1. Opće karakteristike čelika

2. Označavanje, dekodiranje, svojstva, toplinska obrada i opseg

2.1 Ugljični konstrukcijski čelici

2.2 Čelici za slobodno rezanje

2.3 Konstrukcijski niskolegirani čelici

2.4 Konstrukcijski kaljeni čelici

2.5 Konstrukcijski čelici za kaljenje

2.6 Čelici za opruge

2.7 Čelici s kugličnim ležajevima

2.8 Čelici otporni na habanje

2.9 Čelici otporni na koroziju

2.10 Čelici i legure otporni na toplinu

1. Opće karakteristike čelika

Legure na željezo s udjelom ugljika do 2,14% nazivaju se čelici. Osim željeza i ugljika, čelici sadrže korisne i štetne nečistoće.

Čelik je glavni metalni materijal koji se široko koristi za proizvodnju dijelova strojeva, zrakoplova, instrumenata, raznih alata i građevinskih konstrukcija. Široka upotreba čelika je posljedica kompleksa mehaničkih, fizikalno-kemijskih i tehnoloških svojstava. Metode za široku proizvodnju čelika otkrivene su sredinom XIXv. U isto vrijeme već su provedena prva metalografska istraživanja željeza i njegovih legura.

Čelici kombiniraju visoku krutost s dovoljnom statičkom i cikličkom čvrstoćom. Ovi se parametri mogu mijenjati u širokom rasponu promjenom koncentracije ugljika, legirajućih elemenata i tehnologija toplinske i kemijsko-termalne obrade. Promjenom kemijskog sastava moguće je dobiti čelike različitih svojstava, te ih koristiti u mnogim granama tehnike i nacionalnog gospodarstva.

Ugljični čelici se klasificiraju prema sadržaju ugljika, namjeni, kvaliteti, stupnju deoksidacije i strukturi u ravnotežnom stanju.

Prema namjeni čelici se dijele na konstrukcijske i instrumentalne. Konstrukcijski čelici predstavljaju najopsežniju skupinu namijenjenu za izradu građevinskih konstrukcija, dijelova strojeva i uređaja. Ovi čelici uključuju očvršćene, poboljšane čelike visoke čvrstoće i čelike s oprugama. Alatni čelici se dijele na čelike za rezanje, mjerne alate, hladne i vruće matrice (do 200 0 C) deformacija.

Prema kvaliteti čelika dijele se na obične, visokokvalitetne, visokokvalitetne. Pod kvalitetom čelika podrazumijeva se skup svojstava određenih metalurškim postupkom njegove proizvodnje. Čelici obične kvalitete su samo ugljični (do 0,5% C), kvalitetni i kvalitetni - ugljični i legirani.

Prema stupnju deoksidacije i prirodi skrućivanja čelici se dijele na mirne, polumirne i kipuće. Deoksidacija je proces uklanjanja kisika iz tekućeg metala, koji se provodi kako bi se spriječio krhki lom čelika tijekom vruće deformacije.

Po stupnju deoksidacije polumirni čelici zauzimaju međupoložaj između mirnih i kipućih.

Prema svojoj strukturi u ravnotežnom stanju čelici se dijele na: 1) hipoeutektoidne, u strukturi imaju ferit i perlit; 2) eutektoid, čija se struktura sastoji od perlita; 3) hipereutektoid, koji u strukturi ima perlit i sekundarni cementit.

2. Označavanje, dekodiranje, svojstva, toplinska obrada i opseg.

2.1 Ugljični konstrukcijski čelici

Čelici uobičajene kvalitete proizvode se u obliku valjanih proizvoda (šipke, grede, limovi, uglovi, cijevi, kanali itd.) u normaliziranom stanju i, ovisno o namjeni i kompleksu svojstava, dijele se na skupine: A, B, C.

Čelici su označeni kombinacijom slova St i broja (od 0 do 6) koji pokazuje broj razreda, a ne prosječni sadržaj ugljika u njemu, iako se s povećanjem broja udio ugljika u čeliku povećava. Čelici grupa B i C imaju slova B i C ispred marke, što znači da pripadaju tim skupinama. Grupa A nije navedena u oznaci razreda čelika. Stupanj deoksidacije označava se dodavanjem indeksa: kod mirnih čelika - "cn", polumirnih čelika - "ps", ključanja - "kp", a kategorija normaliziranih svojstava (osim kategorije 1) označena je s sljedeća znamenka. Mirni i polumirni čelici se proizvode St1 - St6, vreli - St1 - St4 sve tri skupine. Čelik St0 se ne dijeli prema stupnju deoksidacije.

Čelici skupine A koriste se kao isporučeni za proizvode koji nisu vruće obrađeni. U tom slučaju zadržavaju normalizacijsku strukturu i mehanička svojstva zajamčena standardom.

Čelik razreda St3 koristi se u isporučenom stanju bez tlačne obrade i zavarivanja. Široko se koristi u građevinarstvu za proizvodnju metalnih konstrukcija.

Čelici skupine B koriste se za proizvode proizvedene toplom obradom (kovanje, zavarivanje i, u nekim slučajevima, toplinska obrada), u kojima nije očuvana izvorna struktura i mehanička svojstva. Za takve dijelove važni su podaci o kemijskom sastavu, koji je neophodan za određivanje načina vruće obrade.

Čelici skupine C skuplji su od čelika skupina A i B, koriste se za kritične dijelove (za proizvodnju zavarenih konstrukcija).

Ugljični čelici uobičajene kvalitete (sve tri skupine) namijenjeni su za izradu raznih metalnih konstrukcija, kao i lako opterećenih dijelova strojeva i uređaja. Ovi čelici se koriste kada je izvedba dijelova i konstrukcija osigurana krutošću. Ugljični čelici uobičajene kvalitete naširoko se koriste u građevinarstvu u proizvodnji armiranobetonskih konstrukcija. Sposobnost zavarivanja i hladnog rada pod pritiskom odgovara čelicima grupa B i C brojeva 1-4, stoga se od njih izrađuju zavareni nosači, razni okviri i građevinske metalne konstrukcije, osim toga, pričvršćivači, od kojih su neki karburizirani.

Srednjeugljični čelici brojeva 5 i 6, koji imaju visoku čvrstoću, namijenjeni su za tračnice, željezničke kotače, kao i za osovine, remenice, zupčanike i druge dijelove podiznih i poljoprivrednih strojeva. Neki dijelovi ovih čelika skupine B i C podvrgavaju se toplinskoj obradi – kaljenju nakon čega slijedi visoko kaljenje.

U strojarstvu se visokokvalitetni ugljični čelici koriste za izradu dijelova za razne, najčešće neodgovorne namjene i prilično su jeftin materijal. Ovi čelici se isporučuju industriji u obliku valjanih proizvoda, otkovaka, profila za različite namjene sa zajamčenim kemijskim sastavom i mehaničkim svojstvima.

