Область сталей и чугунов на диаграмме

Сплавы, содержащие от 0 до 0,8 % С, называются доэвтектоидными сталями, 0,8 % С - эвтектоидными и от 0,8 до 2,14 % С - заэвтектоидными.

Сплавы, содержащие более 2 % С, в которых весь углерод находится в виде цементита, называются белыми чугунами: доэвтектическими при содержании от 2 до 4,3 %, эвтектическими при 4,3 % С и заэвтектическими от 4,3 до 6,67 % С.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА УГЛЕРОДИСТЫХ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

 

 

Углеродистые стали подразделяются на стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-71) и качественные стали (ГОСТ 1050-60). В сталях обыкновенного качества количество вредных примесей повышенное (серы до 0,06 %, фосфора до 0,08 %). В качественных сталях допускается содержание серы не более 0,04 %, фосфора 0,035... 0,040 %.

Углеродистые стали обыкновенного качества. По ГОСТ 380— 71 углеродистые стали обыкновенного качества делятся на три группы: А, Б и В.

Сталь изготовляют следующих марок: группа А: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6; группа Б: БСт0, БСт1, БСт2. БСт3, БСт4, БСт5, БСт6; группа В: ВСт1, ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Буквы «Ст» означают сталь, цифры от 0 до 6 - условный номер марки. Группу стали обозначают буквами Б и В (группа А в обозначении марки не указывается).

Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3, 4 по степени раскисленности изготовляют кипящей, полуспокойной и спокойной; сталь с номерами 5 и 6 - полуспокойной и спокойной.

Для обозначения степени раскисления после номера марки добавляют буквы: кп - сталь «кипящая», пс - сталь «полуспокойная», сп - сталь «спокойная».

Для обозначения категории стали к обозначению марки добавляют в конце номер категории. Первую категорию в обозначении марки не указывают.

Например, марку стали ВСт4пс2 следует расшифровать так: сталь обыкновенного качества, группы В, полуспокойная, второй категории.

Для обозначения полуспокойной стали с повышенным содержанием марганца в марке после номера ставят букву «Г» (например, Ст3Гпс).

Стали группы А имеют гарантированные механические свойства (σ_В, σ_Т, δ). Прочностные свойства стали с повышением номера марки увеличиваются, а пластичность понижается. В табл. 1 приведены характеристики нескольких марок сталей группы А. ГОСТ 380-71 предусматривает минимальное значение σ_Т и δ в зависимости от толщины заготовки. В табл. 1 приведены допускаемые пределы колебания этих показателей для заготовки различной толщины.

Стали группы Б поставляются с нормируемыми показателями по химическому составу. В табл. 1 приводится несколько марок сталей группы Б. В сталях группы Б дополнительно к указанным в табл. 1 элементам допускается содержание Cr, Ni, Сu не более 0,3 % каждого.

 

Состав и свойства некоторых углеродистых сталей по ГОСТ 380-71 и ГОСТ 1050-74

Таблица 1

 

* Сталь в улучшенном состоянии.

 

Стали группы В поставляются с нормируемыми механическими свойствами и химическим составом. Стали группы В имеют такие же механические свойства, как и стали группы А.

Основные соображения, которыми следует руководствоваться при выборе стали следующие. Для изделий, при изготовлении которых материал не подвергается термическому воздействию, следует выбирать сталь группы А, так как свойства материала в изделии будут соответствовать нормам ГОСТ.

Если изготовление детали связано с тепловым воздействием (горячая ковка, термообработка), то для установления режима обработки необходимо знание состава стали. Свойства материала в изделии во многом будут зависеть от режима обработки. Для изготовления таких деталей рекомендуется выбирать сталь группы Б.

В случае изготовления изделий методом сварки (свариваемость и свойства металла около шва во многом зависят от режима сварки) нужно знать состав стали. Свойства металла вдали от зоны теплового воздействия при сварке соответствуют свойствам исходного металла. Поэтому для изготовления изделий сваркой рекомендуется использовать стали группы В.

 

Задачи

№ 1. Завод изготовляет на токарных станках болты. Какую сталь для этих деталей следует использовать, если требуемая прочность σ_В ≥  48 кГ/мм²?

 

О т в е т: 1) БСт5; 2) Ст5сп.

 

По ударной вязкости и порогу хладноломкости спокойные стали значительно лучше кипящих. Важно отметить, что назначение сталей обыкновенного качества весьма многообразно: от строительных и малонагруженных конструкций неответственного назначения (Ст1, Ст0, БСт0 и др.) до средненагруженных деталей типа крюков кранов, осей, валов, крепежных деталей (Ст5, ВСт5, Ст6 и др.). Детали из стали БСт6 могут быть подвергнуты дополнительному значительному упрочнению термической обработкой.

 

№ 2. Какую сталь следует использовать для изготовления защитных кожухов электродвигателей методом глубокой штамповки?

 

Ответ: 1) Ст1кп; 2) БСт1; 3) ВСт3.

 

 

№ 3. Какую сталь следует использовать для металлоконструкции, изготавливаемой сваркой, чтобы обеспечить σ_В = 38 кГ/мм²?

 

О т в е т: 1) Ст5; 2) БСт3; 3) ВСт3.

Большое количество углеродистых сталей используется для специального назначения: для изготовления мостов (М16С, Ст3-мост), судовых корпусов (Ст1С, Ст2С, Ст4Ф и т. д.), деталей топок (Ст3т), котлов (Ст3к), железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов и т.д. Специфические требования, предъявляемые к материалам подобного назначения, оговариваются ГОСТ и техническими условиями.

К сталям специального назначения относятся также автоматные стали с повышенным содержанием серы (0,15... 0,3 %) и фосфора (0,05... 0,15 %). Химический состав и механические свойства автоматных сталей определяются ГОСТ 1414-54.

Из-за повышенного содержания S и P в сталях при обработке их резанием образуется хрупкая стружка, вследствие этого обеспечивается повышение скорости резания и улучшается качество поверхности изделий, особенно при нарезке резьбы.

В марке автоматной стали на первом месте стоит буква А, далее следует двухзначное число, характеризующее содержание углерода в сотых долях процента (А12, А20, А30). В автоматной стали марки А40Г содержится повышенное количество марганца. Автоматные стали используются для изготовления неответственных деталей на станках-автоматах, так как пластичность и вязкость этих сталей низкая. Для улучшения обрабатываемости резанием в автоматную сталь добавляют также присадку свинца (0,15... 0,3 %).

К сталям специального назначения можно отнести сталь 55ПП, содержащую 0,55 % С. Она характеризуется низкой прокаливаемостью. Эта сталь применяется для шестерен, подвергаемых закалке ТВЧ при глубинном нагреве.