Канструкцыйная сталь

Канструкцыйная сталь — сталь, якая ўжываецца для вырабу розных дэталяў, механізмаў і канструкцый у машынабудаванні і будаўніцтве і валодае пэўнымі механічнымі, фізічнымі і хімічнымі ўласцівасцямі. Канструкцыйныя сталі падраздзяляюцца на некалькі падгруп.

Якасць канструкцыйных вугляродзістых сталей

Якасць канструкцыйных вугляродзістых сталей вызначаецца наяўнасцю ў сталі шкодных прымешак фосфару (P) і серы (S). Фосфар надае сталі хладналомкасць (далікатнасць). Сера — самая шкодная прымешка — надае сталі чырваналомкасць. Утрыманне шкодных прымешак ў сталі:

• Звычайнай якасці — P і S — да 0,05 % (маркіроўка Ст).
• Якасная — P і S — да 0, 035 % (маркіроўка Сталь).
• Высакаякасная — P і S — да 0,025 % (маркіроўка А ў канцы маркі).
• Особовысококачественная — Р і S — да 0,015 % (маркіроўка Ш у канцы маркі).

Сталі канструкцыйныя вугляродзістыя звычайнай якасці

Шырока прымяняюцца ў будаўніцтве і машынабудаванні як найбольш танныя, тэхналагічныя, якія валодаюць неабходнымі ўласцівасцямі пры вырабе канструкцый масавага прызначэння. У асноўным гэтыя сталі выкарыстоўваюць у горячекатанном стане без дадатковай тэрмічнай апрацоўкі з ферытна-перлітнай структурай.

У залежнасці ад наступнага прызначэння канструкцыйныя вугляродзістыя сталі звычайнай якасці падраздзяляюць на тры групы: А, Б, В.

Сталі групы А

Пастаўляюцца з пэўнымі рэгламентаванымі механічнымі ўласцівасцямі. Іх хімічны склад не рэгламентуецца. Гэтыя сталі ужываюцца ў канструкцыях, вузлы якіх не падвяргаюцца гарачай апрацоўцы — каванню, гарачай штампоўцы, тэрмічнай апрацоўцы і г д. У сувязі з гэтым механічныя ўласцівасці гарачакачанай сталі захоўваюцца.

Сталі групы Б

Пастаўляюцца з пэўным рэгламентаваным хімічным складам, без гарантыі механічных уласцівасцяў. Гэтыя сталі прымяняюцца ў вырабах, якія падвяргаюцца гарачай апрацоўцы, тэхналогія якой залежыць ад іх хімічнага складу, а канчатковыя механічныя ўласцівасці вызначаюцца самой апрацоўкай.

Сталі групы В

Пастаўляюцца з рэгламентуемымі механічнымі ўласцівасцямі і хімічным складам. Гэтыя сталі прымяняюцца для вырабу зварных канструкцый. Іх зварваемасць вызначаецца хімічным складам, а механічныя ўласцівасці па-за зоны зваркі вызначаны ў стане пастаўкі. Такія сталі ўжываюць для больш адказных дэталяў.

Паводле ступені раскіслення

Ступень раскіслення вызначаецца зместам крэмнію (Si) у гэтай сталі. Паводле ступені раскіслення вугляродзістыя сталі звычайнай якасці дзеляцца на:

• спакойныя (СП) — не менш 0, 12 % (Si)
• полуспокойные (ПС) — 0.07-0.12 % (Si)
• якія кіпелі (КП) — не больш за 0,07 % (Si)

Асноўныя маркі канструкцыйных вугляродзістых сталей звычайнай якасці:

Ст1кп2; БСт2пс; ВСт3Гпс; Ст4-2; … ВСт6сп3.

• Літара перад маркай паказвае групу сталі. Сталь групы А літарай не пазначаецца.
• Ст — паказвае, што сталь звычайнага якасці.
• Першая лічба — нумар па Дасце (ад 0 да 6).
• Літара Г пасля першай лічбы — падвышанае ўтрыманне марганца (Mn) (служыць для павышэння пракаліваемасці сталі).
• сп; пс; кп — ступень раскіслення сталі (Для сталі групы А адсутнасць абазначэння на ўвазе «сп»).
• Другая лічба — нумар катэгорыі сталі (ад 1 да 6 — асноўныя механічныя ўласцівасці). Сталь 1-й катэгорыі лічбай не пазначаецца.
• Працяжнік паміж лічбамі паказвае, што заказчык не прад’яўляў патрабаванняў да ступені раскіслення сталі.

