Сталь

Сталь

Подробности

Сплав железа с углеродом называется сталью, если содержание углерода будет не более 1,7%. Как и в чугуне, кроме углерода, в стали всегда имеются следующие примеси: марганец, кремний, сера и фосфор.

Сталь имеет более высокие физико-механические свойства по сравнению с чугуном: ее можно закаливать, ковать, прокатывать; она имеет высокую прочность и значительную пластичность, хорошо обрабатывается резанием. В расплавленном состоянии сталь обладает достаточной жидкотекучестью для получения отливок.

Сталь с малым содержанием углерода (такую сталь раньше ошибочно называли железом) мягкая, не закаливается, обладает высокой пластичностью, хорошо сваривается, легко куется и прокатывается в горячем и холодном состоянии.

Классификация. Стали классифицируются по способу производства, методу изготовления, по химическому составу, по назначению и применению.

По способу производства различают сталь мартеновскую, бессемеровскую, томасовскую и электросталь.

Основными исходными материалами для получения стали является предельный чугун и стальной лом.

Чугун отличается от стали большим содержанием углерода, марганца, кремния, фосфора, серы, а поэтому процесс получения стали из чугуна сводится к понижению количества указанных примесей.

Сталь получают в конверторах (конструкция Г. Бессемера или Т. Томаса), мартеновских и электрических дуговых печах.

Сущность конверторного способа получения стали заключается в том, что через жидкий чугун, залитый в конвертор (сосуд грушевидной формы), снизу вдувается воздух, благодаря чему выгорают углерод и другие примеси чугуна. Готовый металл выливают в ковш и разливают в специальные формы, называемые изложницами.

Конверторный способ получения стали обладает рядом преимуществ: высокой производительностью (длительность плавки 30— 40 мин), компактностью и простотой устройства, отсутствием потребности в топливе для процесса. Поэтому стоимость конверторной стали невысока. Однако конверторная сталь не применяется для ответственных конструкций из-за повышенного содержания в ней азота, окислов железа и фосфора, ухудшающих ее качество.

Если вместо воздуха при продувке жидкого чугуна используется кислород, то получают сталь по качеству не ниже мартеновской.

Конверторная сталь применяется для изготовления проволоки, мелких строительных профилей, сварных труб, болтов, мягкой кровельной и листовой стали.

Качество мартеновской или конверторной стали зависит еще от того, будет ли она «спокойной» или «кипящей».

«Спокойная» сталь полностью раскислена (т. е. в стали нет окислов) в печи или в ковше марганцем, кремнием и алюминием и в изложнице затвердевает спокойно. Такая сталь применяется для ответственных конструкций (мостов, котлов), она не содержит газов и окислов железа, хорошо сваривается.

«Кипящая» сталь в печи или ковше раскисляется не полностью, поэтому при заливке и остывании ее в изложнице не прекращаются реакции раскисления, благодаря чему сталь бурлит от выделяющихся газов (окиси углерода).

Кипение в изложнице со свободным выходом газов способствует более полному удалению неметаллических включений (продуктов раскисления), поэтому пластичность кипящей стали выше, чем спокойной.

Кипящая сталь хорошо штампуется, поэтому она применяется для изготовления деталей глубокой вытяжкой, а также для изготовления сварных труб, листов, уголка, двутавровых балок, швеллеров. Эта сталь дешевле спокойной, но в ней могут содержаться растворенные газы (азот), имеются окислы железа, количество кремния небольшое; при сварке этой стали иногда могут возникать трещины.

По методу изготовления различают стали литые, кованые и катаные.

По химическому составу различают стали: низкоуглеродистую— с содержанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистую — с содержанием углерода от 0,25 до 0,6%, высокоуглеродистую — с содержанием углерода свыше 0,6%, легированную (специальную).

По назначению и применению различают машиностроительную (конструкционную) и инструментальную стали.

Таким образом, по приведенной классификации сталь может именоваться так: углеродистая машиностроительная горячекатаная мартеновская кипящая сталь.

Углеродистая сталь. По ГОСТ 380-57 выпускается углеродистая горячекатаная сталь обыкновенного и повышенного качества. Выплавляется она мартеновским или бессемеровским (конверторным) способом (лист и широкополосная сталь, фасонный и сортовой прокат — трубы, проволока, ленты). Эта сталь в зависимости от назначения и гарантируемых характеристик подразделяется на три группы.

Группа I — сталь, поставляемая по механическим свойствам (т. е. гарантируется определенный предел прочности, относительное удлинение и т. п.).

К этой группе относятся стали следующих марок: бессемеровская — марок БСт.О, БСт.Зкп, БСт.З, БСт.4кп, БСт.4, БСт.5, БСт.6; мартеновская — марок Ст.0, Ст.1, Ст. 2, Ст. Зкп, Ст.З, Ст.4, Ст.4а, Ст.5, Ст.6, Ст.7.

