Классификация и обработка сталей (стр. 1 из 3)
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего Профессионального образования
Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности
Контрольная работа №1
Вариант№1
По дисциплине: Технология конструкционных материалов
Классификация и обработка сталей
Содержание
Классификация конструкционных сталей по химическому составу и качеству
Примеры маркировки стали
Схемы и способы разливки стали, их достоинства и недостатки
Схемы и основные способы обработки металлов давлением и применение
Список используемой литературы
Классификация конструкционных сталей по химическому составу и качеству
Сталь- сплав, основой которого является железо с кислородом (до 2%) и добавление других элементов. Получают главным образом из смеси чугуна со стальным ломом в кислородных конвертерах, мартеновских печах и электропечах.
Конструкционная сталь-общее название сталей, предназначенных для изготовления строительных конструкций и деталей машин или механизмов.
По химическому составу различают: стали углеродистые и
легированные, по назначению — конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими и химическими свойствами (нержавеющая, жаропрочная, электротехническая и др.).
Углеродистая сталь, нелегированная конструкционная или инструментальная сталь, содержащая кислород (0,04-2%) и постоянные примеси (марганец, сера, фосфор). Различают низкоуглеродистую (до 0,25% кислорода), среднеуглеродистую (0,25-0,6% кислорода) и высокоуглеродистую (свыше 0,6% кислорода) сталь.
Легированная сталь, помимо обычных примесей содержит легирующие элементы — (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, ниобий, титан), для придания сплавам определенных физических, химических или механических свойств. Различают низколегированную (суммарное содержание легирующих элементов до 2,5%), среднелегированную (2,5-10%) и высоколегированную (св. 10%) сталь.
Качество стали зависит от содержания в них вредных примесей. Стали классифицируют на группы А, Б, В.
Группа А: Относятся стали обыкновенного качества, они могут иметь повышенное содержание серы (до 0,06%) и фосфора до (0,07%). Механические свойства таких сталей ниже, чем у стали других групп. Основным элементом является углерод. Их выплавляют в кислородных конвертерах и мартеновских печах. Стали обыкновенного качества подразделяют на спокойные (полностью раскисленные), кипящие (не полностью раскисленные) и полуспокойные (занимающее промежуточное положение между спокойными и кипящими).
Группа Б: Относятся качественные стали углеродистые или легированные. В таких сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,035% каждого. Выплавляют их в мартеновских печах.
Группа В: Относятся высококачественные стали, легированные, выплавляемые в электропечах. В таких сталях содержание серы и фосфора не должно превышать 0,025% каждого.
Особовысококачественные стали выплавляют в электропечах с последующими электрошлаковым переплавом, вакуумнодуговым переплавом. Содержание серы и фосфора до 0,015% каждого.
Примеры маркировки стали
Стали обыкновенного качества обозначают Ст0-Ст6. Чем выше номер, тем выше содержание углерода и прочностные свойства стали. Качественные, высоко качественные и особовысококачественные стали маркируют так: содержание углерода указывают в начале марки цифрой, соответствующей его содержанию. В сотых долях процента для сталей, содержащих до 0,75% углерода - конструкционные стали, и в десятых долях процента, имеющих более 0,75% углерода - инструментальные стали. Легирующие элементы обозначают русскими буквами, например Н (никель); Г (марганец); Х (хром); С (кремний). Если после буквы нет цифры, то сталь содержит 1-1,5% легирующего элемента, если стоит цифра, то она указывает содержание легирующего элемента в процентах. В конце марки высококачественной стали ставят букву «А»: сталь 30ХНМ-качественная, а стали 30ХНМА-высококачественные; у особовысококачественной стали электрошлакового переплава стоит буква «Ш». Для некоторых высококачественных сталей бывают следующие отклонения в обозначении. Все легированные стали и сплавы с особыми физическими свойствами всегда высококачественные, поэтому в марки этих сталей букву «А» не ставят. Шарикоподшипниковые стали обозначают в начале марки буквами «ШХ», затем стоит содержание хрома в десятых долях процента, например, сталь ШХ15. Быстрорежущие сложнолегированные обозначают буквой «Р», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней вольфрама. Электротехнические стали обозначают буквой «Э», следующая за ней цифра указывает на процентное содержание в ней кремния.