Прымяненне

• Ст1; Ст2 — дрот, цвікі, заклёпкі.
• Ст3; Ст4 — крапежныя дэталі, фасонны пракат.
• Ст5; Ст6 — слабонагруженные валы, восі.

Сталі вугляродзістыя якасныя (якія паляпшаюцца)

Якаснымі вугляродзістай сталі з’яўляюцца сталі марак: Сталь08; Сталь10; Сталь15 …; Сталь78; Сталь80; Сталь85,

Таксама да гэтага класа ставяцца з павышаным утрыманнем марганца (Mn — 0.7-1.0 %): Сталь 15Г; 20Г … 65Г, якія маюць павышаную пракаліваемасць.

• Сталь — слова «Сталь» паказвае, што дадзеная вугляродзістая сталь якасная. (У цяперашні час слова «Сталь» не пішацца, паказваецца толькі індэкс і наступныя літары)
• Лічба — паказвае на ўтрыманне ў сталі вугляроду (З) у сотых долях працэнта.

Нізкавуглеродзістыя сталі марак Сталь08, Сталь08КП, Сталь08ПС ставяцца да мяккіх сталяў, якія ўжываюцца часцей за ўсё ў атажжоным стане для вырабу дэталяў метадам халоднай штампоўкі - глыбокай выцяжкі. Сталі марак Сталь10, Сталь15, Сталь20, Сталь25 звычайна выкарыстоўваюць як цэментуемыя, а высокавугляродзістага Сталь60 … Сталь85 — для вырабу спружын, рысор, высокатрывалага дроту і іншых вырабаў з высокай пругкасцю і зносаўстойлівасцю.

Сталь30 … Сталь50 і аналагічныя сталі з павышаным утрыманнем марганца Сталь30Г, Сталь40Г, Сталь50Г ўжываюць для вырабу самых разнастайных дэталяў машын.

Сталі падвышанай апрацоўваемасці (аўтаматныя)

Да сталі з падвышанай апрацоўваемасцю або автоматным сталяў адносяць сталі з высокім утрыманнем серы і фосфару, а таксама сталі, спецыяльна легаваныя селенам (Se), тэлурам (Тыя) або свінцом (Pb). Названыя элементы спрыяюць павышэнню хуткасці рэзання, памяншаюць высілак рэзання і зношваемасць інструмента, паляпшаюць чысціню і размерную дакладнасць апрацаванай паверхні, палягчаюць адвод габлюшкі з зоны рэзання і г д. Гэтыя сталі выкарыстоўваюць у масавай вытворчасці для вырабу дэталяў на станках-аўтаматах.

Сталі з павышаным утрыманнем серы і фосфару валодаюць паніжанымі механічнымі ўласцівасцямі і іх выкарыстоўваюць для вырабу масавых неадказных дэталяў (напрыклад, метызаў).

Па меры развіцця тэхналогій лазернай рэзкі былі распрацаваны спецыяльныя канструкцыйныя сталі для лазернай рэзкі. Іх адметнай асаблівасцю з’яўляецца больш прадказальнае паводзіны ліста пасля рэзкі (паніжаны ўзровень ўнутраных высілкаў у метале).

У пачатку абазначэння маркі аўтаматнай сталі заўсёды стаіць літара «А», напрыклад А12, А20, А35.

Легаваныя канструкцыйныя сталі

Легаваныя канструкцыйныя сталі прымяняюцца для найбольш адказных і тяжелонагруженных дэталяў машын. Практычна заўсёды гэтыя дэталі падвяргаюцца канчатковай тэрмічнай апрацоўцы — загартоўцы з наступным высокім адпачынкам у раёне 550—680 °C (паляпшэнне), што забяспечвае найбольш высокую канструктыўную трываласць.

Легіруючых элементаў — хімічныя элементы, якія ўносяць у склад канструкцыйных сталей для надання ім патрэбных уласцівасцяў. Вядучая роля легіруючых элементаў ў канструкцыйных сталі заключаецца і ў істотным павышэнні іх пракаліваемасці. Асноўнымі легіруючых элементаў гэтай групы сталей з’яўляюцца хром (Cr), марганец (Mn), нікель (Ni), малібдэн (Mo), ванадый (V) і бор (В). Змест вугляроду (С) у легіраваных канструкцыйных сталі — у межах 0.25-0.50 %.

