Признаки углеродистой стали
Термин углеродистая сталь может также использоваться в отношении стали, которая не является нержавеющей сталью. В этом случае углеродистая сталь может включать легированные стали. Высокоуглеродистая сталь имеет множество различных применений, таких как фрезерные станки, режущие инструменты (например, зубила) и высокопрочная проволока. Для этих применений требуется гораздо более тонкая микроструктура, что повышает вязкость.
Высокоуглеродистая сталь является популярным металлом для изготовления ножей благодаря высокому содержанию углерода, что позволяет лезвию лучше удерживать кромку. Чтобы извлечь максимальную пользу из этого вида стали, очень важно правильно провести ее термообработку. Температурные ограничения нужно учитывать при любой механической обработке углеродистой стали, в том числе при лезрной резке.
| Вид стали | Максимальная температура ковки | Температура плавления |
| 1.5% carbon | 1049 | 1140 |
| 1.1% carbon | 1082 | 1171 |
| 0.9% carbon | 1121 | 1221 |
| 0.5% carbon | 1249 | 1349 |
| 0.2% carbon | 1321 | 1471 |
Виды сталей и их расшифровка.
Классификация углеродистой стали
Мягкая или низкоуглеродистая сталь
Мягкая сталь (железо, содержащее небольшой процент углерода, прочное и жесткое, но плохо поддающееся закалке), также известная как простая углеродистая сталь и низкоуглеродистая сталь, в настоящее время является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно низка, а свойства материала весьма приемлемы для многих областей применения. Мягкая сталь содержит примерно 0,05-0,30% углерода, что делает ее ковкой и пластичной. Мягкая сталь имеет относительно низкую прочность на разрыв, но она легко формуется. Поверхностная твердость может быть увеличена с помощью науглероживания.
В областях применения, где используются большие поперечные сечения для минимизации прогиба, разрушение по текучести не представляет риска, поэтому низкоуглеродистые стали являются лучшим выбором, например, в качестве конструкционной стали. Плотность низкоуглеродистой стали составляет примерно 7,85 г/см3 (7850 кг/м3), а модуль Юнга — 200 ГПа.
У низкоуглеродистых сталей наблюдается биение точки текучести, когда материал имеет две точки текучести.
Первый предел текучести (или верхний предел текучести) выше второго, а после верхнего предела текучести текучесть резко снижается. Если низкоуглеродистая сталь напряжена только до некоторой точки между верхним и нижним пределом текучести, то на поверхности образуются полосы Людера.
Низкоуглеродистые стали содержат меньше углерода, чем другие стали, и легче поддаются холодной деформации, что облегчает их обработку. Типичные области применения низкоуглеродистой стали — детали автомобилей, трубы, строительство и пищевые банки.
Высокопрочная низкоуглеродная сталь
Высокопрочные стали — это низкоуглеродистые стали или стали, находящиеся в нижней части среднеуглеродистого диапазона, в которые добавлены дополнительные легирующие ингредиенты для повышения прочности, износостойкости или, в частности, прочности на разрыв. К таким легирующим компонентам относятся хром, молибден, кремний, марганец, никель и ванадий. Содержание таких примесей, как фосфор и сера, ограничено.
Виды стали и состав КРАТКО
Высокоуглеродистые стали
Для повышения прокаливаемости низкоуглеродистых сталей часто добавляют марганец. Эти добавки превращают материал в низколегированную сталь по некоторым стандартам, но большинство из них допускает до 1,65% марганца по весу.
Существует два типа высокоуглеродистых сталей — это высокоуглеродистая сталь и сверхвысокоуглеродистая сталь.
Причина ограниченного использования высокоуглеродистой стали заключается в том, что она обладает крайне низкой пластичностью и свариваемостью, а также более высокой стоимостью производства. Наиболее подходящими областями применения высокоуглеродистой стали является ее использование в пружинной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, а также в производстве широкого спектра высокопрочной проволоки.
Термическая обработка углеродистой стали
Целью термической обработки углеродистой стали является изменение её механических свойств — обычно пластичности, твердости, предела текучести или сопротивления удару. При этом, что электро и теплопроводность изменяются незначительно. Как и при большинстве методов упрочнения стали, модуль Юнга (упругость) остается неизменным.
При любой обработке стали пластичность обменивается на повышенную прочность и наоборот. Железо имеет более высокую растворимость углерода в аустенитной фазе, поэтому все виды термической обработки, кроме сфероидизации и технологического отжига, начинаются с нагрева стали до температуры, при которой может существовать аустенитная фаза. Затем сталь закаливают (отводят тепло) с умеренной или низкой скоростью, позволяя углероду диффундировать из аустенита, образуя карбид железа (цементит) и оставляя феррит, или с высокой скоростью, задерживая углерод внутри железа, образуя мартенсит. Скорость охлаждения стали до эвтектоидной температуры (около 727 °C) влияет на скорость диффузии углерода из аустенита и образования цементита.
