Сварка металла

Углеродистые и легированные стали.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистые стали представляют собой сплавы железа Fe с углеродом C при неизбежном наличии примесей других химических элементов.

Легированные стали это тоже сплавы железа Fe с углеродом С , но с специально добавленными легирующими элементами (хром, марганец, кремний, титан, ванадий и другие химические элементы.), придающими стали какие-то необходимые свойства. По назначению (рис.1.31) углеродистые стали делятся на конструкционные и инструментальные.

По способу производства могут быть стали: мартеновские, конверторные, бессемеровские, томасовские, кислородно – конверторные и электростали.

Конструкционные стали различаются по качеству (рис. 1.32):

-обыкновенного качества;

-качественные углеродистые;

-высококачественные.

С возростанием цифры в марке стали обыкновенного качества группы А (табл.1.5) увеличиваются прочность s в и твердость НВ, но снижается пластичность d и ударная вязкость стал и( рис.1.33). Это происходит за счет изменения химического состава, в первую очередь содержания углерода.

a — толщина образца, мм; d — диаметр оправки

При разливке стали в ней может оставаться кислород, который удаляется непосредственно в сталеразливочном ковше:

FeO+ C Fe+ CO2.

Выделяющий при раскислении углекислый газ в виде воздушных пузырьков создает иллюзию “кипения" стали.

В зависимости от степени раскисления стали могут быть: кипящими (КП),с одержащими менее 0,05 % Si; спокойными (СП), содержащими до 0,15… 0,3 % Si ; полуспокойными (ПС). По стоимости кипящие стали (Ст1кп, Ст2кп, Ст3кп,С т4кп) самые дешевые, но имеют порог хладноломкости на 30… 40 % выше (рис.1.34), чем стали спокойные (Ст1сп, Ст2сп,…). Поэтому для ответственных сварных конструкций, особенно работающих при низких температурах в условиях Тюменского Севера, используют спокойные стали.

С повышением содержания углерода свариваемость сталей ухудшается, поэтому стали Ст5, Ст 6 применяются для элементов строительных конструкций не подвергаемых сварке.

Стали группы Б различаются (табл. 1.6) по химическому составу:Б Ст0, БСт1, БСт2,БСт3, БСт4, БСт5,.БСт6. С ростом цифры в марке стали увеличивается содержание углерода, кремния и марганца. Естественно, что это приводит к увеличению прочности и пластичности и к снижению ударной вязкости.

Примечание: 1. В стали марки БСт 0 — фосфора не более 0,07, серы — 0,06%. 2. Во всех марках стали, указанных в таблице, кроме БСт 0 , фосфора не должно быть больше 0,04%; серы — 0,05; хрома, никеля, меди — 0,3 каждого элемента; мышьяка — 0,08%.

Стали группы В нормируются как по химическому составу, так и по механическим характеристикам: ВСт 1 , ВСт2,ВСт3,ВСт4, ВСт5.

Стали обыкновенного качества выпускаются в виде проката: швеллер, труба, лист, пруток, балка и т. д. Углеродистые стали специального назначения (мосто - и судостроения, сельскохозяйственного машиностроения). и меют дополнительные индексы, например, для мостовых конструкций используется сталь Ст3мост.

М — мартеновская, Б — бессемеровская сталь. Например, мартеновская спокойная сталь: МСт2сп. Спокойные стали имеют более высокие ударные вязкости и сопротивление динамического разрушения.

Качественные углеродистые стали подразделяются на две группы: с нормальным содержанием марганца (0,5кп, 0,8кп,...20, 25,...., 85.) и с повышенным(0,7 …1,2 % Mn) содержанием марганца (15Г, 20Г,...,70Г) и содержат меньшее количество серы S (до 0,04%) и фосфора Р (до 0,03%), чем стали обыкновенного качества.

Цифры в марках качественных углеродистых и легированных сталей означают сотые доли % содержания углерода в ней. По содержанию углерода в стали они делятся на низкоуглеродистые (до 0,3 % С), среднеуглеродистые (0,3…0,5 % С) и высокоуглеродистые (свыше 0,5 % С).

Низкоуглеродистые стали 0,8кп, 0,5кп используются для листовой штамповки., а стали 10,15,...20,25 – для изготовления сварных конструкций.

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 40, 45 и 50 применяются для изготовления (с нормализацией и поверхностной закалкой) деталей, подверженных большим нагрузкам, так, например, из сталей 45, 50 изготовляются коленчатые валы и другие ответственные деталей. а втотракторных двигателей.

Высокоуглеродистые качественные стали 55, 60, 65 и 70 используются для изготовления деталей (пружины, рессоры, зубчатые колеса и т. д.) с последующей их термической обработкой.

Высококачественные стали обозначаются буквой А в конце марки: У7А, У8А,..., У13А, они содержат еще более низкое по сравнению с качественными сталями количество серы S (до 0,02%) и фосфора Р (до 0,03%).

Инструментальные качественные углеродистые стали (У 7 , У8,....,У13) используются для изготовления режущего (сверло, резец,…), измерительного (линейки, калибры,…) и штамповочного инструмента. Цифра в марке инструментальных сталей показывает содержание углерода в десятых долях процента (в других марках сотые доли процента)