерода, 9% вольфрама; 10% кобальта, 4% хрома
II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Чугуны содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве.
В зависимости от состояния углерода в чугуне различают:
2.1 Белый чугун – весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C. Имеет высокую твердость и хрупкость, практически не поддается обработке резанием, поэтому в машиностроении практически не применяется.
2.2 Серый чугун (ГОСТ 1412- 85) – имеет пластинчатую форму графита. Характеризуется низкими механическими свойствами при растяжении, высокой прочностью и твердостью на сжатие, хорошей жидкотекучестью, хорошо обрабатывается резанием, обладает хорошими антифрикционными свойствами.
Серый чугун маркируют буквами «СЧ» и цифрой, обозначающей сопротивление при испытаниях на растяжение (σ В в МПа)
Например: СЧ10 – серый чугун, предел прочности при растяжении – 100 МПа.
2.3 Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293 -85) имеет шаровидный графит. Этот чугун получают путем модифицирования серого чугуна, т.е. перед разливкой в него вводят магний в количестве до 0,5%.
Высокопрочный чугун имеет высокую коррозионную стойкость, жаростойкость, хорошие антифрикционные и литейные свойства, легко обрабатывается.
Маркируют высокопрочный чугун буквами «ВЧ» и цифрой, характеризующей величину временного сопротивления.
|
|
|
Например: ВЧ70 – высокопрочный чугун, предел прочности при растяжении 700 МПа.
2.4 Ковкий чугун (ГОСТ 1215- 85) графит имеет хлопьевидную форму. Получают из белого чугуна путем графитизирующего отжига (томление).
Маркируют ковкие чугуны буквами «КЧ» и цифрами. Первая цифра обозначает предел прочности при растяжении, а вторая – относительное удлинение(%).
Например: КЧ 45- 6 – ковкий чугун, предел прочности при растяжении 450 МПа, относительное удлинение – 6%.
2.5 Легированные чугуны. Свойства чугуна можно улучшить легированием, вводя в его состав хром, кремний, алюминий, никель, марганец, медь. Применяются износостойкие, жаростойкие, жаропрочные, коррозионностойкие и антифрикционные чугуны.
Износостойкие
Обозначают буквами «ИЧ» и маркируют по содержанию легированных элементов, как стали.
Например: ИЧХ12Г5- износостойкий чугун, содержание хрома - 12%, марганца – 5%.
Жаростойкие чугуны – легируют хромом, кремнием, алюминием.
Например: ЖЧХ -1,5 – жаростойкий чугун, содержание хрома 1,5%.
Коррозионно-стойкий чугун легируют хромом, никелем, медью, молибденом, кремнием.
Например: ЧНХТ.
Антифрикционные чугуны (ГОСТ 1585 -79) – получают из серого (АЧС), высокопрочного (АИВ) и ковкого (АЧК) чугунов, которые легируют хромом, медью, никелем, титаном.
Например: АЧК2 – антифрикционный ковкий чугун, порядковый номер сплава -2.
|
|
|
