- •Пособие
- •120302 – Земельный кадастр, 120303 – городской кадастр
- •Ковалев н.С.
- •Введение
- •1. Краткий исторический обзор развития и применения металлических конструкций
- •2. Структура материалов
- •3. Дефекты кристаллов
- •4. Фазовые превращения
- •Диаграмма состояния сплавов I типа
- •Диаграмма состояния II типа
- •Диаграмма состояния III типа
- •5. Общие сведения о металлах и сплавах
- •5.1. Черные металлы
- •5.2. Цветные металлы и сплавы
- •6. Механические свойства металлов
- •7. Классификация и маркировка черных металлов и сплавов
- •7.1. Классификация конструкционных сталей
- •7.2. Классификация чугунов
- •7.3. Маркировка сталей
- •7.3.1. Углеродистые стали обыкновенного качества
- •7.3.2. Углеродистые качественные стали
- •7.3.3. Маркировка легированных сталей
- •7.4. Маркировка чугунов
- •7.5. Классификация и маркировка медных сплавов
- •7.6. Классификация и маркировка алюминиевых сплавов
- •8. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •9. Технология металлов
- •9.1. Литейное производство
- •9.2. Обработка металлов давлением
- •9.2.1. Прокатка
- •9.2.2. Ковка
- •9.2.3. Волочение
- •9.2.4. Горячая объемная штамповка и область ее применения
- •9.2.5. Холодная объемная штамповка и область ее применения
- •9.2.6. Холодная и горячая листовая штамповки
- •9.3. Обработка металлов резанием
- •9.3.1. Виды обработки
- •9.3.2. Обработка на токарно-винторезных станках
- •9.3.3. Обработка на фрезерных станках
- •9.3.4. Обработка на сверлильных станках (осевая обработка)
- •9.3.5. Обработка абразивным инструментом
- •9.4. Сварка
- •9.4.1. Виды сварки
- •9.4.2. Электродуговая сварка
- •9.4.3. Электрошлаковая сварка
- •9.4.4. Электродуговая сварка в среде защитных газов
- •9.4.5. Газовая сварка
- •9.4.6. Термитная сварка
- •9.4.7. Контактная сварка
- •9.4.8. Виды сварных соединений и швов
- •10. Применение металлов в строительстве и защита их от коррозии
- •10.1. Сортамент продукции металлургических
- •Комбинатов
- •10.2. Арматурная сталь для изготовления железобетона
- •20Ат800 гост 10884-94;
- •10Ас400 гост10884-94;
- •16Ат400к гост10884-94.
- •Проволока 5-в1400;
- •Проволока 5-Вр1400.
- •10.3. Железобетон. Номенклатура изделий
- •10.4. Металлические каркасы зданий и сооружений и защита их от коррозии
- •10.5. Металлические мосты и область их применения
- •10.6. Защита металлов от коррозии
- •Вопросы для самопроверки
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Пособие
- •394087 Воронеж, ул. Мичурина, 1
7. Классификация и маркировка черных металлов и сплавов
7.1. Классификация конструкционных сталей
Стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре, прочности и назначению.
По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные. В зависимости от концентрации углерода те и другие подразделяют на низкоуглеродистые (<0,25% С), среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (>0,6% С). При увеличении содержания углерода в стали твердость ее увеличивается, а пластичность уменьшается. Стали, содержащие менее 0,25% углерода, могут быть подвержены цементации. Легированные стали в зависимости от введенных элементов подразделяют на хромистые, марганцовистые, хромоникелевые, марганцевые.
По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.
Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом их производства. Однородность химического состава, строения и свойств, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей – серы и фосфора.
Стали обыкновенного качества содержат от 0,005% S и 0,040% Р, качественные – не более 0,04% S и 0,035 Р, высококачественные – не более 0,025% S и 0,025% Р, особо высококачественные – не более 0,015% S и 0,025% Р.
Углеродистые конструкционные стали выпускают двух видов: обыкновенного качества и качественные.
По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.
Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый для предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации.
Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно без газовыделения. Кипящие стали раскисляют только марганцем. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное место между спокойными и кипящими.
При классификации стали по структуре учитывают особенности ее строения в отожженном и нормализованном состояниях. По структуре в отожженном состоянии конструкционные стали разделяют на четыре класса: доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит; эвтектоидные, структура которых состоит из перлита; аустенитные и ферритные.
Углеродистые стали могут быть первых двух классов, легированные – всех классов.
По прочности, оцениваемой временным сопротивлением, конструкционные стали с некоторой условностью можно разделить на стали нормальной прочности (σ <1000 МПа), повышенной прочности (σ <1500 МПа) и высокопрочные (σ >1000 МПа).
7.2. Классификация чугунов
В зависимости от того, в какой форме присутствует углерод в сплавах, различают белые, серые, высокопрочные чугуны, чугуны с вермикулярным графитом и ковкие чугуны.
Белыми называются чугуны, в которых весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита (Fe C.).
Белые чугуны по содержанию углерода разделяются на доэвтектические (до 4,3%), эвтектические (4,3%) и заэвтектические (более 4,3%).
Белые чугуны отличаются от серых наличием в структуре химически связанного углерода в виде цементита. Из-за большого количества цементита они твердые, хрупкие и для изготовления деталей машин не используются. Из белого чугуна изготовляют прокатные валки, тормозные колодки и другие детали, работающие в условиях износа.
В промышленности широко применяют серые, высокопрочные и ковкие чугуны, в которых весь углерод или часть его находится в форме графита. Графит обеспечивает пониженную твердость, хорошую обрабатываемость резанием. Вместе с тем включения графита (особенно пластинчатой формы) снижают прочность и пластичность. Серые, высокопрочные и ковкие чугуны различаются условиями образования графитных включений и их формой, что отражается на механических свойствах.
Серыми называются чугуны с пластинчатой формой графита. Серые чугуны используются в конструкциях, работающих на статическую сжимающую нагрузку (колонны, фундаментные плиты, опорные плиты под фермы, канализационные трубы, люки, задвижки).
Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают модифицированием магнием, ферросилицием совместно с вторичным алюминием, которые вводят в жидкий чугун в количестве 0,02-0,08%. Модификация проводится с целью измельчения зерна графитных включений. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и некоторой пластичностью. Высокопрочные чугуны используют в конструкциях, подвергающихся динамической и вибрационной нагрузке и износу (полы промышленных зданий, фундаменты тяжелого кузнечно-прессового оборудования, подферменные опоры железнодорожных и автодорожных мостов, тюбинги для крепления транспортных тоннелей).
Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Их получают отжигом белых доэвтектических чугунов. В отличие от пластинчатого, такой графит меньше снижает механические свойства, вследствие чего ковкие чугуны по сравнению с серыми обладают более высокой прочностью, вязкостью и пластичностью. Из них изготовляют детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок позволяет делать из ковкого чугуна детали водо- и газопроводных установок.
В чугунах с вермикулярным графитом структура формируется под действием комплексного модификатора, содержащего магний и редкоземельные металлы. Графит приобретает шаровидную (до 40%) и вермикулярную форму в виде мелких тонких прожилок. По механическим свойствам эти чугуны занимают промежуточное положение между серыми и высокопрочными чугунами. Применяют в отливках, подвергаемых циклическим нагрузкам и частым теплосменам. Из них отливают блоки цилиндров, поршни, гильзы и т.д.