Конструкционные материалы

МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ – 1 
кратко о стали и обозначениях

 

Разработал                  В.В. Шушерин

К.т.н.,доцент

Эксперт по премиям Правительства  РФ в области качества

 

СВЕДЕНИЯ О СТАЛЯХ

 

• СТАЛЬ – сплав железа с углеродом при содержании углерода не более  2,14%.                                                                                    

 

Fe                 0,8%С                 2,14%С                     4,3% С              6,67%С

Классификация  сталей и их  свойства:

• По содержанию углерода;
• По химсоставу;
• По качеству;
• По назначению.

 

 

Эвтектоид

КЛАССИФИКАЦИЯ   СТАЛЕЙ

 

• По содержанию углерода:

- Низкоуглеродистые – до  0,25%С.

Примеры обозначения: Сталь 08; Сталь 10; Сталь 25.

- Среднеуглеродистые – от  0,3 до 0,65%С.

Примеры обозначения: Сталь 35; Сталь 45; Сталь 65Г.

- Высокоуглеродистые – углерода  более 0,65%.

   Примеры обозначения: Сталь У8 (Углерода 0,8%).

• По качеству углеродистые стали:

- Стали обыкновенного качества  (Сталь Ст.3 и др.).

- Стали качественные (Сталь  45 и др.).

- Стали высококачественные (Сталь  У8А и др.)

КЛАССИФИКАЦИЯ  СТАЛЕЙ

 

• По химсоставу:

- Углеродистые;

- Легированные.

 Легирующие элементы 
 
1) Х-хром - придает износостойкость

    2) Г-марганец - даёт прочность и износостойкость. 
3) Н-никель – улучшает прокаливаемость. 
4) В-вольфрам дает твердость и жаростойкость  
5) М-молибден – улучшает структуру стали.

КЛАССИФИКАЦИЯ  СТАЛЕЙ

 

По назначению:

• Конструкционные стали, т.е. стали из которых изготавливают детали, они

содержат углерода – до 0,65%

• Инструментальные стали – содержат

    углерода 0,8% и более.

МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

 

• Конструкционные углеродистые качественные стали:

     Сталь 08; Сталь 20; Сталь 35; Сталь 45; Сталь 65Г.

      Применение – изготовление деталей машин.

• Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества:

    - Группа А – гарантированы механические свойства: Сталь Ст3; Сталь Ст5 кп; Сталь Ст6пс; Сталь Ст0сп.(А –не пишут);

    - Группа Б – гарантирован химический состав: БСт3; БСт4кп;

    - Группа В – гарантирован химсостав и механические свойства:

      ВСт3сп; ВСт5;

• Углеродистые инструментальные стали: Сталь У8; Сталь У8А;

    У13; У13А.

• Легированные конструкционные стали: 20Х; 40ХН; 30ХГСА; 18ХГТ.
• Легированные инструментальные стали: Р18; Р6М5; ХВГ.

КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

 

• Основные конструкционные материалы:

 - сталь;

- чугун; 

- алюминиевые сплавы;

- сплавы меди;

 - композиционные материалы.

 

 

 

СТАЛЬ

 

• СТАЛЬ – сплав железа с углеродом при содержании углерода не более  2,14%.

 

6,67%

 

C

 

0

 

0,8%

 

2,14%

 

Сталь

 

Чугун

 

2,4%

 

Эвтектоид

Диаграмма затвердевания железа

 

t°C

 

1539

 

1392

 

911

 

768

 

ОЦК - Feα

 

ОЦК - Feα

 

ГЦК - Feγ

 

т. Кюри

 

Время

Решетка ОЦК

 

Объемно-центрированный куб

 

Feα

Решетка ГЦК

 

Гранецентрированный куб

 

Feγ

ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ   
железа с углеродом

 

Feα

 

С

 

Feγ

 

Аустенит

 

Феррит

 

Fe

 

Fe_³C

 

Перлит

Структуры сплавов

 

Феррит

 

Перлит

Фрагмент диаграммы  Fe - C

 

1147°

 

911°

 

727°

 

t ,°C

 

0

 

0,8%

 

%С

 

2,14%

 

G

 

S

 

P

 

E

 

А – аустенит

Ф – феррит

П – перлит

Ц - Цементит

 

 

Эвтектоид

 

К

 

А

 

Ф+А

 

Ф

 

Ф+П

 

П

 

П+Ц

Доэвтектоидная сталь – феррит + перлит

 

Ф

 

П

 

Эвтектоидная сталь - Перлит

 

Заэвтектоидная сталь – перлит +

цементит –(белый)

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

 

• По содержанию углерода:

- Низкоуглеродистые – до  0,25%С.