Группа II — сталь, поставляемая по химическому составу (т. е. завод-изготовитель поставляет сталь с определенным химическим составом).

К этой группе относятся следующие стали: бессемеровская — марок Б09кп, Б09, Б16кп, Б16, Б23, БЗЗ; мартеновская — марок М09кп, М12кп, М18кп, Ml8, М21, М26, М31, М44, М56.

Группа III — сталь повышенного качества, у которой гарантируются одновременно определенный химический состав и определенные механические свойства.

К этой группе относится только мартеновская сталь следующих марок: М09, М12, М16, М18а, М21а, М26а, М31а, М44а, М56а.

В марках.стали II и III групп цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента, дополнительный индекс «кп» в стали группы I и II — кипящая сталь. Сталь I и II групп может поставляться в полуспокойном состоянии с содержанием кремния 0,06—0,15%. В этом случае к обозначению марки стали в конце добавляется индекс «ис», например М18пс.

В стали, предназначенной для сварных конструкций, содержание кремния должно быть в пределах от 0,12 до 0,25%. Поэтому в заказе на поставку стали всегда имеется указание, что эта сталь предназначается для сварных конструкций. Способ производства обозначается так: буквой Б — бессемеровский, М — мартеновский. Например, маркировка БСт.5 обозначает бессемеровскую сталь обыкновенного качества.

По ГОСТ 1050-57 выпускается углеродистая качественная машиностроительная горячекатаная и кованая сортовая сталь размером до 250 мм, выплавляемая в мартеновских или электрических печах.

В зависимости от химического состава сталь подразделяется на две группы:

группа I—сталь с нормальным содержанием марганца (марки — 08кп, 08, Юкп, 10, 15кп, 15, 20кп, 20, 25, 30, 35 и т. д. до 85);

группа II — сталь с повышенным содержанием марганца (марки— 15Г, 20Г, ЗОГ, 40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г, 10Г2, 15Г2, 20Г2, 30Г2, 35Г2, 40Г2, 45Г2, 50Г2).

В марке стали двухзначные цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буква Г — повышенное содержание марганца, цифра после буквы Г — приблизительное содержание марганца в процентах.

Инструментальная углеродистая сталь. Это сталь высокоуглеродистая, хорошо поддается закалке. Она содержит углерода от 0,6 до 1,4%. После закалки и отпуска приобретает высокую твердость, и поэтому ее применяют для изготовления режущего инструмента. Марки углеродистой инструментальной стали обозначаются буквой У. Например, У8, У10, У8ГА и так далее; Цифры указывают содержание углерода в десятых долях процента. Сварка инструментальной стали затруднена и требует особых приемов.

Специальные стали. К специальным сталям относятся стали, в состав которых добавлены специальные легирующие элементы, придающие стали особые свойства, например повышенную прочность или вязкость, жаростойкость и другие.

В качестве легирующих элементов применяют хром, никель, вольфрам, молибден и др. К специальным сталям относят также те стали, в которых содержание марганца или кремния превосходит обычное содержание их в простых углеродистых сталях. В зависимости от рода специальной примеси сталь называется марганцовистой, никелевой, хромоникелевой и т. д.

Специальные стали подразделяются в зависимости от количества легирующих добавок на низколегированные (количество добавок не превышает 2,5%), среднелегированные (добавок от 2,5 до 10%), высоколегированные (добавок свыше 10%) и легированные инструментальные стали.

Низколегированные стали с малым содержанием углерода—до 0,35%—свариваются хорошо. Сварка высоколегированных сталей с высоким содержанием углерода затруднена и требует особых приемов сварки.

В нашей промышленности широко применяются специальные стали. В сварочной практике часто приходится сталкиваться со сваркой таких специальных сталей, как низколегированная молибденовая и хромомолибденовая сталь марок 15М, 20М, 15ХМ, низколегированная хромокремнемарганцевая сталь марок 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА, высоколегированные хромоникелевые нержавеющие стали и др.

Марки легированных сталей обозначаются средним числом содержания в них углерода в сотых долях процента. Первая буква маркировки обозначает повышенное содержание какого-то элемента, цифра после буквы — средний процент содержания этого элемента.

Буквы обозначают: Г — марганец, С — кремний, X — хром, Н — никель, В — вольфрам, М — молибден, Ф — ванадий, Ю — алюминий, К — кобальт, Д — медь, Т — титан. Например, сталь марки Х18Н12М2Т содержит в среднем хрома 17— 19%, никеля 12%, молибдена 2%, титана до 1 %.


Читайте также



Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

Газосварщик  

   
© ALLROUNDER