Коррозионно-стойкие стали. Приведите примеры. Особенности легирования

 

 

 

Практическая часть.

1.Коррозионно-стойкие  стали. Приведите примеры. Особенности  легирования.

 

Коррозионно стойкой (или нержавеющей) называют сталь, обладающую высокой химической стойкостью в агрессивных средах. Коррозионностойкие стали получают легированием низко- и среднеуглеродистых сталей хромом, никелем, титаном, алюминием, марганцем. Антикоррозионные свойства сталям придают введением в них большого количества хрома или хрома и никеля. Наибольшее распространение получили хромистые и хромо-никелевые стали. 
Хромистые стали более дешевые, однако хромоникелевые обладают большей коррозионной стойкостью. Содержание хрома в нержавеющей стали должно быть не менее 12 % . При меньшем количестве хрома сталь не способна сопротивляться коррозии, так как ее электродный потенциал становится отрицательным. 
Наибольшая коррозионная стойкость сталей достигается после соответствующей термической и механической обработки. Так, для стали 12X13 лучшая коррозионная стойкость достигается после закалки в масле (1000 — 1100 °С), отпуска (700—750 °С) и полировки. Эта сталь устойчива в слабоагрессивных средах (вода, пар). Сталь 40X13 применяют после закалки в масле с температурой 1000—1050 °С и отпуска (180—200 °С) со шлифованной и полированной поверхностью. После термической обработки эта сталь обладает высокой твердостью (НRС 52—55).

 

2. Особенности маркировки быстрорежущей  стали. Приведите примеры и хим  состав.

 

Быстроре́жущие ста́ли — легированные стали, предназначенные, главным образом, для изготовления металлорежущего инструмента, работающего при высоких скоростях резания.

Быстрорежущая сталь должна обладать высоким сопротивлением разрушению, твёрдостью (в холодном и горячем состояниях) икрасностойкостью.

Химический состав быстрорежущих сталей

Химический состав некоторых быстрорежущих сталей
Марка стали	C	Cr	W	Mo	V	Co
Р0М2Ф3	1,10—1,25	3,8—4,6	—	2,3—2,9	2,6—3,3	—
Р6М5	0,82—0,90	3,8—4,4	5,5—6,5	4,8—5,3	1,7—2,1	< 0,50
Р6М5Ф2К8	0,95—1,05	3,8—4,4	5,5—6,6	4,6—5,2	1,8—2,4	7,5—8,5
Р9	0,85—0,95	3,8—4,4	8,5—10,0	< 1,0	2,0—2,6	—
Р18	0,73—0,83	3,8—4,4	17,0—18,5	< 1,0	1,0—1,4	< 0,50

 

По основным свойствам быстрорежущие стали подразделяются на пять подгрупп: 1) стали умеренной теплостойкости (типа Р9, Р6М5); 2) повышенной износостойкости (типа Р12Ф3, Р6М5Ф3); 3) повышенной теплостойкости (типа Р6М5К5, Р9К5); 4) высокой износо- и теплостойкости (типа Р18К5Ф2); 5) высокой твердости и теплостойкости с улучшенной шлифуемостью (типа Р9М4К8, В11М7К23).

1. В марках стали буквы и цифры означают: Р — быстрорежущая; цифра, следующая за буквой, — среднюю массовую долю вольфрама, М — молибден, Ф — ванадий, К — кобальт, А — азот; цифры следующие за буквами, означают соответственно массовую долю молибдена, ванадия и кобальта.

В обозначениях марок стали не указывают массовую долю: хрома — при любой массовой доле; молибдена — до 1 % включительно; ванадия — в стали марок Р18, Р9, Р6М5, Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8 и Р2АМ9К5; азота — в стали марок 11Р3АМ3Ф2 и Р2АМ9К5.

2. По требованию потребителя допускается изготовление стали марок Р6М5 и Р6М5Ф3 с легированием азотом (массовая доля азота 0,05–0,10 %). В этом случае наименование марок — Р6АМ5 и Р6АМ5Ф3.

Маркировка быстрорежущих сталей

В советских и российских марочниках сталей марки быстрорежущих сталей обычно имеют особую систему обозначений и начинаются с буквы «Р» (rapid — быстрый). Связанно это с тем, что эти стали были изобретены в Англии, где такую сталь называли «rapid steel». Цифра после буквы «Р» обозначает среднее содержание в ней вольфрама (в процентах от общей массы, буква В пропускается). Затем указывается после букв М, Ф и К содержание молибдена, ванадия и кобальта. Инструменты из быстрорежущей стали иностранного производства обычно маркируются аббревиатурой HSS (High Speed Steel).

Наиболее высокую теплостойкость (до 700–720 °С) имеют высоколегированные сплавы системы Fe—Co—W—Mo с интерметаллидным упрочнением (марки В4М12К23 и В11М7К23). После окончательной термообработки структура этих сплавов состоит из безуглеродистого (или малоуглеродистого) мартенсита с невысокой твердостью (30–40 HRCЭ) и мелкодисперсных интерметаллидов (Fe,Co)7(W,Mo)6, Fe3W2(Fe3Mo2), (Fe,Co,Ni)7 (W,Mo)6.

 

3.Специальные стали. Области применения. Марки. Приведите примеры.

 

Специальные стали - это высоколегированные (свыше 18%) стали, обладающие особыми свойствами - коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.

Специальные стали. К специальным сталям относятся стали, в состав которых добавлены специальные легирующие элементы, придающие стали особые свойства, например повышенную прочность или вязкость, жаростойкость и другие.

В качестве легирующих элементов применяют хром, никель, вольфрам, молибден и др. К специальным сталям относят также те стали, в которых содержание марганца или кремния превосходит обычное содержание их в простых углеродистых сталях. В зависимости от рода специальной примеси сталь называется марганцовистой, никелевой, хромоникелевой и т. д.

