Презентация на тему "Лекция 6"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Лекция 6

  «Углеродистые стали» 1

• 
  Слайд 2

  Углеродистые стали

  2 Сталь – основной материал, широко применяемый в машиностроении, строительстве и других отраслях. Она сравнительно недорога и производится в больших количествах.

• 
  Слайд 3

  Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали

  3 C увеличением в стали углерода возрастает твердость, временное сопротивление, предел текучести, но уменьшается относительное удлинение, относительное сужение, удельная вязкость.

• 
  Слайд 4
  

  4 При содержании в стали углерода более 1% ее твердость возрастает, а временное сопротивление уменьшается. Это объясняется выделением по границам бывшего зерна аустенита вторичного цементита, образующего сплошную сетку. При испытаниях на растяжение в этой сетке возникают высокие напряжения и цементит, будучи хрупким разрушается.

• 
  Слайд 5
  

  5 Увеличение содержания углерода сверх 0,4% и уменьшение ниже 0,3% приводит к ухудшению обрабатываемости резанием. Увеличение содержания углерода снижает технологическую пластичность стали при горячей и в особенности при холодной обработке давлением, ухудшает свариваемость.

• 
  Слайд 6

  Углеродистые стали

  6 Углеродистая сталь – многокомпонентный сплав, содержащий кроме железа и углерода ряд постоянных или неизбежных примесей : Mn , Si, S, P, O, N, H и др. которые оказывают влияние на ее свойства. Эти же примеси, только в больших количествах содержатся и в чугунах. Структура стали, после медленного охлаждения состоит из феррита и цементита.

• 
  Слайд 7

  ВЛИЯНИЕ МАРГАНЦА И КРЕМНИЯ

  7 Содержание кремния в виде примеси составляет обычно до 0,4%, марганца – до 0,5-0,8% . Марганец и кремний переходят в сталь в процессе ее раскисления при выплавке. Они раскисляют сталь, т.е с кислородом закиси железа FeO , в виде окислов переходят в шлак. Раскисление улучшает свойства сталей. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка. Кремний сильно повышает предел текучести стали. Марганец повышает прочность стали, не снижая ее пластичности. Марганец уменьшает вредное влияние серы и кислорода.

• 
  Слайд 8

  ВЛИЯНИЕ СЕРЫ

  8 Сера является вредной примесью. Образуя с железом химическое соединение FeSи реагируя с железом оно образует легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988 оС. Эвтектика образуется даже при очень малых количествах серы. Кристаллизуясь из жидкости, эвтектика располагается по границам зерен, при нагреве стали до температур прокатки или ковки (1000-1200о) эвтектика расплавляется , нарушая связь между зернами. В местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины. Это явление называется красноломкость FeS+ Mn = Mn + Fe Т.е. марганец уменьшает красноломкость Сернистые соединения сильно снижают механические свойства, особенно ударную вязкость и пластичность. Содержание серы не должно превышать 0,035 – 0,06 %

• 
  Слайд 9

  ВЛИЯНИЕ ФОСФОРА

  9 Фосфор – вредная примесь. Содержание его не должно превышать 0,025 – 0,045 %. Растворяясь в феррите, фосфор сильно искажает кристаллическую решетку, увеличивает временное сопротивление и снижает пластичность и вязкость. Фосфор обладает большой склонностью к ликвации.

• 
  Слайд 10

  ВЛИЯНИЕ АЗОТА, КИСЛОРОДА и ВОДОРОДА

  10 Азот и кислород присутствуют в стали в виде хрупких неметаллических включений (например, окислов FeOSiO2 Al O3 , нитридов, и др. ). Они являются концентратами напряжений, сильно понижают предел выносливости, вязкость. Очень вредным является растворенный в стали водород, который сильно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и крупных поковках флокенов. Это очень тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.. Флокены резко ухудшают свойства сталей. Металл, имеющий флокены нельзя использовать в промышленности.

• 
  Слайд 11

  КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

  11

• 
  Слайд 12
  

  12 1. по химическому составу они могут быть: -низкоуглеродистыми ( менее 0,3 % С) -среднеуглеродистые ( 0,3-0,6 % С) -высокоуглеродистые ( свыше 0,7 % С)

• 
  Слайд 13
  

  13 2. по качеству: -стали обыкновенного качества -качественные -высококачественные Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Это и однородность химического состава, строения, свойств, а также ее технологичность – все это зависит от содержания в стали газов – кислорода, азота и водорода, а также таких вредных примесей как сера и фосфор.