U strojarstvu se koriste visokokvalitetni ugljični čelici, koji se isporučuju u skladu s GOST 1050-74. Ovi čelici su označeni dvoznamenkastim brojevima 05, 08, 10, 15, 20, ..., 75, 80, 85, što označava prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka.

U ugljične čelike spadaju i čelici s povećanim udjelom mangana (0,7-1,0%) razreda 15G, 20G, 25G, ..., 70G, koji imaju povećanu kaljivost.

Mirni čelici su označeni bez indeksa, polumirni i kipući - indeksom "ps" i "kp". Kipući čelici se proizvode u klasama 05kp, 08kp, 10kp, 15kp, 20kp, polumirni - 08ps, 10ps, 15ps, 20ps.

Visokokvalitetni čelici imaju široku primjenu u strojarstvu i izradi instrumenata, jer se zbog različitog sadržaja ugljika u njima, a samim time i toplinske obrade, može dobiti širok raspon mehaničkih i tehnoloških svojstava.

Niskougljični čelici 05kp, 08kp, 10kp, 15kp, 20kp karakteriziraju niska čvrstoća i visoka duktilnost u hladnom stanju. Ovi čelici se uglavnom proizvode u obliku tankog lima i koriste se nakon žarenja ili normalizacije za duboko izvlačenje hladnog oblikovanja. Lako ih je žigosati zbog niskog udjela ugljika i silicija, što ih čini vrlo mekim. Mogu se koristiti u automobilskoj industriji za izradu dijelova složenih oblika. Duboko izvlačenje iz lima ovih čelika koristi se u proizvodnji limenki, emajliranog posuđa i drugih industrijskih proizvoda.

Čelici Calm 08, 10 koriste se u žarenom stanju za konstrukcije niske čvrstoće - kontejnere, cijevi itd.

Čelici 10, 15, 20 i 25 su također čelici s niskim udjelom ugljika, duktilni su, dobro se zavaruju i štancaju. U normaliziranom stanju uglavnom se koriste za pričvrsne elemente - valjke, osovine itd.

Kako bi se povećala površinska čvrstoća ovih čelika, oni se cementiraju (zasićuju površinu ugljikom) i koriste se za male dijelove, na primjer, lagano opterećene zupčanike, bregaste osovine itd.

Srednjeugljični čelici 30, 35, 40, 45, 50 i slični čelici s visokim sadržajem mangana 30G, 40G i 50G u normaliziranom stanju karakteriziraju povećana čvrstoća, ali, sukladno tome, niža žilavost i duktilnost. Ovisno o radnim uvjetima dijelova izrađenih od ovih čelika, na njih se primjenjuju različite vrste toplinske obrade: normalizacija, poboljšanje, kaljenje niskim kaljenjem, kaljenje visokofrekventnom strujom itd.

Srednji ugljični čelici koriste se za izradu malih osovina, klipnjača, zupčanika i dijelova podvrgnutih cikličkom opterećenju. Kod velikih dijelova s ​​velikim poprečnim presjekom, zbog slabe kaljivosti, mehanička svojstva su značajno smanjena.

Visokougljični čelici 60, 65, 70, 75, 80 i 85, kao i s visokim sadržajem mangana 60G, 65G i 70G, uglavnom se koriste za izradu opruga, opruga, žice visoke čvrstoće i drugih proizvoda s visoka elastičnost i otpornost na habanje. Kaljeni su i srednje kaljeni u troostitnu strukturu u kombinaciji sa zadovoljavajućom žilavošću i dobrom čvrstoćom na zamor.

2. Označavanje, dekodiranje, svojstva, toplinska obrada i opseg

2.1 Ugljični konstrukcijski čelici

2.2 Čelici za slobodno rezanje

2.3 Konstrukcijski niskolegirani čelici

2.4 Konstrukcijski kaljeni čelici

2.5 Konstrukcijski čelici za kaljenje

2.6 Čelici za opruge

2.7 Čelici s kugličnim ležajevima

2.8 Čelici otporni na habanje

2.9 Čelici otporni na koroziju

2.10 Čelici i legure otporni na toplinu

1. Opće karakteristike čelika

Legure na željezo s udjelom ugljika do 2,14% nazivaju se čelici. Osim željeza i ugljika, čelici sadrže korisne i štetne nečistoće.

Čelik je glavni metalni materijal koji se široko koristi za proizvodnju dijelova strojeva, zrakoplova, instrumenata, raznih alata i građevinskih konstrukcija. Široka upotreba čelika je posljedica kompleksa mehaničkih, fizikalno-kemijskih i tehnoloških svojstava. Metode raširene proizvodnje čelika otkrivene su sredinom 19. stoljeća.
U isto vrijeme već su provedena prva metalografska istraživanja željeza i njegovih legura.

Čelici kombiniraju visoku krutost s dovoljnom statičkom i cikličkom čvrstoćom. Ovi se parametri mogu mijenjati u širokom rasponu promjenom koncentracije ugljika, legirajućih elemenata i tehnologija toplinske i kemijsko-termalne obrade. Promjenom kemijskog sastava moguće je dobiti čelike različitih svojstava, te ih koristiti u mnogim granama tehnike i nacionalnog gospodarstva.

Ugljični čelici se klasificiraju prema sadržaju ugljika, namjeni, kvaliteti, stupnju deoksidacije i strukturi u ravnotežnom stanju.

Prema namjeni čelici se dijele na konstrukcijske i instrumentalne. Konstrukcijski čelici predstavljaju najopsežniju skupinu namijenjenu za izradu građevinskih konstrukcija, dijelova strojeva i uređaja. Ovi čelici uključuju očvršćene, poboljšane čelike visoke čvrstoće i čelike s oprugama. Alatni čelici se dijele na čelike za rezanje, mjerne alate, hladne i vruće (do 200°C) deformacijske matrice.

Prema kvaliteti čelika dijele se na obične, visokokvalitetne, visokokvalitetne. Pod kvalitetom čelika podrazumijeva se skup svojstava određenih metalurškim postupkom njegove proizvodnje. Čelici uobičajene kvalitete su samo ugljični (do
0,5% C), visoke kvalitete i visoke kvalitete - ugljični i legirani.

Prema stupnju deoksidacije i prirodi skrućivanja čelici se dijele na mirne, polumirne i kipuće. Deoksidacija je proces uklanjanja kisika iz tekućeg metala, koji se provodi kako bi se spriječio krhki lom čelika tijekom vruće deformacije.

Polumirni čelici po stupnju deoksidacije zauzimaju međupoložaj između mirnih i kipućih.

Po svojoj strukturi u ravnoteži čelici se dijele na: 1) hipoeutektoidne, koji imaju u strukturi ferit i perlit; 2) eutektoid, čija se struktura sastoji od perlita; 3) hipereutektoid, koji u strukturi ima perlit i sekundarni cementit.

