Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Классификация легированных ст алей.
Легированные стали классифицируют по структуре в равновесном состоянии, по структуре после охлаждения на воздухе, по количеству легирующих элементов и по назначению. По равновесной структуре стали делятся на доэвтектоидные с избыточным ферритом в структуре, эвтектоидные с перлитной структурой, заэвтектоидные с избыточными карбидами и ледебуритные стали, в структуре которых присутствуют первичные карбиды, выделившиеся из жидкой стали. Последнее обстоятельство объясняется тем, что легирующие элементы сдвигают влево точки S, Е диаграммы железо - углерод. Поэтому граница между перечисленными сталями проходит при меньшем содержании углерода по сравнению со значениями, указанными на диаграммеFe - Fe3C. Учитывая, что некоторые элементы резко сужают или расширяют область -железа, кроме этих групп сталей различают аустенитные и ферритные стали, Углеродистые стали бывают первых трех классов. По структуре после охлаждения на воздухе различают: перлитные стали, характеризующиеся низким содержанием легирующих элементов и соответственно невысокой устойчивостью переохлажденного аустенита; мартенситные стали со средним содержанием легирующих элементов и, соответственно, высокой устойчивостью аустенита, и аустенитные стали, содержащие большое количество легирующих элементов и сохраняющие аустенитную структуру при комнатной температуре. По количеству легирующих элементов различают низколегированные стали, содержащие до 2,5 % легирующих элементов, средне легированные - от 2,5 до 10 % и высоколегированные стали, содержащие более 10 % легирующих элементов. По назначению различают три группы сталей: конструкционные (машиностроительные и строительные), инструментальные (штамповые, для режущего и мерительного инструмента) и стали, с особыми физическими и химическими свойствами (коррозионностойкие, жаропрочные, электротехнические, магнитные и др.). 12.4. Общие принципы обозначения конструкционных легированных сталей. В России принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определенное сочетание букв и цифр. Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита: Х – хром, Н – никель, В – вольфрам, М – молибден, Ф – ванадий, Т – титан, Ю – алюминий, Д – медь, Г – марганец, С – кремний, К – кобальт, Ц – цирконий, Р – бор, Б – ниобий. Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце марки – то, что сталь высококачественная. Легированные стали выплавляются как качественные (не более 0,035 % S и 0,035 % Р), высококачественные (не более 0,025 % S и не более 0,025 % Р) и особо высококачественные с обозначением буквы Ш или АШ в конце марки (не более 0,025 % S и не более 0,015 % Р)
Для конструкционных марок стали первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание легирующего элемента больше 1 %, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. Если содержание легирующего элемента около 1 % или меньше, то после соответствующей буквы цифра не ставится. В качестве основных легирующих элементов в конструкционных сталях применяют хром до 2 %, никель 1 –4 %, марганец до 2 %, кремний 0,6 – 1,2 %. Такие легирующие элементы, как Мо, W, V, Ti, обычно вводят в сталь в сочетании с хромом и никелем с целью дополнительного улучшения тех или иных физико-механических свойств. В конструкционных сталях эти элементы обычно содержатся в следующих количествах, %: Мо 0,2 – 0,4; W 0,5 – 1,2; V 0,1 – 0,3; Ti 0,1 – 0,2.,В 0,002-0,005. Для некоторых групп сталей принимают дополнительные обозначения. Марки автоматных сталей начинаются с буквы А, котельных – с буквы К, подшипниковых – с буквы Ш, электротехнических – с буквы Э, магнито-твердых – с буквы Е. При маркировке электротехнических сталей (1211, 1313,2211 и т.д.) первая цифра обозначает класс по структурному состоянию и виду прокатки, вторая – содержание кремния, третья – потери на гистерезис, четвертая – группу по основной нормируемой характеристике. Вместе три первые цифры означают тип стали, а четвертая – порядковый номер этого типа стали. Марки стали для строительных конструкций обозначают С235, С245, С255, С345, С590К и т.д., где буква С означает, что сталь строительная, цифры – предел текучести, а буква К, ОК – вариант качества стали: качественная, обыкновенного качества. Если в конце обозначения стоит буква Д, это значит, что сталь дополнительно легирована медью в количестве 0,15 – 0,30 %.