Примеры обозначения: Сталь 08; Сталь 10; Сталь 25.

- Среднеуглеродистые – от  0,3 до 0,65%С.

Примеры обозначения: Сталь 35; Сталь 45; Сталь 65Г.

- Высокоуглеродистые – углерода  более 0,65%.

   Примеры обозначения: Сталь У8 (Углерода 0,8%).

• По качеству углеродистые стали:

- Стали обыкновенного качества  (Сталь Ст.3 и др.).

- Стали качественные (Сталь  45 и др.).

- Стали высококачественные (Сталь  У8А и др.)

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

 

• По назначению:

- Конструкционные – это стали углеродистые качественные. Пример : Сталь 20; Сталь 45 и др.

- Инструментальные (Углерода  –  0,8% и более).

   Пример: Сталь У8; У13; У8А; У13А.

• По хим.составу:

- Углеродистые;

- Легированные. Примеры легированных конструкционных сталей: Сталь 40Х; Сталь 18ХГТ и др.

Примеры легированных инструментальных  сталей:

Сталь Р6М5; Сталь ХВГ; 40Х13 и др.;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                            Легирующие элементы 
 
1) Х-хром -  
2) Г-марганец - даёт прочность и износостойкость. 
3) Т-титан – снижает межкристаллитную коррозию. 
4) С-кремний – даёт упругость. 
5) Н-никель – улучшает прокаливаемость. 
6) В-вольфрам  
7) Д-медь  
8) К-кобальт  
9) Ф-ванадий  
10) Б-ниобий  
11) Р-бор  
12) М-молибден

Термообработка  сталей

Виды термообработки

 

1147°

 

911°

 

727°

 

t ,°C

 

0

 

0,8%

 

%С

 

2,14%

 

G

 

S

 

P

 

E

 

Эвтектоид

 

К

 

А

 

Ф+А

 

Ф

 

Ф+П

 

П

 

П+Ц

 

450°

 

250

 

Закалка

(для сталей с содержанием  углерода 0.3 и более

 

Отжиг

 

Отпуск

 
 
 
 
                              
Обозначение твердости на чертежах 
 
 
 
 

 

• Пример обозначения твердости по Бринелю: 220…250НВэ.
• Метод измерений:

 

D

 

Лупа Бринеля

 

F

 

Диаметр отпечатка

 

Твердость зависит от материала

и термообработки

Обозначение твердости на чертежах

 

• Обозначение твердости по Роквеллу: 45…50HRc
• Метод измерения твердости:

 

 

 

Малая шкала

 

Большая шкала

 

Алмазный конус

 

F

 

F

 

Алмазный конус

 

Кулачок

 

1

 

2

Обозначение твердости на чертежах

 

• Обозначение  твердости по Виккерсу: 800…1200HV
• Метод измерения

 

 

 

 

F

Обозначение твердости на чертежах 
 
Твердость зависит от материала и термообработки.  
Назначают твердость в зависимости от условий:……

 

• Обозначение твердости по Бринелю: 220…250НВэ.
• Метод измерений:

 

D

 

Лупа Бринеля

 

F

Обозначение твердости на чертежах

 

• Обозначение твердости по Роквеллу: 45…50HRc
• Метод измерения твердости:

 

 

 

Малая шкала

 

Большая шкала

 

Наконечник

 

F

 

F

Обозначение твердости на чертежах

 

• Обозначение  твердости по Виккерсу: 800…1200HV
• Метод измерения

 

 

 

 

F