• 
  Слайд 14
  

  14 Нормы содержания Стали обыкновенного качества содержат до 0,06% серы и 0,07 % фосфора Качественные стали - не более 0,04 % серы и 0,03 % фосфора Высококачественные - не более 0,025 % серы и 0,025 % фосфора Особовысококачественные - не более 0,015 % серы и 0,025 % фосфора  

• 
  Слайд 15
  

  15 3. По способу производства: стали подразделяются на: Бессемеровскую Мартеновскую Кислородно-конвертерную Электростали  

• 
  Слайд 16
  

  16 4.По способу раскисления и характеру затвердевания -Спокойные (СП) -Полуспокойные (ПС) -Кипящие (КП) Раскисление–это процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации. Спокойные стали – раскисляют марганцем, кремнием, алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделений. Кипящие стали – раскисляют только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании, частично взаимодействия с углеродом, удаляется в виде СО. Выделение пузырей СО создает впечатление кипения стали, с чем и связано ее название. Кипящие стали дешевы и практически без кремния, но с повышенным количеством газообразных примесей. Полуспокойные стали – промежуточные между кп и сп.  

• 
  Слайд 17
  

  17 5. По назначению стали подразделяются на: -конструкционные – (идущие для изготовления деталей машин и приборов, конструкций, подвергающихся механическим нагрузкам). Основное требование, предъявляемое к ним – конструкционная прочность. Как правило, они содержат до 0,6 % С -инструментальные – ( идущие для изготовления инструментов) Главное требование – высокая твердость и износостойкость. Содержание углерода в них как правило более 0,6% С.  

• 
  Слайд 18
  

  18 На долю углеродистых сталей приходится 80% от общего объема . Это объясняется тем, что данные стали относительно дешевы и сочетают удовлетворительные механические свойства с хорошей обрабатываемость резанием и давлением. Углеродистые стали выпускаются обыкновенного качества и высококачественные.   

• 
  Слайд 19

  УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ ОБЫКНОВЕННОГО КАЧЕСТВА

  19 Эти стали выпускают по ГОСТ 380-94. Они наиболее дешевы, в них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями. Углеродистую сталь обыкновенного качества изготавливают следующих марок: Ст0 Ст1кп Ст2кп Ст3кп Ст4 кп Ст5пс Ст6 пс Ст1 пс Ст2пс Ст3пс Ст4пс Ст5сп Ст6сп Ст1сп Ст2сп Ст3сп Ст4сп Ст5Гпс Ст3Гпс Ст3Гсп Буквы Ст – обозначают «сталь», цифра – условный номер марки в зависимости от химического состава, кп,сп, пс – степень раскисления.  

• 
  Слайд 20
  

  20 В стали марки Ст0 – массовая доля марганца и кремния не нормируется Массовая доля серы в стали всех марок, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора – не более 0,040 %.

• 
  Слайд 21
  

  21 Из сталей обыкновенного качества изготавливается горячекатанный рядовой прокат: балки, швеллеры, уголки прутки, а также листы, трубы, поковки. Эти стали в состоянии поставки широко применяются в строительстве для сварных, клепанных и болтовых конструкций, реже – для изготовления малонагруженных деталей машин (валы, оси, зубчатые колеса и др.) Кипящие стали, содержащие повышенное количество кислорода, имеют порог хладноломкости на 30-40 градусов выше, чем стали спокойные. Поэтому для ответственных сварных конструкций, а также работающих при низких климатических температурах применяют спокойные стали.

• 
  Слайд 22
  

  22 С повышением процента углерода свариваемость стали ухудшается. Поэтому стали марок СТ5 и Ст6 применяют для элементов конструкций, не подвергаемых сварке. Свариваемость: -Хорошая – при С менее 0,3%С -Удовлетворительная – от 0,3 до0,35 %С -Ограниченная – 0,4-0,5%С -Плохая – при С более0,5%С

• 
  Слайд 23

  УГЛЕРОДИСТЫЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ СТАЛИ

  23 ГОСТ 1050-88 Эти стали выплавляют с соблюдением более строгих условий в отношении состава шихты и ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по хим. Составу и структуре. Содержание серы - не более 0,04 % фосфора – не более 0,035-0,04 %

• 
  Слайд 24
  

  24 Различают следующие марки качественных углеродистых сталей:  08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 49, 45, 50, 55, 60, 65 Цифра – показывает среднее содержание углерода в сотых долях процента Спокойные стали маркируются без индекса,, полуспокойные и кипящие с индексом- пс или кп.

• 
  Слайд 25
  

  25 Низкоуглеродистые стали (С менее 0,25%) 05кп, 08,10,10кп – обладают невысокой прочностью и высокой пластичностью Ϭ = 330-340 Мпа , δ= 33-31 % Их без термической обработки применяют для малонагруженных деталей,. Эти стали в основном производят в виде тонкого листа, их можно использовать в автомобилестроении для деталей сложной формы, они легко штампуются из-за малого содержания углерода в них. Глубокая вытяжка из листа этих сталей применяется при изготовлении консервных банок, эмалированной посуды и др.