В конце обозначения марок особо высококачественных сталей могут стоять буквы, показывающие способы ее дополнительного переплава. Буквы ВД означают, что с целью улучшения качества сталь была подвергнута вакуумно-дуговому переплаву, буква Ш – электрошлаковому, ПД – плазменно-дуговому, ВИ – вакуумно-индукционной выплавке. Нестандартные легированные стали, выпускаемые заводом «Электросталь», обозначают сочетанием букв ЭИ (электросталь исследовательская) или ЭП (электросталь пробная). Легированную сталь, выпускаемую Златоустовским металлургическим заводом, маркируют буквами ЗИ, заводом «Днепроспецсталь» – ДИ. Во всех случаях после сочетания букв идет порядковый номер стали. После освоения марки металлургическими и машиностроительными заводами условные обозначения заменяют общепринятой маркировкой, отражающей химический состав стали. Литейные стали маркируют по той же системе, как и деформируемые, но в конце марки ставится буква Л. Примеры: 30ХГСА –высококачественная легированная конструкционная сталь, содержащая 0,32–0,39% углерода, 1,0 – 1,4 % хрома, 0,8 – 1,1% марганца, 1,1-1,4% кремния. С345Д -- строительная сталь с пределом текучести 345МПа, содержащая дополнительно 0,15 – 0,30% меди. ЭИ 417 -- легированная сталь, выпускаемая заводом «Электросталь». Принципы маркировки сталей по Евронормам и по стандартам зарубежных стран приведены в приложении 1. Конструкционные стали. Общая характеристика Конструкционные стали должны обладать высоким комплексом механических свойств, а не одной какой-либо характеристики; обеспечивать длительную и надежную работу конструкции в условиях эксплуатации. Материалы, идущие на изготовление конструктивных элементов, деталей машин и механизмов, должны наряду с высокой прочностью и пластичностью хорошо сопротивляться ударным нагрузкам, обладая запасом вязкости. При знакопеременных нагрузках конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением усталости, а при трении - сопротивлением износу. Во многих случаях необходимо сопротивление коррозии. Учитывая, что в деталях всегда имеются дефекты, являющиеся концентраторами напряжений, конструкционные материалы должны обладать высоким сопротивлением хрупкому разрушению и распространению трещин. Помимо высокой надежности и конструктивной прочности конструкционные материалы должны иметь высокие технологические свойства - хорошие литейные свойства, обрабатываемость давлением, резанием, хорошую сваривае –мость. Конструкционные материалы массового производства должны быть дешевы и не должны содержать дефицитных легирующих элементов. Из всех материалов, применяемых в настоящее время и прогнозируемых в будущем, только сталь позволяет получать сочетание высоких значений различных механических характеристик и хорошую технологичность при сравнительно невысокой стоимости. Поэтому сталь является основным и наиболее распространенным конструкционным материалом. Легирование позволяет повысить уровень механических свойств. Основными преимуществами легированных конструкционных сталей перед углеродистыми являются более высокая прочность за счет упрочнения феррита и большей прокаливаемости, меньший рост аустенитного зерна при нагреве и повышенная ударная вязкость, более высокая прокаливаемость и возможность применения более мягких охладителей после закалки, устойчивость против отпуска за счет торможения диффузионных процессов. Отпуск при более высокой температуре дополнительно снижает закалочные напряжения. Легированные стали обладают более высоким уровнем механических свойств после термической обработки. Поэтому детали из легированных сталей, как правило, должны подвергаться термической обработке.
Различают следующие виды конструкционных сталей: 1) углеродистые, в том числе автоматные стали; 2) строительные; 3) машиностроительные (цементуемые и улучшаемые); 5) высокопрочные; 6) рессорно-пружинные; 7) подшипниковые; 8) износостойкие, 9) инструментальные, 10) судостроительные стали. 12.5.2 Низколегированные строительные ст али Стали для металлических строительных конструкций- мостов, газо и нефтепроводов, вагоностроения, сельскохозяйственного машиностроении, корпусов судов в судостроении и т.д. составляют ~ ¼ всего производства металла. Строительная сталь – это низкоуглеродистая сталь с содержанием углерода: 0,1-0,25 %. По сравнению с углеродистыми сталями более высокая прочность строительных низколегированных сталей достигается упрочнением феррита за счет легирования сравнительно малыми количествами кремния и марганца, а также хрома, никеля, меди и некоторых других элементов. Свариваемость. Детали строительных конструкций обычно соединяют сваркой. Поэтому основным требованием к строительным сталям является хорошая свариваемость. Это означает, что сталь при сварке не должна давать горячих и холодных трещин и свойства сварного соединения (металла шва и зоны термического влияния) не должны существенно отличаться от свойств основного металла. Она проверяется испытаниями после сварки специальных образцов. С точки зрения металлургии дуговая, контактная, точечная электросварки заключаются в расплавлении и быстрой кристаллизации стали - почти закалке из расплава. Неодинаковое тепловое расширение зоны сварки создает высокие сварочные напряжения в шве и около него - и во время кристаллизации, и после охлаждения. Склонность стали к образованию горячих и холодных трещин зависит от содержания углерода. Горячие трещины образуются в сварном шве в период кристаллизации. Образованию горячих трещин способствует расширение интервала кристаллизации металла шва. Интервал кристаллизации растет с увеличением содержания углерода. Риск растет пропорционально сумме серы и фосфора. При охлаждении протекает процесс распада аустенита, сопровождающийся объемными изменениями.