2. Označavanje, dekodiranje, svojstva, toplinska obrada i opseg.

2.1 Ugljični konstrukcijski čelici

Čelici uobičajene kvalitete proizvode se u obliku valjanih proizvoda (šipke, grede, limovi, uglovi, cijevi, kanali itd.) u normaliziranom stanju i, ovisno o namjeni i kompleksu svojstava, dijele se u skupine: A, B,
V.

Čelici su označeni kombinacijom slova St i broja (od 0 do 6) koji pokazuje broj razreda, a ne prosječni sadržaj ugljika u njemu, iako se s povećanjem broja udio ugljika u čeliku povećava. Čelici grupa B i C imaju slova B i C ispred marke, što znači da pripadaju tim skupinama. Grupa A nije navedena u oznaci razreda čelika. Stupanj deoksidacije označava se dodavanjem indeksa: u mirnim čelicima - "cn", polumirnim čelicima - "ps", kipućim čelicima - "kp" i kategorijom normaliziranih svojstava
(osim kategorije 1) označava se sljedećom slikom. Mirni i polumirni čelici se proizvode St1 - St6, vreli - St1 - St4 sve tri skupine. Čelik St0 se ne dijeli prema stupnju deoksidacije.

Čelici skupine A koriste se kao isporučeni za proizvode koji nisu vruće obrađeni. U tom slučaju zadržavaju normalizacijsku strukturu i mehanička svojstva zajamčena standardom.

Čelik razreda St3 koristi se u isporučenom stanju bez tlačne obrade i zavarivanja. Široko se koristi u građevinarstvu za proizvodnju metalnih konstrukcija.

Čelici skupine B koriste se za proizvode proizvedene toplom obradom (kovanje, zavarivanje i, u nekim slučajevima, toplinska obrada), u kojima nije očuvana izvorna struktura i mehanička svojstva. Za takve dijelove važni su podaci o kemijskom sastavu, koji je neophodan za određivanje načina vruće obrade.

Čelici skupine C skuplji su od čelika skupina A i B, koriste se za kritične dijelove (za proizvodnju zavarenih konstrukcija).

Ugljični čelici uobičajene kvalitete (sve tri skupine) namijenjeni su za izradu raznih metalnih konstrukcija, kao i lako opterećenih dijelova strojeva i uređaja. Ovi čelici se koriste kada je izvedba dijelova i konstrukcija osigurana krutošću.
Ugljični čelici uobičajene kvalitete naširoko se koriste u građevinarstvu u proizvodnji armiranobetonskih konstrukcija. Sposobnost zavarivanja i hladnog rada pod pritiskom odgovara čelicima grupa B i C brojeva 1-4, stoga se od njih izrađuju zavareni nosači, razni okviri i građevinske metalne konstrukcije, osim toga, pričvršćivači, od kojih su neki karburizirani.

Srednjeugljični čelici brojeva 5 i 6, koji imaju visoku čvrstoću, namijenjeni su za tračnice, željezničke kotače, kao i za osovine, remenice, zupčanike i druge dijelove podiznih i poljoprivrednih strojeva.
Neki dijelovi ovih čelika skupine B i C podvrgavaju se toplinskoj obradi – kaljenju nakon čega slijedi visoko kaljenje.

U strojarstvu se visokokvalitetni ugljični čelici koriste za izradu dijelova za razne, najčešće neodgovorne namjene i prilično su jeftin materijal. Ovi čelici se isporučuju industriji u obliku valjanih proizvoda, otkovaka, profila za različite namjene sa zajamčenim kemijskim sastavom i mehaničkim svojstvima.

U strojarstvu se koriste visokokvalitetni ugljični čelici, koji se isporučuju u skladu s GOST 1050-74. Oni su označeni dvoznamenkastim brojevima 05,
08, 10, 15, 20, ..., 75, 80, 85, što označava prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka.

U ugljične čelike spadaju i čelici s visokim udjelom mangana (0,7-1,0%) razreda 15G, 20G, 25G, ..., 70G, koji imaju povećanu kaljivost.

Mirni čelici su označeni bez indeksa, polumirni i kipući - indeksom "ps" i "kp". Kipući čelici se proizvode u klasama 05kp,
08kp, 10kp, 15kp, 20kp, polumirno - 08ps, 10ps, 15ps, 20ps.

Visokokvalitetni čelici imaju široku primjenu u strojarstvu i izradi instrumenata, jer se zbog različitog sadržaja ugljika u njima, a samim time i toplinske obrade, može dobiti širok raspon mehaničkih i tehnoloških svojstava.

Niskougljični čelici 05kp, 08kp, 10kp, 15kp, 20kp karakteriziraju niska čvrstoća i visoka duktilnost u hladnom stanju. Ovi čelici se uglavnom proizvode u obliku tankog lima i koriste se nakon žarenja ili normalizacije za duboko izvlačenje hladnog oblikovanja. Lako ih je žigosati zbog niskog udjela ugljika i silicija, što ih čini vrlo mekim. Mogu se koristiti u automobilskoj industriji za izradu dijelova složenih oblika. Duboko izvlačenje iz lima ovih čelika koristi se u proizvodnji limenki, emajliranog posuđa i drugih industrijskih proizvoda.

Čelici Calm 08, 10 koriste se u žarenom stanju za konstrukcije niske čvrstoće - kontejnere, cijevi itd.

Čelici 10, 15, 20 i 25 također su čelici s niskim udjelom ugljika, duktilni su, zavarljivi i dobro žigosani. U normaliziranom stanju uglavnom se koriste za pričvrsne elemente - valjke, osovine itd.

Kako bi se povećala površinska čvrstoća ovih čelika, oni su cementirani.
(zasićuju površinu ugljikom) i koriste se za male dijelove, na primjer, lagano opterećeni zupčanici, bregasti, itd.

Srednjeugljični čelici 30, 35, 40, 45, 50 i slični čelici s visokim sadržajem mangana 30G, 40G i 50G u normaliziranom stanju karakteriziraju povećana čvrstoća, ali, sukladno tome, niža žilavost i duktilnost. Ovisno o radnim uvjetima dijelova izrađenih od ovih čelika, na njih se primjenjuju različite vrste toplinske obrade: normalizacija, poboljšanje, kaljenje niskim kaljenjem, kaljenje visokofrekventnom strujom itd.

Srednji ugljični čelici koriste se za izradu malih osovina, klipnjača, zupčanika i dijelova podvrgnutih cikličkom opterećenju. Kod velikih dijelova s ​​velikim poprečnim presjekom, zbog slabe kaljivosti, mehanička svojstva su značajno smanjena.

Visokougljični čelici 60, 65, 70, 75, 80 i 85, kao i s visokim sadržajem mangana 60G, 65G i 70G, uglavnom se koriste za izradu opruga, opruga, žice visoke čvrstoće i drugih proizvoda s visoka elastičnost i otpornost na habanje. Kaljeni su i srednje kaljeni u troostitnu strukturu u kombinaciji sa zadovoljavajućom žilavošću i dobrom čvrstoćom na zamor.

