Практическческое занятие по МДК 01.01 Технологическое оборудование и коммуникации специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа 2 курса (ПЗ№10)

Практическое занятие №10

Тема: Расшифровка марки конструкционного материала

Цель: Закрепить знания по условному обозначению марок легированных сталей согласно ГОСТ

Задание:

- Ознакомиться с методикой маркировки легированных сталей по методическим указаниям;

- Дать расшифровку марок легированных сталей по заданию;

- Ответить на контрольные вопросы;

- Сделать вывод по проделанному занятию и произвести защиту.

Краткие теоретические сведения

Легированными называют стали, в которых кроме обычных примесей, железа и углерода содержатся специально вводимые в определённых сочетаниях легирующие элементы (хром, никель, молибден и др., а также марганец и кремний в количествах, превышающих 0,8…1,2 %), с целью придания сталям определенных свойств.

В зависимости от суммарного содержания легирующих элементов легированные стали делят на:

Ø низколегированные (содержание легирующих элементов в сумме не более 2,5 %);

 Ø легированные (от 2,5 до 10 %);

Ø высоколегированные (более 10 %).

По назначению легированные стали делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения.

В России и странах СНГ принята буквенно-цифровая система, согласно которой цифрами обозначается содержание элементов стали, а буквами — наименование элементов.

 Легированные конструкционные стали маркируются цифрами и буквами, например, 15Х, 10Г2СД, 20Х2Н4А и т.д. Двузначные цифры, приводимые в начале марки, указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы русского алфавита обозначают легирующий элемент, а цифры после букв – его содержание в процентах. Отсутствие цифры указывает, что содержание легирующего элемента составляет до 1,5 % и менее. (табл. 2.1)

Таблица 2.1 – Обозначение легирующих элементов при маркировке стали

Основная масса легированных конструкционных сталей выплавляется качественными (например, 30ХГС).

Высококачественные легированные стали обозначаются буквой "А", помещѐнной в конце марки (например, 30ХГСА).

Особовысококачественная сталь обозначается буквой «Ш», располагаемой в конце марки (например, 30ХГС-Ш, 30ХГСА-Ш). Если буква «А» расположена в середине марки (например, 16Г2АФ), то сталь легирована азотом. При обозначении литейной легированной стали к марке конструкционной легированной стали добавляется буква «Л», которая ставится в конце обозначения, например, 15ГЛ, 40ХНЛ и т.д.

В марках легированных инструментальных сталей, например 9ХФ, 7X3, 3Х2В8Ф и др., цифра в начале марки указывает среднее содержание углерода в десятых долях процента, если его содержание менее 1 % (ГОСТ 5950-2000) . При содержании углерода в сталях более 1 % цифру не пишут. Расшифровка марок инструментальных сталей по содержанию легирующих элементов такая же, как для конструкционных сталей. Все инструментальные легированные стали всегда высококачественные и поэтому в обозначениях этих сталей буква «А» не ставится.

Инструментальные легированные стали используют для изготовления:

а) режущего и измерительного инструмента (7ХФ, 9ХФ, 9ХС, 9ХВГ, 9Х5ВФ, Р6М5, Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р9К5, Р9К10, Р18К5Ф2 и др.). Буква «Р» в сталях обозначает «быстрорежущая», цифра, стоящая после буквы «Р», указывает на содержание вольфрама в процентах (от 8 до 19%);

б) штампов холодного и горячего деформирования и накатного инструмента (Х6ВФ, 9X1, Х12Ф1, ХВГ, ЗХ2В8Ф, 4Х8В2,5ХНВС, 4ХС, В2С, 6Х6ВЗМФС, 8Х4ВЗМЗФ2 и др.).

Стали специального назначения – это стали, обладающие специальными свойствами – например, жаропрочные, жаростойкие, коррозионно-стойкие и т.д.

Коррозионностойкой (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. Хромоникелевые нержавеющие имеют большую коррозийную стойкость, чем хромистые стали, обладают повышенной прочностью и хорошей технологичностью в отношении обработки давлением. Например, 95Х18, 30Х13, 08Х17Т, 12Х18Н10Т, 08Х10Н20Т2.

Автоматные стали. Характерной особенностью автоматных сталей является хорошая обрабатываемость резанием на металлорежущих станках. Это достигается в первую очередь повышением в автоматных сталях содержания серы до 0,15-0,35% и фосфора до 0,10-0,15%. Безусловно эти элементы ухудшают механические свойства сталей, зато производство выигрывает в затратах на механическую обработку, так как получает возможность изготавливать неответственный крепеж (болты, винты, гайки) и мелкие детали в условиях массового производства на быстроходных автоматических линиях. Автоматными сталями являются как углеродистые, так и легированные стали. Маркируются автоматные стали буквой «А», которая ставится в начале марки перед указанием количества углерода: А12, А20, А30 и т.д. Помимо этих основных элементов (S и Р) в автоматные стали вводят свинец, селен, кальций. Введение этих элементов находит отражение в написании марки. Свинец обозначается буквой «С», а кальций буквой «Ц». Обе эти буквы ставятся после буквы «А» и перед цифрой, обозначающей углерод в марке. Свинецсодержащие марки: АС14, АС40, АС35Г2, АС45Г2, АС30ХМ, АС40ХГНМ. Свинец вводится в количестве 0,15-0,30%. Кальцийсодержащие марки: АЦ20, АЦ40, АЦ60, АЦ40Х, АЦ35Г2, АЦ30ХМ и др. Количество кальция в марке ничтожно мало: 0,001-0,007%, т.е. не превышает одной сотой процента. А селен, обозначаемый в марке буквой «Е», ставится в конце марки: А35Е, А45Е, А40ХЕ. Количество селена не превышает десятой доли процента.