Металл шва и околошовной зоны нагревается значительно выше критических точек. Быстро остывающий шов (а также нагревавшаяся вплоть до точки плавления околошовная зона) могут «подкаливаться»: после охлаждения в структуре появится хрупкий мартенсит. В такой охрупченной зоне сварочные напряжения вызывают холодные трещины. Чем больше углерода в стали, тем устойчивее аустенит и больше вероятность образования мартенсита, выше его хрупкость и тем значительнее объемные изменения. Поэтому чем больше углерода, тем больше опасность образования холодных трещин и хуже свариваемость. По результатам испытаний многих марок стали влияние углерода и легирующих элементов на свариваемость оценивают через обобщенный показатель - углеродный эквивалент (СЕ): количество углерода в нелегированной стали, у которой свариваемость такая же, как и у данной легированной. Так, для строительных сталей (в ГОСТ 27772) углеродный эквивалент вычисляется по составу [%(масс.)] как СЭ = С + Мn/6 + Si/24 + Сr/5 + Ni/40 + Сu/13 + V/14 + Р/2 Сварка не требует специальных мер (подогрева конструкции и т.п.), если углеродный эквивалент Сэ < 0,49% для строительной стали класса С390 (с нормой предела текучести σ02 > 390 МПа). Для более прочных, микролегированных сталей: С Э = С + Мn/6 + (Сr + Мо + V +Тi)/5 + (Ni + Сu)/15 и допускается Сэ < 0,37%. Свариваемость в значительной степени определяется технологией и видами сварки. Стали подвергаемые дуговой сварке можно подразделить на 3 группы по свариваемости: 1). Свариваемые без ограничения (сварка производится без подогрева и последующей термической обработки соединений,СЕ≤0,35) 2). Ограниченно свариваемые (сварка возможна при подогреве 100-120°С и последующей термической обработке сварных соединений, СЕ= 0,35-0,60) 3). Стали, как правило не применяемые для сварных конструкций (СЕ > 0,60) Лишь в редких случаях есть возможность термической обработки швов (или конструкции в целом) после сварки. Чтобы шов и прилегающая зона термического влияния не оказались мягче основного металла, сталь средней и высокой прочности при сварке все-таки должна подкаливаться, но не на мартенсит, а на более вязкую структуру - такую же, как в основном металле (например, бейнит). Тогда цель легирования - сбалансировать состав, обеспечивающий и свариваемость, и прокаливаемость. Так, в микролегированной стали наночастицы карбонитридов (Тi, Nb, V) страхуют зону термического влияния: от роста зерна (при сварке) и от старения (впоследствии). Околошовная зона, претерпев высокий нагрев и медленное охлаждение, обычно более хладноломка, чем основной металл. Поэтому для толстого листа ответственного назначения есть сдаточное испытание на охрупчивание при сварке. Наварив на лист валик металла, испытывают вырезанный около шва образец на ударную вязкость при заданной низкой температуре (ударная вязкость в зоне термического влияния).