2.2 Automatski čelici

Ovi čelici su označeni slovom A (automatski) i brojevima koji pokazuju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka. Ako je čelik za slobodno rezanje legiran olovom, tada oznaka marke počinje kombinacijom slova "AC".
Kako bi se izbjegla crvena lomljivost, količina mangana se povećava u čelicima. Dodatak olova, selena i telura u čelik za slobodno rezanje omogućuje smanjenje potrošnje reznog alata za 2-3 puta.

Poboljšanje obradivosti postiže se modificiranjem s kalcijem
(uvodi se u rastaljeni čelik u obliku silikokalcija), koji globulira sulfidne inkluzije, što ima pozitivan učinak na obradivost, ali ne tako aktivno kao sumpor i fosfor.

Sumpor tvori veliku količinu manganovih sulfida rastegnutih u smjeru valjanja. Sulfidi imaju učinak podmazivanja, dok narušavaju kontinuitet metala. Fosfor povećava lomljivost ferita, što olakšava odvajanje metalnih strugotina tijekom procesa rezanja. Oba ova elementa pomažu u smanjenju lijepljenja alata za rezanje i dobivanju glatke, sjajne radne površine.

Međutim, treba imati na umu da povećanje sadržaja sumpora i fosfora smanjuje kvalitetu čelika. Čelici koji sadrže sumpor imaju izraženu anizotropiju mehaničkih svojstava i smanjenu otpornost na koroziju.

Čelici A11, A12, A20 koriste se za pričvršćivače i proizvode složenih oblika koji ne doživljavaju velika opterećenja, ali im se postavljaju visoki zahtjevi u pogledu točnosti dimenzija i čistoće površine.

Čelik A30 i A40G dizajnirani su za dijelove koji doživljavaju veća naprezanja.

U čelicima koji sadrže selen za slobodno rezanje, obradivost je povećana zbog stvaranja selenida, sulfoselenida, koji obavijaju čvrste oksidne inkluzije i time eliminiraju njihov abrazivni učinak. Osim toga, selenidi zadržavaju svoj kuglasti oblik nakon tlačne obrade, stoga praktički ne uzrokuju anizotropiju svojstava i ne pogoršavaju otpornost čelika na koroziju, poput sumpora. Korištenje ovih čelika smanjuje potrošnju alata za polovicu i povećava produktivnost do 30%.

2.3 Konstrukcijski niskolegirani čelici

Niskolegirani čelici sadrže do 2,5% legirajućih elemenata.
Oznaka razreda uključuje brojeve i slova koja označavaju približni sastav čelika. Na početku marke nalaze se dvoznamenkasti brojevi koji označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka. Slova desno od broja označavaju legirne elemente: A - dušik, B - niobij, C - volfram, G - mangan, D - bakar, E - selen, K - kobalt, N - nikal, M - molibden, P - fosfor , P - bor, C - silicij, T - titan, F - vanadij, X - krom, C - cirkonij, Ch - elementi rijetkih zemalja, Yu - aluminij. Brojevi iza slova označavaju približan sadržaj (u cijelom postotku) odgovarajućeg legirajućeg elementa (pri sadržaju od 1-1,5% ili manje, nema brojke).

U ovu skupinu spadaju čelici s udjelom ugljika od 0,1-0,3%, koji nakon kemijsko-toplinske obrade, gašenja i niskog otpuštanja daju visoku površinsku tvrdoću s žilavom, ali dovoljno čvrstom jezgrom. Ovi čelici se koriste za izradu dijelova strojeva i uređaja.
(bregovi, zupčanici, itd.), koji su izloženi naizmjeničnim i udarnim opterećenjima i istovremeno podložni trošenju.

2.4 Konstrukcijski kaljeni čelici

Elementi koji tvore karbide i nitride (kao što su Cr, Mn, Mo, itd.) doprinose povećanju kaljivosti, površinske tvrdoće, otpornosti na habanje i otpornosti na dodir. Nikl povećava žilavost jezgre i difuzijskog sloja te snižava prag hladnokrhkosti. Cementirano
(nitrocarburizing) legirani čelici prema svojim mehaničkim svojstvima dijele se u dvije skupine: čelici srednje čvrstoće s granom popuštanja manjom od 700 MPa (15X, 15XF) i povećane čvrstoće s granom tečenja od 700-
1100 MPa (12H2N4A, 18H2N4MA, itd.).

Krom (15X, 20X) i krom vanadij (15XF) čelici cementiraju se do dubine od 1,5 mm. Nakon kaljenja (880°C, voda, ulje) i naknadnog kaljenja (180°C, zrak, ulje), čelici imaju sljedeća svojstva:
800 MPa,? = 11-12%, KCU = 0,62 MJ / m2.

Krommanganski čelici (18HGT, 25HGT), koji se široko koriste u automobilskoj industriji, sadrže 1% kroma i mangana (jeftina zamjena za nikal u čeliku), kao i 0,06% titana. Njihov nedostatak je sklonost unutarnjoj oksidaciji tijekom karburizacije plina, što dovodi do smanjenja tvrdoće sloja i granice izdržljivosti. Ovaj nedostatak se eliminira legiranjem čelika s molibdenom (25 KHM). Za rad u uvjetima habanja koristi se čelik 20KhGR legiran borom. Bor povećava kaljivost i čvrstoću čelika, ali smanjuje njegovu žilavost i duktilnost.

Kromonikl-molibden (volfram) čelik 18Kh2N4MA (18Kh2N4VA) pripada martenzitnoj klasi i kaljen je na zraku, što pomaže u smanjenju savijanja. Legiranje krom-nikl čelika W ili
Mo dodatno povećava njihovu otvrdljivost. Štoviše, Mo značajno povećava otvrdljivost naugljičenog sloja, dok krom i mangan prvenstveno povećavaju otvrdljivost jezgre. U kaljenom stanju, ovaj čelik se koristi za izradu zupčanika za motore zrakoplova, brodske mjenjače i druge velike kritične dijelove. Ovaj se čelik također koristi kao poboljšani čelik u proizvodnji dijelova podložnih visokim statičkim i udarnim opterećenjima.

2.5 Konstrukcijski čelici za kaljenje

Poboljšani čelici su oni koji se koriste nakon kaljenja s visokim kaljenjem (poboljšanje). Ovi čelici (40Kh, 40KhFA, 30KhGSA, 38KhN3MFA, itd.) sadrže 0,3-0,5% ugljika i 1-6% legirajućih elemenata. Čelik se gasi od 820-880 °C u ulju (veliki dijelovi u vodi); visoko kaljenje se provodi na 500-650°C, nakon čega slijedi hlađenje u vodi, ulju ili zraku (ovisno o sastavu čelika). Struktura čelika nakon poboljšanja je sorbitol. Ovi čelici se koriste za izradu osovina, klipnjača, šipki i drugih dijelova podložnih cikličkim ili udarnim opterećenjima.
U tom smislu, poboljšani čelici moraju imati visoku granicu tečenja, duktilnost, žilavost i nisku osjetljivost na zarezivanje.