Основные виды термической оработки углеродистой стали
Сфероидизация
Сфероидит образуется при нагревании углеродистой стали до температуры примерно 700 °C в течение более 30 часов. Сфероидит может образовываться при более низких температурах, но время, необходимое для этого, резко возрастает, поскольку это процесс, контролируемый диффузией.
В результате образуется структура из стержней или сфер цементита внутри первичной структуры (феррита или перлита, в зависимости от того, на какой стороне эвтектоида вы находитесь). Цель — смягчить высокоуглеродистые стали и придать им большую пластичность. Это самая мягкая и пластичная форма стали.
Полный отжиг
Технологический отжиг
Изотермический отжиг
Это процесс, при котором гипоэвтектоидная сталь нагревается выше верхней критической температуры. Эта температура поддерживается в течение некоторого времени, затем снижается до температуры ниже нижней критической температуры и снова поддерживается. Затем сталь охлаждается до комнатной температуры. Этот метод устраняет любой температурный градиент.
Нормализация
Углеродистую сталь нагревают примерно до 550 °C в течение 1 часа. Это обеспечивает полное превращение стали в аустенит. Затем сталь охлаждается воздухом, скорость охлаждения составляет примерно 38 °C в минуту. В результате получается мелкозернистая перлитная структура и более однородная структура. Нормализованная сталь имеет более высокую прочность, чем отожженная.
Она обладает относительно высокой прочностью и твердостью.
Закалка
Углеродистая сталь, содержащая не менее 0,4 масс. % С, нагревается до нормализующих температур, а затем быстро охлаждается (закаливается) в воде, рассоле или масле до критической температуры. Критическая температура зависит от содержания углерода, но, как правило, она снижается по мере увеличения содержания углерода.
Мартемперинг
Мартенсинг не является закалкой. Это форма изотермической термообработки, применяемая после первоначальной закалки, обычно в ванне с расплавленной солью, при температуре чуть выше «температуры начала мартенсита».
При этой температуре снимаются остаточные напряжения в материале, и из сохранившегося аустенита может образоваться бейнит, который не успел превратиться ни во что другое. В промышленности этот процесс используется для контроля пластичности и твердости материала. При более длительном закаливании пластичность увеличивается при минимальной потере прочности. Cталь выдерживают в этом растворе до тех пор, пока внутренняя и внешняя температуры детали не сравняются. Затем сталь охлаждают с умеренной скоростью, чтобы градиент температур был минимальным.
Этот процесс не только уменьшает внутренние напряжения и трещины под напряжением, но и повышает ударную вязкость.
Отпуск
Это наиболее часто встречающаяся термическая обработка, поскольку конечные свойства могут быть точно определены температурой и временем отпуска. Отпуск включает в себя повторный нагрев закаленной стали до температуры ниже эвтектоидной температуры и последующее охлаждение. Повышенная температура позволяет образоваться очень небольшому количеству сфероидита, который восстанавливает пластичность, но снижает твердость. Фактические температуры и время тщательно подбираются для каждого состава.
Аустемперинг
Процесс аустемперирования аналогичен мартенситному, за исключением того, что закалка прерывается и сталь выдерживается в ванне с расплавленной солью при температуре от 205 до 540 °C, а затем охлаждается с умеренной скоростью. В результате в стали, называемой бейнитом, образуется ациклическая микроструктура, которая обладает большой прочностью (но меньшей, чем мартенсит), большей пластичностью, более высокой ударной вязкостью и меньшей деформацией, чем мартенситная сталь. Недостатком аустемперирования является то, что его можно использовать только для нескольких листов стали, и для него требуется специальная соляная ванна.
Закалка корпуса
Процессы закалки закаливают только внешнюю часть стальной детали, создавая твердую, износостойкую кожу («корпус»), но сохраняя прочную и вязкую внутреннюю часть.
Углеродистые стали плохо поддаются закалке, то есть их нельзя закаливать на толстых участках. Легированные стали обладают лучшей прокаливаемостью, поэтому они могут подвергаться сквозной закалке и не требуют закалки корпуса. Это свойство углеродистой стали может быть полезным, поскольку придает поверхности хорошие характеристики износа, но оставляет сердцевину гибкой и амортизирующей.
О компании Адрес: Санкт-Петербург, Петровский пр., д.20 литер И
Режим работы:
Понедельник — пятница
10:00 — 18:00
Полезные статьи
Работаем по всей России
Высокоточное производство
Пользовательское соглашение
- Металлов
- Дерева
- Фанеры
- Пластика, акрила, орг стекла
- Бумаги и картона
- Ткани и кожи
- Поролона
- Резины
- Металлов
- Дерева
- Стекла и зеркал
- Пластика и орг стекла
- Бумаги, кожи, картона
- Гравировка на камне
- Литье в силикон
- Литье под давлением
- Литье металлов
- Литье пластмасс
- Литье резины
- Фрезеровка ЧПУ
- Пластика
- Металла
- Дерева, МДФ, фанеры
- Токарные работы
- 3Д прототипирование
- 3Д моделирование
- Макетирование
- Промышленные работы
- 3Д печать воском
- Изготовление пресс-форм
- Изготовление корпусов
- Изготовление корпусов из пластика
- Производство ложементов
- Из металла
- Из пластика
- Из резины
- Из пластика
Источник: 3dprintspb.com
Классификация сталей
Сталь — основной металлический материал, широко применяемый в строительстве, а также для изготовления приборов, машин, оборудования и инструментов. Её широкое использование обусловлено сочетанием обширного комплекса механических, физческих, химических и технологических свойств. Кроме того, сталь весьма недорога и ее можно легко производить в большом объёме.