Схемы и способы разливки стали, их достоинства, и недостатки
Выплавленную в плавильной печи сталь выпускают в сталеразливочный ковш (рис.1) и мостовым краном переносят к месту разливки в слитки. Емкость ковша обычно определяется емкостью плавильной печи и составляет 5...250 т. Для крупных плавильных печей применяют ковши емкостью до 450 т (диаметром и высотой до 6 м). Сталь разливают в изложницы или кристаллизаторы установок для непрерывной разливки. Изложницы представляют собой чугунные формы для получения слитков различного сечения. Масса слитков для прокатки обычно составляет 10...12 т (реже — до 25 т), а для поковок достигает 250... 300 т. Легированные стали иногда разливают в слитки массой в несколько сотен килограммов. Применяют два способа разливки стали в изложницы: сверху и сифоном. При разливки сверху(рис. 2 А) сталь заливают из ковша 2 в каждую изложницу 1 отдельно. При такой разливке поверхность слитков вследствие попадания брызг жидкого металла на стенки изложницы может быть загрязненной пленками оксидов.
Рис. 1
При сифонной разливки (2 ,Б) сталью заполняют одновременно от 2 до 60 установленных на поддоне 5 изложниц через центровой литник 3 и каналы в поддоне. В этом случае сталь поступает в изложницы снизу, что обеспечивает плавное, без разбрызгивания их заполнение, поверхность слитка получается чистой, сокращается время разливки. Сталь в надставке 4 сохраняется в жидком состоянии, благодаря чему уменьшаются раковина и отходы слитка при обрезке. Разливку сверху обычно применяют для углеродистых, а разливку сифоном — для легированных сталей.
рис.2 рис.3
Непрерывная разливка стали производится на специальных установках — УНРС (рис. 3). Жидкую сталь из ковша 6 через промежуточное устройство 5 непрерывно заливают сверху в водоохлаждаемую изложницу без дна — кристализатор 4, а из нижней его части вытягивают со скоростью 1...2,5 м/мин с помощью валков 3 затвердевающий слиток. На выходе из кристаллизатора слиток охлаждается водой, окончательно затвердевает и попадает в зону резки, где его разрезают газовым резаком 2 на слитки определенной длины. Полученные слитки с помощью кантователя / опускаются на роликовый конвейер и подаются на прокатные станы. На УНРС получают слитки прямоугольного сечения размерами от 150 Х 500 до 300 Х 200 мм, квадратного со стороной от 150 до 400 мм, а также круглые в виде толстостенных труб. Благодаря непрерывному питанию и направленному затвердеванию в слитках, полученных на УНРС, отсутствуют усадочные раковины. Поэтому выход годных заготовок может достигать 96... 98 % массы разливаемой стали, поверхность получаемых слитков отличается хорошим качеством, а металл слитка — плотным и однородным строением.
Схемы и основные способы обработки металлов давлением и применение
Обработка металлов давлением основана на их способности в определенных условиях пластически деформироваться в результате воздействия на деформируемое тело (заготовку) внешних сил. Процессы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на два вида: 1). Для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок для последующего изготовления из них деталей только обработкой резанием или с использованием предварительного пластического формоизменения, основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование и волочение.
Прокатка заключается в обжатии заготовок между вращающими валами. Силами трения заготовка втягивается между валками, а силы трения нормальные к поверхности валков, уменьшают. Выделяют три основных вида прокатки: продольная, поперечная и винтовая. При продольной периодической прокатке получают профили с односторонним периодом, с двухсторонним совпадающим периодом, с несовпадающим верхним и нижним периодом. Окончательную форму изделию придают за один проход. Длина периода профиля определяется длиной окружности валка. При каждом обороте валков из них должен выходить отрезок полосы с целым числом периодов, поэтому наибольшая длина периода не может быть больше длины окружности валков.
Поперечная прокатка периодических профилей характеризуется тем, что заготовка и готовый профиль представляют собой тела вращения. Схема прокатки на трехвалковом стане представлена на рис.4
Рис. 4. Схема прокатки на трехвалковом стане
Прокатка осуществляется дисковыми или коническими валками, расположенными под углом 120 0 друг к другу. Валки могут быть установлены с некоторым перекосом. Способ заключается в том, что три приводных валка 1 вращают заготовку 2, которая принудительно перемещается в осевомнаправлении со значительным натяжением. Гидравлическое устройство перемещает зажимной патрон 3 вместе с металлом в направлении рабочего хода. Во время прокатки валки сближаются и разводятся на требуемый размер гидравлической следящей системой в соответствии с заданным профилем копировальной линейки или системой ЧПУ по заранее заданной программе. Переход от одного профиля к другому осуществляется без замены валков, только за счет смены копира или программы.