Специальные стали подразделяются в зависимости от количества легирующих добавок на низколегированные (количество добавок не превышает 2,5%), среднелегированные (добавок от 2,5 до 10%), высоколегированные (добавок свыше 10%) и легированные инструментальные стали.

Низколегированные стали с малым содержанием углерода—до 0,35%—свариваются хорошо. Сварка высоколегированных сталей с высоким содержанием углерода затруднена и требует особых приемов сварки.

В нашей промышленности широко применяются специальные стали. В сварочной практике часто приходится сталкиваться со сваркой таких специальных сталей, как низколегированная молибденовая и хромомолибденовая сталь марок 15М, 20М, 15ХМ, низколегированная хромокремнемарганцевая сталь марок 20ХГСА, 25ХГСА, ЗОХГСА, высоколегированные хромоникелевые нержавеющие стали и др.

 

4.Классификация углеродистых конструкционных  сталей обыкновенного качества (по  группам). Приведите примеры.

 

Конструкцио́нная сталь — сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.

Широко применяются в строительстве и машиностроении, как наиболее дешёвые, технологичные, обладающие необходимыми свойствами при изготовлении конструкций массового назначения. В основном эти стали используют в горячекатанном состоянии без дополнительной термической обработки с ферритно-перлитной структурой. В зависимости от последующего назначения конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества подразделяют на три группы: А, Б, В.

Стали группы А

Поставляются с определёнными регламентированными механическими свойствами. Их химический состав не регламентируется. Эти стали применяются в конструкциях, узлы которых не подвергаются горячей обработке — ковке, горячей штамповке, термической обработке и т. д. В связи с этим механические свойства горячекатаной стали сохраняются.

Стали группы Б

Поставляются с определённым регламентированным химическим составом, без гарантии механических свойств. Эти стали применяются в изделиях, подвергаемых горячей обработке, технология которой зависит от их химического состава, а конечные механические свойства определяются самой обработкой.

Стали группы В

Поставляются с регламентируемыми механическими свойствами и химическим составом. Эти стали применяются для изготовления сварных конструкций. Их свариваемостьопределяется химическим составом, а механические свойства вне зоны сварки определены в состоянии поставки. Такие стали применяют для более ответственных деталей.

По степени раскисления

Степень раскисления определяется содержанием кремния (Si) в этой стали. По степени раскисления углеродистые стали обыкновенного качества делятся на:

• спокойные (СП) — 0.012-0.03 % (Si)
• полуспокойные (ПС) — 0.05-0.07 % (Si)
• кипящие (КП) — более 0.07 % (Si)

 

 

5. Дайте  полную характеристику стали 12Х16Н10Т.

Специальная коррозионностойкая сталь. Нержавеющая. Является высоколегированной и содержит не менее 12% хрома, что обеспечивает образование на поверхности металлической пассивирующей защитной плёнки.

0,12 углерода

16 хрома

10 никеля

1 титана

всё осталтьное железо

Класс: Сталь конструкционная

Использование в промышленности: детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением

Она обладает высокой коррозионной стойкостью в ряде жидких сред, устойчива против межкристаллитной коррозии после сварочного нагрева, сравнительно мало охрупчивается в результате длительного воздействия высоких температур и может быть применена в качестве жаропрочного материала при температурах ~600° С. Будучи высокопластичной в условиях глубокого холода, эта сталь используется в установках для получения жидкого кислорода.

 

 

6.Классификация сталей по хим  составу. Приведите примеры углеродистых  и легированных сталей. Расшифруйте  марки.

 

Классификация стали по химическому составу

По химическому составу сталь подразделяют на углеродистую и легированную.

Углеродистые стали разделяют по содержанию углерода на:

- малоуглеродистые: менее 0,3 % углерода; 
- среднеуглеродистые: 0,3-0,7 % углерода; 
- высокоуглеродистые: более 0,7 % углерода.

Легированные стали разделяют по общему содержанию легирующих элементов на:

- низколегированные: менее 2,5 %; 
- среднелегированные: 2,5-10,0 %; 
- высокоуглеродистые: более 10,0%.

Маркировка легированных сталей

Марка легированной качественной стали в России состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих её химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (Х), никель (Н), марганец (Г), кремний (С), молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), тантал (ТТ), алюминий (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц), селен (Е), редкоземельные металлы (Ч). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится 0,8-1,5 %, за исключением молибдена и ванадия (содержание которых в солях обычно до 0.2-0.3 %) А также бора (в стали с буквой Р его должно быть до 0.010 %). В конструкционных качественных легированных сталях две первые цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента.

Пример: 03Х16Н15М3Б — высоколегированная качественная сталь, которая содержит 0,03 % C, 16 % Cr, 15 % Ni, до 3 % Mo, до 1,0 % Nb

Углеродистые стали обыкновенного качества

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

 

7.Классификация конструкционных  сталей. Приведите примеры и примерный  хим состав.

 

Конструкцио́нная сталь — сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов и конструкций вмашиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.

 

Классификация конструкционных сталей.

Машиностроительные стали предназначены для изготовления различных деталей машин и механизмов.

Они классифицируются:

• по химическому составу ( углеродистые и легированные);
• по обработке (цементуемые, улучшаемые);
• по назначению (пружинные, шарикоподшипниковые).

Применение

• Ст1; Ст2 — проволока, гвозди, заклёпки.
• Ст3; Ст4 — крепёжные детали, фасонный прокат.
• Ст5; Ст6 — слабонагруженные валы, оси.

Обозначают по ГОСТ 380-94 буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают. 
Например: 
Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А); 
ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В); 
Вст0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).