В зависимости от назначения строительные стали поставляются в соответствии с различными спецификациями. Например, есть ГОСТы на строительные стали (ГОСТ 19281 -89),мостовые стали (ГОСТ 6713 – 91), арматурные стали (ГОСТ 5781- 82), судостроительные стали (ГОСТ 5521 – 93) и т.д. Строительные углеродистые стали обыкновенного качества марок Ст 2, Ст 3 имеют предел текучести 0,2 = 240 МПа, При содержании 1,5 % Мn и 0,7 % Si предел текучести увеличивается до 360 МПа, т. е. в 1,5 раза. Целесообразно использовать стали с повышенной прочностью для строительных конструкций; наибольший эффект от снижения веса конструкции достигается при 2-3 кратном приросте прочности. При дальнейшем упрочнении эффективность от применения таких сталей снижается. Однако эффект от использования стали с более высокой прочностью будет тогда, когда удорожание стали перекроется экономией металла в результате снижения веса конструкции. При этом необходимо учитывать затраты на легирование и на изготовление проката (энергоемкость производства). К низколегированным строительным сталям для строительных конструкций относятся стали марок 14Г2, 17ГС, 14ХГС, 10ХСНД и 15ХСНД. Стали 10ХСНД и 15ХСНД, содержащие никель и медь, работает в конструкциях при температурах до -60 °С без перехода в хрупкое состояние. Кроме того, введение этих элементов увеличивает коррозионную стойкость стали в атмосферных условиях. Но относительная экономия стоимости при замене горячекатаной стали ВСт3сп на сталь 10ХСНД (закалка + отпуск) будет при экономии металла не менее 50%. Достижения при создании сталей с высокими прочностными и вязкими свойствами связаны с развитием микролегирования. В большинстве случаев микролегированные стали разрабатывались в комплексе с новыми технологиями на прокатном переделе. Введение в стали небольших добавок ванадия и ниобия (до 0,05- 0,1 %) совместно с азотом (0,015-0,025 %) обеспечивает дополнительное упрочнение за счет образования карбонитридов этих элементов и измельчения зерна. Эти элементы по- разному влияют на процессы структурообразования. Ниобий эффективен на всех стадиях прокатного передела при контроле за ростом зерна аустенита при нагреве, при протекании процессов рекристаллизации, γ→ α превращении и дисперсионном упрочнении. Ванадий оказывает слабое влияние на рост зерна и кинетику рекристаллизации аустенита. Поэтому его целесообразно использовать одновременно с другими микродобавками (титаном и ниобием). К сталям такого типа относятся низколегированные стали марок 14Г2АФ, 17Г2АФБ и другие с 0,2 = 450 МПа после нормализации. Уровень прочностных свойств стали обуславливается действием нескольких механизмов упрочнения (легирование твердого раствора, наличие дисперсных частиц второй фазы и перлита, повышение плотности дислокаций и измельчение зерна). Из всех механизмов упрочнения только измельчение зерна одновременно снижает склонность стали к хрупкому разрушению. Исключение составляют такие легирующие элементы как никель и марганец так как они понижают температуру фазового превращения. Из-за высокой стоимости никель вводится в строительные стали в небольших количествах, в отличии от марганца, который содержится в повышенных количествах. Увеличение предела текучести на 10Н/мм² приводит в зависимости от механизма упрочнения к изменениям температуры перехода стали в хрупкое состояние. (табл.12.1)
Т а б л и ц а 12.1 Влияние увеличения предела текучести стали на 10Н/мм² под влиянием разных факторов на изменение температуры перехода стали в хрупкое состояние.
Такие стали используют в строительстве и машиностроении в виде листов, сортового фасонного проката для изготовления сварных конструкций без дополнительной термической обработки. Более эффективное измельчение зерна в феррито- перлитных сталях достигается при применении нормализации или термомеханической обработке. После термомеханической прокатки не происходит снижения прочностных характеристик. Поэтому стали, подвергаемые термомеханической прокатке имеют более низкое содержание углерода и лучшую свариваемость. Согласно литературным данным комплекс высоких механических свойств микролегированной стали 12ГСБ (sв =540МПа;s0,2 =390МПа;d5 = 24%; KCV = 60Дж/см2 ;Т = -50°С) обусловлен большим влиянием зернограничного упрочнения (его вклад составляет 41%). В таблицах 12.2 и 12.3 приведены требования к сталям для строительных конструкций (ГОСТ 19281-89) и перечислены типичные стали, удовлетворяющие этим требованиям.
Та б л и ц а 12.2. Требования к свойствам строительных сталей.
По величине предела текучести стали подразделяются на три группы: стали обычной прочности (С235-С285), стали повышенной прочности (С315-С375), стали высокой прочности (С390-С590) Та б л и ц а 12.3. Требования к свойствам листовых строительных сталей.