Čelici pripadaju martenzitnoj klasi, slabo omekšaju pri zagrijavanju na 300-400 ° C. Od njih se izrađuju osovine i rotori turbina, teško opterećeni dijelovi mjenjača i kompresora.

2.6 Čelici s lisnatim oprugama

Opruge, opruge i drugi elastični elementi djeluju u području elastične deformacije materijala. Istodobno, mnogi od njih su podložni cikličkim opterećenjima. Stoga su glavni zahtjevi za opružne čelike osigurati visoke vrijednosti granica elastičnosti, čvrstoće popuštanja, izdržljivosti, kao i potrebne plastičnosti i otpornosti na lomljiv lom.

Čelik za opruge i opruge sadrže 0,5-0,75% C; također su dodatno legirani silicijem (do 2,8%), manganom (do 1,2%), kromom
(do 1,2%), vanadij (do 0,25%), volfram (do 1,2%) i nikal (do 1,7%)
%). U tom slučaju dolazi do pročišćavanja zrna, što doprinosi povećanju otpornosti čelika na male plastične deformacije, a posljedično i njegovoj relaksacijskoj otpornosti.

Silikonski čelici 55S2, 60S2A,
70S3A. Međutim, mogu se podvrgnuti razugljičenju, grafitizaciji, što naglo smanjuje karakteristike elastičnosti i izdržljivosti materijala. Otklanjanje ovih nedostataka, kao i povećanje kaljivosti i inhibicije rasta zrna tijekom zagrijavanja, postiže se dodatnim uvođenjem kroma, vanadija, volframa i nikla u silicijeve čelike.

Bolja tehnološka svojstva od silikonskih čelika posjeduje čelik 50HFA, koji se široko koristi za izradu automobilskih opruga.
Opruge ventila izrađene su od čelika 50HFA koji nije sklon razugljičenju i pregrijavanju, ali ima nisku kaljivost.

Toplinska obrada legiranih opružnih čelika (kaljeni 850-880
0S, kaljenje 380-550 0S) osiguravaju postizanje visoke vlačne čvrstoće i čvrstoće tečenja. Također se koristi izotermno stvrdnjavanje.

Maksimalna granica izdržljivosti postiže se toplinskom obradom za tvrdoću od HRC 42-48.

Za izradu opruga također se koristi hladno vučena žica (ili traka) od visokougljičnih čelika 65, 65G, 70, U8, U10 itd.

Opruge i drugi namjenski elementi izrađuju se od visokokromnog martenzita (30X13), mareginga (03X12H10D2T), austenitnog nehrđajućeg (12X18H10T), austenitno-martenzitnog (09X15N8YU) i drugih čelika i legura.

2.7 Čelici s kugličnim ležajevima

Kako bi se osigurale performanse proizvoda, čelik za kuglični ležaj mora imati visoku tvrdoću, čvrstoću i otpornost na dodir.
To se postiže poboljšanjem kvalitete metala: čišćenjem od nemetalnih inkluzija i smanjenjem poroznosti korištenjem elektrotroske ili vakuumskog pretaljenja.

U proizvodnji ležajnih dijelova naširoko se koriste kuglični ležajevi (W) krom (X) čelici ShKh15SG (sljedeći broj 15 označava sadržaj kroma u desetinama postotka - 1,5%). ShKh15SG je dodatno legiran silicijem i manganom radi povećanja otvrdljivosti. Žarenje čelika na tvrdoću od oko 190 HB osigurava obradivost poluproizvoda rezanjem i štancanjem dijelova u hladnom stanju. Stvrdnjavanje dijelova ležaja (kuglice, valjci i prstenovi) vrši se u ulju na temperaturama od 840-860°C. Prije kaljenja dijelovi se hlade na 20-25 °C kako bi se osigurala stabilnost njihovog rada (smanjenjem količine zadržanog austenita). Kaljenje čelika se izvodi na 150-
170 0S 1-2 sata.

Dijelovi kotrljajućih ležajeva koji doživljavaju velika dinamička opterećenja izrađeni su od čelika 20X2H4A i 18XGT s naknadnim naugljičenjem i toplinskom obradom. Za dijelove ležaja koji rade u dušičnoj kiselini i drugim korozivnim okruženjima koristi se čelik 95X18 koji sadrži 0,95% C i 18% Cr.

2.8 Čelici otporni na habanje

Otpornost na habanje dijelova obično prvenstveno osigurava povećana površinska tvrdoća. Međutim, visokomanganski austenitni čelik 110G13L (1,25% C, 13% Mn, 1% Cr, 1% Ni) pri niskoj početnoj tvrdoći (180-220 HB) uspješno djeluje na habanje u uvjetima abrazivnog trenja praćenog visokim pritiskom i visokim tlakom. dinamička (udarna) opterećenja (takvi uvjeti rada tipični su za gusjenice gusjeničnih vozila, čeljusti drobilica itd.). To se objašnjava povećanom sposobnošću čelika da se stvrdne tijekom hladne plastične deformacije, jednaka 70%, tvrdoća čelika se povećava s 210 HB na 530 HB. Visoka otpornost čelika na habanje postiže se ne samo deformacijskim kaljenjem austenita, već i stvaranjem martenzita s heksagonalnom ili romboedarskom rešetkom. Sa sadržajem fosfora većim od 0,025%, čelik postaje hladno-krhak. Struktura lijevanog čelika je austenit s viškom manganovih karbida taloženih duž granica zrna, koji smanjuju čvrstoću i žilavost materijala. Da bi se dobila jednofazna austenitna struktura, odljevci se gase u vodi od temperature od 1050-1100 ° C. U tom stanju čelik ima visoku duktilnost, nisku tvrdoću i nisku čvrstoću.

Proizvodi koji rade u uvjetima kavitacijskog trošenja izrađeni su od čelika 30X10G10, 0X14G12M.

2.9 Čelici otporni na koroziju

Čelici koji su otporni na elektrokemijsku koroziju nazivaju se otporni na koroziju (nehrđajući). Stabilnost čelika protiv korozije postiže se uvođenjem elemenata koji na površini formiraju guste zaštitne filmove koji su čvrsto povezani s podlogom, sprječavajući izravan kontakt čelika s agresivnim okolišem, a također povećavajući njegov elektrokemijski potencijal u tom okruženju.

Nehrđajući čelici dijele se u dvije glavne skupine: krom i krom-nikl.