• 
  Слайд 26
  

  26 Стали 15,15кп,20,25 (Ϭ =380-460 Мпа, δ =27-23 % ) применяют либо без термообработки или в нормализованном состоянии, а также для деталей упрочняемых цементацией. Они пластичны, хорошо свариваются и штампуются. Их используют для изготовления крепежных деталей, валиков, осей.

• 
  Слайд 27
  

  27 Среднеуглеродистые стали (0,3-0,5%С)  30,35,40,45,50,55 – применяются после термической обработки для самых разнообразных деталей во всех отраслях машиностроения – небольшие валы, шатуны, зубчатые колеса и детали, испытывающие циклические нагрузки. Так поле улучшения (закалка и высокий отпуск) сталь марки 45 имеет Ϭ = 600-700Мпа.

• 
  Слайд 28
  

  28 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТОЙ КАЧЕСТВЕННОЙ СТАЛИ

• 
  Слайд 29
  

  29 Высокоуглеродистые стали 60,65,70 –в основном используются для изготовления пружин и рессор, высокопрочной проволоки с высокой упругостью и износостойкостью. Их подвергают закалке и среднему отпуску.

• 
  Слайд 30

  Инструментальные углеродистые сталиГОСТ 1435-90

  30 У7,У8,У8АГ,У9,У10,У11,У12,У13 Маркируются буквой У и цифрами, показывающими среднюю массовую долю углерода в десятых долях % . Г – повышенная массовая доля марганца

• 
  Слайд 31
  

  31 Данные стали классифицируют: 1. По химическому составу -качественные -высококачественные ( серы 0,02 фосфора 0,02 ) В марках высококачественных сталей добавляется буква «А»  У7А,У8А.У8Г,У9А,У10А,У11А,У12А,У13А 2. По назначению  для продукции всех видов, кроме п.2 для патентированной проволоки и ленты для продукции всех видов, технология которой предусматривает многократный нагрев  3.По состоянию материала Без термообработки Термически обработанная –Т Нагартованная – Н  4.По способу дальнейшей обработки а. Для горячей обработки давлением б. Для холодной механической обработки

• 
  Слайд 32
  

  32 Пример условного обозначения: У12-3-б-Т ГОСТ 1435-90 Сталь марки У12, 3 группы- для продукции, технология изготовления которой предусматривает многократный нагрев, подгруппы б – для холодной механической обработки, термически обработанная. Стали данной группы имеют небольшую прокаливаемость , из них изготавливают инструмент небольших размеров. Твердость их снижается при нагреве до 190-200 градусов С. Это фрезы, зенкеры, ножовки, напильники, бритвы, острый хирургический инструмент. Высококачественные стали имеют тоже назначение , что и качественные, но для инструмента с более тонкой режущей кромкой.

• 
  Слайд 33

  Автоматные сталиГОСТ 1414-75

  33 Это стали с улучшенной обрабатываемостью резанием. Достигается это введением в конструкционную сталь серы, свинца, фосфора. Эти добавки и образуемые ими включения создают как бы внутреннюю смазку, снижающую в зоне резания трение между инструментом и стружкой и облегчающие измельчение стружки. Автоматные стали маркируют буквой «А»- автоматная, присутствие свинца обозначается С» «. Цифра – среднее содержание углерода в сотых долях процента Например,А11,А12,А20,А30,А35,А40Г, содержащих соответственно углерода –0,11%, 0,12%,0,2%,0,3%,0,4% Буква Г –указывает на присутствие марганца. АС14,АС40,АС35   Содержание Рв=0,15-0,35% Марганца 0,7-1,55% Серы 0,08-0,3% Фосфора 0,0500,15%

• 
  Слайд 34
  

  34 Эти стали широко применяются на автомобильных заводах для изготовления многих деталей двигателей. При обработке автоматных сталей отсутствует налипание металла на инструмент, поверхность резания получается гладкая, блестящая. Однако, как известно, сера и фосфор снижают качество стали. Автоматным сталям свойственна анизотропия механических свойств, пониженная вязкость, пластичность и особенно сопротивление усталости . Это обстоятельство, а также низкая их коррозионная стойкость ограничивают их применение для изготовления ответственных деталей машин. Стали А11,А12,А20 используют для крепежных деталей, а также малонагруженных деталей сложных форм.

• 
  Слайд 35
  

  35 Химический состав автоматных сталей Применение автоматных сталей позволяет в 2-3 раза снизить расход инструмента и до 30% повысить производительность.