Свойства проката обычной прочности обеспечиваются углеродистой сталью ВСт3сп (в том числе с использованием термомеханической обработки) или низколегированной сталью 09Г2С, поставляемой в горячекатаном состоянии. Микролегированные стали используют начиная с категории С375. В этом случае стали поставляются в горячекатаном состоянии. Стали высокой прочности поставляются после нормализации, стали категории С590 - после улучшения. Пожаростойкие стали марок 06БФ и 06МБФ, соответствующие классам прочности С 255 и С345 в 1,5-2 раза превосходящие по огнестойкости применяемые стандартные строительные стали аналогичной прочности. К прокату повышенной огнестойкости предъявляются следующие требования: s0,2 при температуре 600°С≥ 0,5-0,6 s0,2 при температуре 20°С. У обычных сталей критическая температура меньше или равна 500°С. (при этом конструкция теряет свою несущую способность на 90 -100% так как снижаются значения предела текучести и модуля упругости). Стержневая арматура для напряженного железобетона (класс прочности А -IV – A-VI) изготавливается из термоупрочненных с прокатного нагрева сталей типа 20ГС, 25Г2С, ЗОХГСА. и не является свариваемой. Свариваемую арматуру изготавливают из низколегированных марок сталей (табл.12.4) с микролегированием титаном с массовой долей 0,02-0,08% и бором 0,001-0,008% (23Х2Г2Т, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР), цирконий -0,05-0,14% (20ХГ2Ц) Та б л и ц а 12.4 Стали для свариваемой стержневой арматуры.
В процессе эксплуатации строительных конструкций происходит эволюция свойств и структуры горячекатаной арматуры. В табл. 12.5 представлены механические свойства стали 35ГС (А III) текущего производства и их изменение за 50 лет эксплуатации. Та б л и ц а 12.5 Механические свойства опытной арматуры.
После 35 лет эксплуатации механические свойства стали 35ГС находятся на нижнем уровне требовании стандарта, а через 50лет снижаются до уровня требований класса AII. Снижение прочности обусловлено разрушением пластинчатого перлита, а снижение пластичности выделением включений второй фазы, инициирующей образование микротрещин. Для изготовления облегченной крепи горных выработок были разработаны микролегированные стали (табл.12.6). Замена стали Ст5пс с пределом текучести 280МПа на стали типа 23ХГ1АБ с пределом текучести 440МПа позволяет заменить тяжелый профиль на более легкий.
Та б л и ц а 12. 6 Стали для спецпрофилей крепи горных выработок.
Н.б. – не более Применение в строительных конструкциях более прочных низколегированных сталей вместо углеродистых дает возможность снизить расход металла на 15-30 % и снизить трудоемкость монтажа. Несмотря на несколько более высокую стоимость их использования экономически целесообразно. Дополнительное повышение механических свойств и снижение порога хладноломкости достигается с помощью контролируемой прокатки. Контролируемая прокатка состоит в проведении деформации, особенно в конце процесса, при более низкой температуре (800-850 °С) с увеличением степени деформации в последних проходах. Эффект контролируемой прокатки состоит в значительном измельчении зерна, а также дисперсном упрочнении частицами карбонитридов, что позволяет отказаться от последующей термической обработки. В мостостроении для изготовления сварных конструкций применяются стали с высокой прочностью ( о.2 > 600 МПа): 10ХСНД, 15ХСНД, 10Г2С1Д, 16Г2АФ и др. Практика отечественного мостостроения в 1990-х годах выдвинула дополнительные требования качеству металлопроката.: - гарантированное сопротивление хрупкому разрушению металла при отрицательных температурах (по результатам испытаний образцов с острым надрезом -KCV) - гарантированное обеспечение сплошности толстолистового металлопроката не ниже 1,2 классов ГОСТ 22727 (по результатам ультразвукового контроля-УЗК); - нормирование прочностных и пластических свойств толстолистового проката в направлении его толщины; - нормирование максимального значения углеродного эквивалента. Низкая рентабельность сталей 10ХСНД, 15ХСНД, связанная с высоким содержанием никеля и хрома, привела к необходимости совершенствования технологии как на стадии производства: разработка экономически эффективного перевода никеля и хрома из руды в чугун, а затем в сталь, обеспечивающий минимально необходимое содержание этих элементов только за счет природного легирования, а также комплексная обработка жидкой стали, позволившая снизить содержание вредных примесей серы и фосфора. Снижению стоимости сталей способствовала разработка микролегированных ванадием или ниобием сталей. Это дало возможность повысить прочность за счет механизма дисперсионного твердения, так же пластичность и вязкость за счет измельчения структуры. Химический состав и механические свойства разработанных сталей (по ТУ 14 -1 – 5120-92) и сталей по ГОСТ 6713, а также некоторых зарубежных аналогов, приведены в табл. 12.7 и 12.8. В табл. 12.9. приведены механические свойства нормализованного проката. Т б л и ц а 12.7 Максимальное содержание элементов в сталях для мостостроения в соответствии с нормативно-технической документацией, % (масс.)