• Дзве лічбы ў пачатку маркіроўкі паказваюць на канструкцыйныя сталі. Гэта ўтрыманне ў сталі вугляроду ў сотых долях працэнта.
• Літара без лічбы — пэўны легуючы элемент з утрыманнем у сталі менш за 1 %.(А — азот, Р — бор, Ф — ванадый, Г — марганец, Д — медзь, Да — кобальт, М — малібдэн, Н — нікель, З — крэмній, Х — хром, П — фосфар, Г — рэдказямельныя металы, У — вальфрам, Т — тытан, Ю — алюміній, Б — ніёбія)
• Літара і лічба пасля яе — пэўны легуючы элемент з утрыманнем у працэнтах (лічба).
• Літара А ў канцы маркіроўкі — паказвае на высакаякасную сталь.

Напрыклад 38Х2Н5МА — гэта сярэднелегава ная высакаякасная хроманікелевая канструкцыйная сталь. Хімічны састаў: вуглярод — каля 0,38 %; хром — каля 2 %; нікель — каля 5 %; малібдэн — каля 1 %.

Сталі канструкцыйныя цеплаўстойлівыя

Да цеплаўстойлівых канструкцыйных ставяцца сталі, якія выкарыстоўваюцца ў энергетычным машынабудаванні для вырабу катлоў, сасудаў, паранагравальнікаў, параправодаў, а таксама ў іншых галінах прамысловасці для працы пры падвышаных тэмпературах. Працоўныя тэмпературы цеплаўстойлівых сталей дасягаюць 600—650 °C, прычым дэталі з іх павінны працаваць без замены доўгі час (да 10000-20000 ч.).

Пры цісках 6 МПа і тэмпературы да 400 °C выкарыстоўваюцца вугляродзістыя кацельні сталі (12К, 15К, 18К, 20К). Для дэталяў энергаблокаў, якія працуюць пры ціску да 25.5 МПа і тэмпературай да 585 °C прымяняюцца сталі, легаваныя хромам, малібдэнам, ванадыям. Змест вугляроду 0.08-0.27 %. Тэрмаапрацоўка гэтых сталей заключаецца ў загартоўцы або нармалізацыі з абавязковым высокім адпачынкам.

Сталі канструкцыйныя падшыпнікавыя

СмАсаблівасцю эксплуатацыі падшыпнікаў з’яўляюцца высокія лакальныя нагрузкі. У сувязі з гэтым да чысціні сталі прад’яўляюцца надзвычай высокія патрабаванні, асабліва па неметалічных уключэнням карбіднай неаднастайнасці. Забеспячэнне высокай статычнай грузападымальнасці дасягаецца ужываннем у якасці матэрыялу для падшыпнікаў заэвтэктоідных легіраваных хромам сталей, апрацаваных на высокую цвёрдасць.

Маркіроўка

• Змест вугляроду — каля 1 %;
• Змест хрому ў дзесятых долях працэнта (напрыклад: ШХ15 — хром — каля 1,5 %)

Сталі канструкцыйныя рысорна-спружынныя

14ХН4А, 38Х2Н5М, 20ХН3А.

Агульнае патрабаванне, прад’яўлянае да рысорна-спружынным сталяў, — забеспячэнне высокага супраціву малым пластычных дэфармацый (мяжа пругкасці) і рэлаксацыйныя стойкасці (супраціў рэлаксацыі высілкаў). Гэтыя характарыстыкі забяспечваюць дакладнасць і надзейнасць працы спружын і сталасць у часе такіх эксплуатацыйных уласцівасцяў, як крутоўны момант, сілавыя параметры. Спружынныя сталі ў выглядзе дроту і стужкі мацаваць халоднай пластычнай дэфармацыяй і загартоўкай на мартэнс з наступным адпачынкам. Гатовыя спружыны падвяргаюць стабілізуючыму водпуску.

Гл. таксама

• Канвертэрная вытворчасць
• Аўтаматная сталь
• Нержавеючая сталь
• Інструментальная сталь
• Жарастойкая сталь
• Гарачатрывалая сталь
• Металургічная вытворчасць
• Сталеплавільны працэс
• Сталёвая пена
• Чыгун

Літаратура

• Стали и сплавы. Марочник. Справ. изд./ В. Г. Сорокин и др. Науч. С77. В. Г. Сорокин, М. А. Гервасьев — М.: «Интермет Инжиниринг», 2001—608с, илл. ISBN 5-89594-056-0

Спасылкі

• http://www.emipipe.ru/met/met15.html Архівавана 23 чэрвеня 2009.