Kromovi čelici otporni na koroziju koriste se tri vrste: c 13, 17 i
27% Cr, dok u čelicima s 13% Cr sadržaj ugljika može varirati ovisno o zahtjevima u rasponu od 0,08 do 0,40%. Struktura i svojstva kromiranih čelika ovise o količini kroma i ugljika. U skladu sa strukturom dobivenom tijekom normalizacije, krom čelici se dijele u sljedeće klase: feritni (čelici 08X13, 12X17, 15X25T,
15X28), martenzitno-feritno (12X13) i martenzitno (20X13, 30X13,
40X13).

Čelici s niskim udjelom ugljika (08X13, 12X13) su duktilni, zavarljivi i dobro žigosani. Gase se u ulju (1000-1050°C) uz visoko kaljenje na 600-800°C i koriste se za izradu dijelova koji doživljavaju udarna opterećenja (ventili hidrauličnih preša) ili rade u blago agresivnim okruženjima (hidraulične i parne oštrice turbine i kompresori). Ovi čelici se mogu koristiti na temperaturama do 450
0S (dugotrajni rad) i do 550 0S (kratkoročno). Čelici 30X13 i 40X13 imaju visoku tvrdoću i povećanu čvrstoću. Ovi čelici su kaljeni sa
1000-1050°C u ulju i dozirano na 200-300°C. Ovi čelici se koriste za izradu igala karburatora, opruga, kirurških instrumenata itd.
Feritni čelici s visokim udjelom kroma (12X17, 15X25T i 15X28) imaju veću otpornost na koroziju u usporedbi s čelicima koji sadrže
13% Kr. Ovi čelici nisu kaljeni toplinskom obradom. Sklone su jakom rastu zrna kada se zagrijavaju iznad 850°C. Feritni čelici s visokim udjelom kroma često se koriste kao čelici otporni na kamenac.

Krom-nikl nehrđajući čelici, ovisno o strukturi, dijele se na austenitne, austenitno-martenzitne i austenitno-feritne. Struktura krom-nikl čelika ovisi o sadržaju ugljika, kroma, nikla i drugih elemenata.

Čelici austenitne klase s 18% Cr i 9-10% Ni (12X18H9, 17X18H9, itd.) kao rezultat kaljenja dobivaju austenitnu strukturu i karakteriziraju visoka duktilnost, umjerena čvrstoća, dobra otpornost na koroziju u oksidirajućim sredinama. Ovi su postali tehnološki napredni
(dobro zavareni, žigosani, hladno valjani itd.).

Čelici 12Kh18N9, 17Kh18N9 nakon sporog hlađenja iz austenitnog područja imaju strukturu koja se sastoji od austenita, ferita i karbida. Kako bi se otapali karbidi, kao i kako bi se spriječilo njihovo taloženje tijekom sporog hlađenja, austenitni čelici se zagrijavaju na 1050-1120 °C i gase u vodi, ulju ili zraku. Austenitni čelici nisu skloni lomljivom lomu pri niskim temperaturama, stoga se čelici otporni na koroziju krom-niklom široko koriste u kriogenoj tehnologiji za skladištenje ukapljenih plinova, izradu kućišta za spremnike goriva i projektile itd.

Čelici austenitno-martenzitne klase (09H15N8Û, 09H17N7Û) se široko koriste uglavnom kao čelici visoke čvrstoće. Dobro zavaruju i otporni su na atmosfersku koroziju. Kako bi se osigurala dovoljna čvrstoća i istovremeno povećana otpornost na koroziju, čelik 09X15N8Yu se podvrgava sljedećoj toplinskoj obradi: kaljenje za austenit (925-975
0S) nakon čega slijedi hladno tretiranje (-70 0S) i starenje (350-3800S).

Ovi čelici se koriste za izradu omotača, konstrukcija mlaznica i nosivih elemenata sklopova zrakoplova.

Čelici austenitno-feritne klase (08H22N6T, 03H23N6, 08H21N6M2T,
10X25N5M2 itd.) sadrže 18-30% Cr, 5-8% Ni, do 3% Mo, 0,03-0,10% C, kao i dodatke Ti, Nb, Cu, Si i Ni. Ovi čelici, nakon gašenja u vodi od 1000-
1100 ° C imaju strukturu koja se sastoji od jednoliko raspoređenih zrna austenita i ferita s udjelom potonjeg reda od 40-60%. Ovi čelici se koriste u kemijskom i prehrambenom inženjerstvu, brodogradnji, zrakoplovstvu i medicini.

2.10 Čelici i legure otporni na toplinu

Ovi čelici se koriste za rad pod opterećenjem i imaju dovoljnu toplinsku otpornost na temperaturama iznad 500 ° C.

Čelici otporni na toplinu perlitne klase su niskolegirani čelici
(12H1MF, 25H1M1F, 20H1M1F1Br, itd.) koji sadrži 0,08-0,25% C i legirne elemente - Cr, V, Mo, Nb. Najbolji skup mehaničkih svojstava postiže se gašenjem u ulju (ili normalizacijom) od 880-1080°C, nakon čega slijedi visoko kaljenje na 640-750°C. Perlitni čelici koriste se za izradu dijelova koji dugo rade u puzajućem načinu rada na temperaturama do 500-580 ° C i malim opterećenjima: to su cijevi za pregrijače, armature za parne kotlove i pričvršćivači.

Čelici martenzitne i martenzitno-feritne klase (15Kh11MF,
11Kh11N2V2MF, 15Kh12VNMF, 18Kh12VMBFR, itd.) koriste se na temperaturama do
580-600 0S. Čelici s nižim udjelom kroma (do 11%) pripadaju martenzitnoj klasi, a oni s većim (11-13%) martenzitno-feritnoj klasi.
Čelik, kaljen do martenzita na temperaturama od 1000-1100 0C u ulju ili zraku. Nakon kaljenja na 600-750 ° C, čelici poprimaju strukturu sorbitola.
Čelik koji se koristi za proizvodnju dijelova za plinske turbine i parne elektrane.

Austenitni čelici imaju veću toplinsku otpornost od martenzitnih čelika,
- njihove radne temperature dosežu 700-750 0S. Austenitni čelici su duktilni i dobro zavareni. Po načinu kaljenja austenitni čelici se dijele u tri skupine:

1) krute otopine koje nisu otvrdnute starenjem;

2) čvrste otopine s karbidnim otvrdnjavanjem;

3) čvrste otopine s intermetalnim otvrdnjavanjem.

Čelici prve skupine (08Kh15N24V4TR, 09Kh14N19V2BR) koriste se u kaljenom stanju (gašenje 1100-1600 ° C, voda ili zrak). Ovi čelici se koriste za proizvodnju cjevovoda za visokotlačne elektrane koje rade na 600-700 ° C.

Austenitni čelici otporni na toplinu s karbidnim i intermetalnim otvrdnjavanjem u pravilu se gase od 1050-1200 °C u vodi, ulju ili zraku, a zatim stare na 600-850 °C.

Čelici s intermetalnim kaljenjem koriste se za izradu komora za izgaranje, turbinskih diskova i lopatica, kao i zavarenih konstrukcija koje rade na temperaturama do 700 ° C.