Та б л и ц а 12.8.
Механические и технологические свойства проката для мостостроения в соответствии с нормативно-технической документацией.
Т а б л и ц а 12.9 Свойства нормализованного проката для мостостроения
По сравнению со сталями по ГОСТ 6713, а также некоторыми зарубежными аналогами новые стали характеризуются более экономной системой легирования, жесткими нормами по содержанию вредных примесей (табл.12.7) и меньшим значением углеродного эквивалента- 0,45% (0,52-0,55% по ГОСТ 6713 и 0,49-0,55% для зарубежных аналогов). Прокат из сталей 10ХСНДА и 15 ХСНДА при практически одинаковом уровне прочностных свойств имеет значительно более высокую пластичность и вязкость, хладостойкость (до -70°С), улучшенную свариваемосить, Сэ < 0,42%, при сохранении высокой коррозионной стойкости. (табл.12.8). Стоимость проката из природнолегированной стали на 15-20% ниже. В вагоностроении и сельскохозяйственном машиностроении применяются высокопрочные стали ( 0.2 750 МПа): 12Г2СМФ, 14ГСМФР и др. Материалы для грузовых вагонов. По грузоподъемности отечественные грузовые вагоны уступают лучшим зарубежным образцам (76т – Россия и ~122т США). В вагоностроении в ближайшее время необходимо решить техническую проблему- повысить грузоподъемность отечественных грузовых вагонов до 90-100т и надежность до межремонтного пробега до 500тыс. км при массе тары не более 20т. Решение этой задачи может быть получено только применением конструкционных материалов повышенной прочности и коррозионной стойкости с низкой удельной массой. К таким материалам относятся - низколегированные стали класса прочности 450-600, алюминиевые сплавы и нержавеющие стали. Для изготовления крупногабаритных сварных конструкций, к которым относятся грузовые вагоны, используют: - стали от класса прочности 235-255 (табл.12.2) до класса прочности 500 и выше (12Г2СМФ, 14ГСМФР и др.) Для изготовления рам большегрузных самосвалов нужны свариваемые высокопрочные стали с временным сопротивлением не менее 1050МПа. Высокий уровень прочности достигается за счет карбонитридного упрочнения (при этом за счет дисперсных частиц резко уменьшается размер аустенитного зерна, а при последующем охлаждении это приводит к увеличению дисперсности мартенситно- бейнитной структуры, что положительно сказывается как на прочности так и на вязкости стали). Это позволяет экономить дорогостоящие легирующие элементы. Требуемыми свойствами обладают стали: 12ХГН2МА (предел текучести 690МПа, хладостойкость -70°С, 17 ХГН2МФБТ (предел текучести 1000МПа, хладостойкость -60°С). Эти стали превосходят по хладостойкости зарубежные аналоги Weldox-700 b Hardex-400 соответственно. Сталь для рельсов, колес и бандажей. Рост грузонапряженности железнодорожного транспорта (увеличение осевых нагрузок и скоростей движения) поставил задачу повышения качества металла для рельсов, колес и бандажей, включая обеспечение их высокой износостойкости и надежности, в том числе при отрицательных температурах эксплуатации. Исходя из этого, современными стандартами на рельсовую и колесную сталь (ГОСТ Р 51685-2000, ГОСТ 10701-89,ТУ 0943-050-01124328) включены жесткие требования по ее химическому составу, включая чистоту по содержанию вредных примесей – серы, фосфора, водорода, кислорода и,особенно, неметаллических включений и остаточных цветных металлов. Рельсовая сталь марки К76Ф имеет состав: С 0,71-0,78 %; Mn 0,82-0,90%; Si 0,26-0,36%; S 0.017%; P 0,015%; V 0,061%; Ca 0,0011%, что соответствует требованиям ГОСТ Р 51685-2000. По микроструктуре и механическим свойствам сталь также удовлетворяла требованиям ГОСТ а (табл. 12.10 и 12.11)
Та б л и ц а 12.10 Механические свойства рельсов из стали К76Ф.
Та б л и ц а 12.11 Твердость термоупрочненных рельсов из стали К76Ф.
|