Развитие технологий ведет к повышению рабочих параметров машин и приборов, предъявляет все большие требования к качеству и свойствам стали. В связи с этим разрабатываются новые марки стали, а также совершенствуются процессы ее получения. Стали классифицируют по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления и структуре.
1. По химическому составу стали классифицируют на углеродистые и легированные.
По содержанию углерода стали разделяют:
- низкоуглеродистые (0,3% С)
- среднеуглеродистые (0,3—0,7% С)
- высокоуглеродистые (выше 0,7% С)
Легированные стали в зависимости от количества введенных элементов подразделяют:
- низколегированные (5%)
- среднелегированные (5-10%)
- высоколегированные (более 10%)
2. По назначению стали подразделяют на:
- конструкционные (стали: 20, 35, 45, 20Х, 40Х, 18ХГТ, 30ХГСА, 65Г и др.)
- инструментальные (У8А, У10А, 5ХНМ, 9ХС, 4Х5МФС)
- стали спецназначения с особыми свойствами
3. По качеству стали классифицируют на:
- стали обыкновенного качества (только углеродистые до 0,5 % С)
- качественные стали (углеродистые и легированные)
- высококачественные стали (углеродистые и легированные)
- особо высококачественные стали (легированные)
Под качеством стали нужно понимать совокупность свойств, определяемых техническим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали в основном зависят от вредных примесей фосфора и серы, а также содержания газов (02, N, Н). Газы трудно определить количественно, потому что они являются скрытыми примесями. Именно поэтому нормы содержания вредных примесей служат основным показателем для разделения сталей по качеству.
4. По способу раскисления и характеру затвердевания сталь классифицируют:
- спокойную (сп)
- полуспокойную (пс)
- кипящую (кп)
Раскисление, это процесс удаления кислорода из жидкого металла. Легированные стали производят спокойными (сп), тогда как углеродистые производят спокойными (сп), полуспокойными (пс) и кипящими (кп).
5. По структуре стали классифицируются:
(в нормализованном и отожженном состояниях)
В зависимости от структуры в отожженном (равновесном) состоянии стали разделяют на шесть классов:
- доэвтектоидные, имеющие в структуре избыточный феррит
- эвтектоидные, структура которых состоит из перлита
- заэвтектоидные, имеющие в структуре вторичные, выделяющиеся из аустенита, карбиды
- ледебуритные, содержащие в структуре первичные (эвтектические) карбиды
- аустенитные
- ферритные
По структуре после нормализации, стали подразделяют на следующие классы:
- перлитный
- мартенситный
- аустенитный
- ферритный
Сталь перлитного класса имеет невысокую устойчивость переохлажденного аустенита. При охлаждении на воздухе они приобретают структуру перлита, сорбита или троостита, в которой могут присутствовать также избыточные феррит или карбиды. К сталям перлитного класса относят углеродистые и низколегированные стали. Это большая группа основных недорогих, широко используемых сталей.
Стали мартенситного класса отличаются высокой устойчивостью переохлажденного аустенита. Для таких сталей скорость охлаждения на воздухе оказывается больше критической скорости закалки; при охлаждении на воздухе они закаливаются на мартенсит. К этому классу относят среднелегированные и высоколегированные стали.
Стали аустенитного класса из-за повышенного количества никеля или марганца (обычно в сочетании с хромом) имеют интервал мартенситного превращения ниже О°С и сохраняют аустенит при комнатной температуре. Распад аустенита в перлитной и промежуточной области отсутствует.
Рассмотренная классификация относится только к нормализованным сталям. Если изменить условия охлаждения, то структура стали тоже может измениться. Если сталь перлитного класса охладить с большей скоростью, то можно получить мартенсит.
При охлаждении стали мартенситного класса с меньшей скоростью можно получить перлит, после обработки стали аустенитного класса холодом — мартенсит. Легированные стали доэвтектоидного, заэвтектоидного и перлитного классов в основном применяют для изготовления инструмента и деталей машин. Стали мартенситного класса применяют редко. Стали аустенитного в ферритного классов имеют особые физические и химические свойства (коррозиестойкие, жаропрочные). Стали ледебуритного класса применяют как инструментальные стали (быстрорежующих сталей в часности).
Источник: mdspro.ru
Углеродистая сталь: свойства, маркировка, состав и применение
Углеродистой или, как ее еще называют, углеродной сталью называется инструментальная или конструкционная сталь, не содержащая легирующих добавок. Углеродистая сталь подразделяется на низкоуглеродистую (до 0,25% углерода), среднеуглеродистую (от 0,25 до 0,6% углерода) и высокоуглеродистую (до 2% углерода).