Legure otporne na toplinu na bazi željeza i nikla (na primjer, KhN35VT,
KhN35VTYu, itd.) dodatno su legirani kromom, titanom, volframom, aluminijem, borom. Kaljeni su, poput austenitnih čelika, stvrdnjavanjem i starenjem. Legura KhN35VTYu koristi se za proizvodnju turbinskih lopatica i diskova, prstenova mlaznica i drugih dijelova koji rade na temperaturama do 750 ° C.

7. Bit, prednosti i nedostaci proizvodnje čelika na otvorenom.

8. Bit, prednosti i nedostaci Bessemerove (konverterske) metode proizvodnje čelika.

9. Što je deoksidacija čelika s manganom i silicijem. Objasnite pojavu "vrenja" čelika.

10. Bit, prednosti i nedostaci proizvodnje čelika u električnim pećima. Kakav se čelik topi u električnim pećima.

11. Koje su metode lijevanja čelika.

Samostalni rad br.6.

Nedostaci toplinske obrade, metode njihove prevencije i otklanjanja.

Obećavajuće vrste difuzijskog zasićenja legura. Njihova primjena u automobilskoj industriji.

Oblik rada: izrada sinopsisa nastavne literature i rad uz korištenje internetskih izvora i periodike.

4 sata

Vrijeme završetka radova: prilikom proučavanja teme "Toplinska obrada", "Vrste toplinske obrade".

1." Nedostaci održavanja". Nakon proučavanja ove teme, ispunite tablicu koja opisuje 6 vrsta nedostataka:

2." Obećavajuće vrste difuzijskog zasićenja legura ". Nakon što ste proučili ovu temu, dajte kratak sažetak njenog sadržaja u bilo kojem obliku (sažetak, dijagram, slike s objašnjenjima itd.). Obratite pažnju na sljedeća pitanja:

1. Koja je difuzijska zasićenost metala, njegova svrha.

2. Tradicionalne i obećavajuće vrste zasićenja.

3. Koji proizvodi automobilske industrije mogu biti podvrgnuti navedenoj preradi.

4. Vaše osobno razmišljanje o izgledima za takvu obradu.

Samostalni rad br.7.

Karakterizacija čelika korištenjem regulatornih dokumenata i internetskih izvora.

Primjena legiranih čelika u automobilskoj industriji.

Oblik rada: karakterizacija materijala korištenjem internetskih izvora i regulatorne dokumentacije.

Broj sati za završetak posla: 5 sati

Vrijeme završetka radova: prilikom izučavanja tema "Ugljični i legirani čelici", izvodeći laboratorijski rad "Analiza mikrostrukture čelika".

Upute za ispunjavanje zadatka: idite na stranice za prodaju i karakterizaciju materijala. Otvorite prozor na web stranici "Čelik" ili "Razred legura". Pronađite i opišite čelike koji odgovaraju vašoj verziji po marki.

Navesti: opseg čelika (s primjerima proizvedenih proizvoda),

moguće zamjene i strani analozi marke;

kompletan kemijski sastav;

mehanička svojstva (čvrstoća, plastičnost, tvrdoća itd.);

tehnološka svojstva.

Preuzmite dokument

STOTINA 22-04-02

STANDARD
Konzorcij za istraživanje i proizvodnju
RESURS

Kompleks:

RESURS
KONSTRUKCIJE
INDUSTRIJSKI
ZGRADE I GRAĐEVINE

Moskva

2003 G.

Goritsky V.M. - inženjer metalurgije, doktor tehničkih znanosti, profesor;

Goritsky O.V. - inženjer metalurgije;

UVOD

Institut TsNIIPSK im. Melnikov, već 10 godina na odjelu za ispitivanje metala proučavaju se različite metode za određivanje karakteristika metala operativnih konstrukcija bez njihovog uništavanja.

Mehanička svojstva čelika ocjenjuju se s odabranom razinom pouzdanosti od 75% do 99%.

1. OPĆE ODREDBE

1.2. Nosivost ispitivanih metalnih konstrukcija kao rezultat uzorkovanja i mikrouzoraka predviđenih ovim priručnikom praktički se ne smanjuje, što eliminira potrebu za restauratorskim popravcima koji se izvode tijekom odabira ulomaka (usjeka ili na drugi način makrouzoraka) standardnim metodama.

1.3. Uzorkovanje i mikrouzorci iz čeličnih zavarenih ili zakovanih konstrukcija mogu se koristiti kada:

Izrada ispitivanja tehničkog stanja konstrukcija zgrada i građevina opasnog objekta;

Za istraživačke i druge svrhe.

1.4. Ovaj vodič ima za cilj određivanje razreda čelika i njegove kategorije, što se postiže određivanjem kemijskog sastava, granice popuštanja, granične čvrstoće i kritične temperature lomljivosti čelika.

1.5. Opseg ovog priručnika su niskougljični i niskolegirani čelici s nazivnom granom tečenja od 150 ... 440 MPa (16 ... 45 kg / mm 2).

1.6. Priručnik je namijenjen laboratorijima opremljenim svjetlosnim metalografskim mikroskopima, koji ispituju mehaničku opremu koja je verificirana od strane Državne mjeriteljske službe, i kadrovski osposobljeni iz područja metalurgije.

2. POJMOVI, DEFINICIJE, TEHNIČKI POJMOVI

2.1. Kritična temperatura lomljivosti- temperatura pri kojoj vrijednost udarne čvrstoće dosegne određenu normaliziranu vrijednost a cr označenu indeksom, na primjer T 29 - temperatura iznad koje je vrijednost udarne čvrstoće, određena na uzorcima s zarezom u obliku slova U, nije manji od 29 J / cm 2 (3 kgf M / cm 2).

2.2. Metalografija- znanost o strukturi i fizikalnim svojstvima metala i legura, istražujući odnos između njihovih svojstava i strukture pri različitim temperaturama.

2.3. Metalna mikrosonda je volumen metala smanjene veličine, od kojeg je nemoguće izraditi barem jedan standardni uzorak za zatezno ili udarno savijanje i čije su dimenzije većinom 5 do 10 puta manje od standardnih primjeraka namijenjenih mehaničkom testovi.

2.4. Uzorak metala- volumen metala od kojeg se ne može izraditi više od jednog uzorka standardne veličine za ispitivanja na vlačno ili udarno savijanje.

2.5. Upravljajte uzorkom- uzorak s urezom u obliku slova U za ispitivanje materijala na udarnu čvrstoću pri savijanju na udarce na njihala (tip 1 - 3 u skladu s GOST 9454).

2.6. Oštar uzorak- uzorak s V-urezom za ispitivanje materijala na udarnu čvrstoću pri udarnom savijanju na udarnim pogonima njihala (tip 11 - 13 prema GOST 9454).