Жаропрочные стали – это стали, способные выдерживать механические нагрузки без существенных деформаций при высоких температурах. К числу жаропрочных относят стали, содержащие хром, кремний, молибден, никель и др. Например, 40Х10С2М, 11Х11Н2В2МФ.

Износостойкие – стали, обладающие повышенной стойкостью к износу: шарикоподшипниковые, графитизированные и высокомарганцовистые. Судостроительные стали. По уровням прочности углеродистые судостроительные стали подразделены на стали нормальной, повышенной и высокой прочности. Сталь нормальной прочности (временное сопротивление 400- 520 МПа, минимальный предел текучести – 235МПа, минимальное относительное удлинение 22% в зависимости требуемой минимальной величины работы удара при заданной температуре испытания подразделяется на 4 категории: А,В,D,Е. Сталь категории А при S≤ 50мм должна обеспечить работу удара для продольных образцов не ниже 27Дж при 20°С, сталь категории В – не ниже 27Дж при 0°С, сталь категории D - не ниже 27Дж при -20°С, сталь категории Е - не ниже 27Дж при -40°С(S≤ 50мм), не ниже 34 ДЖ при -40°С (50≤S≤70 мм), не ниже 41Дж при - 40°С(70≤S≤100 мм). По степени раскисления стали категории А и В должны быть спокойными (СП) или полуспокойными, категории D – только СП, категории Е – СП, мелкозернистой, обработанной алюминием. Состояние поставки для сталей категории А, В, D толщиной до 50 мм не регламентируется. Эти же категории стали толщиной 50-100 мм поставляются нормализованными (N), прокатанными с контролируемой температурой (CR) или после термомеханической обработки (TMCP). Сталь категории Е толщиной до 100 мм поставляется нормализованной (N), или термомеханически обработанной (TMCP).

Стали повышенной прочности имеющие временное сопротивление 440-650 МПа и относительное удлинение 20-22%, подразделяются на категории А, D, Е с добавлением цифры, указывающей предел текучести при растяжении:

А32, D32, Е 32 – предел текучести не менее 315 МПа;

А36, D36, Е 36 – предел текучести не менее 355МПа;

А40, D40, Е40 – не менее 390 МПа.

 При этом, также как для сталей нормальной прочности, категория определяется в зависимости от минимальной величины работы удара при заданной температуре испытаний. Так, сталь категории А32 при толщине до 50 мм должна обеспечивать работу удара не менее 31 Дж при температуре испытания при 0°С, сталь D32 при температуре испытания -20°С, сталь Е32 – при -40°С. Сталь категории А40 при толщине до 50 мм должна обеспечивать работу удара не менее 41 Дж при температуре испытания 0°С, сталь D40 при температуре испытания -20°С, сталь Е40 – при -40°С. Сталь, предназначающаяся для конструкций, работающих при низких температурах (до -50°С) имеет категорию F (F32, F36, F40) и на ударный изгиб испытывается при температуре - 60°С.

Сталь высокой прочности в зависимости от гарантированного минимума предела текучести подразделяются на 6 уровней прочности: 420, 460, 500, 550, 620, 690 МПа; для каждого уровня прочности в зависимости от температуры испытаний на ударный изгиб установлены 4 категории: A,D,E,F.

Еще одной разновидностью судостроительной стали является зет-сталь, то есть сталь с гарантируемым уровнем пластических свойств в направлении толщины проката, предназначенная для изготовления сварных конструкций, способная воспринимать значительные напряжения, перпендикулярные к поверхности проката. В маркировке указывается условное обозначение зет-стали, например, D32Z, где D32 – условное обозначение категории стали, Z – условное обозначение стали с гарантированными свойствами по толщине.

Сталь подшипниковая. Стали для изготовления деталей подшипников (колец, шариков, роликов) считаются конструкционными, но по составу и свойствам относятся к инструментальным. Стали поставляются по ГОСТ 801-78 марок ШХ4, ШХ15 и ШХ20ГС. В обозначении марок буква Ш означает подшипниковую сталь; Х – наличие хрома; число – его содержание в десятых долях процента (0,4; 1,5; 2,0); Г и С – легирование марганцем (до 1,7 %) и кремнием (до 0,85 %).

Примеры обозначения и расшифровки:

1. 40ХГТР – сталь конструкционная, легированная, качественная, содержащая 0,4% углерода и по 1% хрома, марганца, титана, бора, остальное железо и примеси.

2. 38Х2МЮА - сталь конструкционная, легированная, высококачественная, содержащая 0,38% углерода, 2% % хрома, 1% молибдена, алюминия

3. ХВГ - сталь инструментальная, легированная, качественная, содержащая 1% углерода и по 1% хрома, вольфрама и марганца

4. ШХ15 – сталь подшипниковая, качественная, содержащая около 1% углерода, 1,5% хрома

5. Р10К5Ф5 – сталь быстрорежущая, инструментальная, качественная, содержащая около 1% углерода, 10 % вольфрама, 5% кобальта, 5% ванадия

Варианты заданий

 Задание: 1. Ознакомиться с методикой маркировки различных марок легированных сталей по методическим указаниям

2. Дать расшифровку марок легированных сталей по заданию в таблице

Вопросы для самоконтроля:

1. С какой целью в сталь вводят легирующие элементы?

2. Какие стали относят к легированным сталям с особыми свойствами?

3. Какие химические элементы придают стали коррозионную стойкость?

4. Что обозначают цифры после букв в марке легированной стали?

5. Объясните принципы маркировки подшипниковой стали?

6. Классификация сталей по содержанию легирующих элементов.

7. Объясните правила маркировки судостроительных сталей

8. Что обозначает цифра после буквы «Р» в маркировке быстрорежущих инструментальных сталей