3. UZIMANJE UZORAKA I MIKRO-UZMIRANJE METALA

3.1. Točke uzorkovanja i mikrouzorke treba utvrditi na temelju uvjeta dobivanja reprezentativnih podataka o kvaliteti čelika ispitivanog elementa metalne strukture.

3.2. Mogućnost i mjesta uzorkovanja ovise o značajkama dizajna metalne konstrukcije i utvrđuje ih specijalizirana organizacija.

3.3. Uzorke i mikrouzorke metala treba uzeti s ruba ispitivanog elementa metalne konstrukcije. Za rubove plinskog rezanja, izvan zone utjecaja topline.

3.4. Tehnologija uzorkovanja i mikrouzoraka treba osigurati minimalnu deformaciju i zagrijavanje metala ne više od 150 ° C.

3.4.1. Mikro uzorke s rubova metalnih konstrukcija treba uzeti rezanjem ili piljenjem nožnom pilom ili reznim kotačem u skladu sa sl. 1, a za elemente debljine do 10 mm uključujući i sl. 1, b za elemente debljine veće od 10 mm.

Oblik mikrouzorka (prizmatični ili piramidalni) određen je praktičnošću izvođenja radova na rezu (pilanom rezu) mikrouzorka.

Dimenzije mikrouzorka moraju biti najmanje a? B? T (h), gdje je t debljina elementa, mm;

b? 5 mm - u slučaju valjanog ili obrađenog ruba;

b? 0,5t + 5 mm pri t? 10 mm i b? max (10 mm; 0,25t) pri t> 10 mm u slučaju ruba dobivenog plamenim rezanjem ili drugom sličnom metodom;

3.4.2. Mikrouzorci iz središnjih dijelova konstrukcijskih elemenata moraju biti najmanje 1,2 × 2,5 × 15 mm. Minimalna površina poprečnog presjeka mikrouzorka u središnjem dijelu mora biti najmanje 3 mm 2.

3.5. Uzorkovanje se obično provodi iz neopterećenih ili lagano opterećenih elemenata građevinskih konstrukcija.

3.6. Minimalna veličina uzorka određena je zahtjevima GOST 9454 za veličinu standardnih udarnih uzoraka, uzimajući u obzir dopuštenje za obradu površine uzoraka. Prilikom uzorkovanja potrebno je uzeti u obzir zahtjeve normi za orijentaciju udarnih uzoraka (uzduž ili okomito na smjer valjanja) za određivanje udarne čvrstoće.

3.7. Mjesto uzorkovanja i mikrouzoraka, njihovo mjesto i orijentaciju treba navesti u popratnoj bilješci.

3.8. Nakon uzorkovanja i mikrouzorka, mjesta izrezivanja treba mehanički očistiti (brusilicom ili drugim metodama za uklanjanje koncentratora naprezanja), te po potrebi ojačati. 1

1 Potrebu za armiranjem utvrđuje organizacija koja dijagnosticira tehničko stanje konstrukcije.

4. ODREĐIVANJE KEMIJSKOG SASTAVA

4.1. Određivanje kemijskog sastava čelika provodi se u skladu sa zahtjevima GOST 22536 titrimetrijskim, spektralnim ili drugim metodama koje osiguravaju potrebnu točnost analize.

4.2. Kemijska analiza čelika provodi se nakon čišćenja metalne površine (mikrouzorci) do metalnog sjaja, isključujući izobličenje rezultata analize sastava metala.

4.3. Prilikom određivanja kemijskog sastava spektralnim metodama, površina pripremljena za analizu ne smije odstupati od normalne prema valjanoj površini pod kutom većim od 30°.

4.4. Prilikom tumačenja rezultata kemijske analize uzimaju se u obzir dopuštena odstupanja u sadržaju legirajućih elemenata u gotovim valjanim proizvodima u skladu s tehničkim zahtjevima za niskougljične i niskolegirane čelike (GOST 27772, GOST 380, GOST 19281 itd. .).

5. PROVOĐENJE METALOGRAFSKE ANALIZE

5.1. Za određivanje granice popuštanja (prema točki 6.6.2) i udarne čvrstoće potrebno je pripremiti i ispitati metalografske presjeke.

5.2. Mikrouzorci izrezani u skladu s točkom 3. ove upute, za pripremu tankih presjeka, moraju se uliti u Woodovu leguru, epoksidnu smolu ili druge slične tvari.

5.3. Presjeci se izrađuju u ravnini okomitoj na valjanu površinu. Dopuštena je izrada tankih presjeka u ravninama s odstupanjem od normale prema površini pod kutom ne većim od 30 °. Kvantitativna metalografska analiza provodi se na dijelovima tankih presjeka udaljenih od površine valjanog proizvoda na udaljenosti od najmanje 0,25 mm.

5.4. Sastav nagrizača i tehnologija za pripremu tankih rezova za istraživanje utvrđeni su u skladu s GOST 5639, GOST 5640.

5.5. Prilikom provođenja metalografske analize potrebno je procijeniti:

Stvarna veličina zrna d je prosječni nazivni promjer (prosječna tetiva) i broj (točka) feritnog zrna za feritno-perlitne čelike u skladu s GOST 5639;

Za toplinski kaljene čelike i čelike, u čijoj se strukturi nalaze produkti posmične transformacije, dopušteno je odrediti vrijednost prosječnog uvjetnog feritnog zrna dy po formuli dy = d fts / 0,6, gdje je d fts prosječna nominalna vrijednost promjer (prosječna tetiva) faseta transkristalnog cijepanja, određen fraktogramima metodama opisanim u Pog. 3 GOST 5639;

Veličina (promjer) D raspršenih čestica ojačanja tijekom legiranja čelika s jakim elementima koji tvore karbonitride (npr. vanadij, niobij, titan) - korištenjem ekstrakcijskih replika i međučestična udaljenost? - na tankim folijama transmisijskom elektronskom mikroskopom;

Gustoća dislokacije? (ako je potrebno) na tankim folijama transmisijskom elektronskom mikroskopom.

5.6. U nastavku, efektivna veličina zrna d eff (u milimetrima) podrazumijeva se kao veličina feritnog zrna za feritno-perlitne čelike ili prosječna veličina uvjetnog feritnog zrna za toplinski kaljene čelike, navedeno u točki 5.5.

5.7. Veličina zrna određuje se u najmanje tri presjeka tankog presjeka (negativ), na svakom od kojih broj presječnih točaka sekanti s granicama strukturnih komponenti mora biti najmanje 100.

U slučaju strukturne heterogenosti metala po debljini valjanog proizvoda otkrivene metodama svjetlosne mikroskopije, broj i mjesto analiziranih vidnih polja tijekom metalografske analize odabire se na način da se dobije odgovarajuća procjena. prosječnih vrijednosti presjeka karakteristika koje se određuju.

6. ODREĐIVANJE PRIVREMENOG OTPORA ? c I VAŠA GRANICA? T

6.1. Privremeni otpor? u ispitivanim čelicima, treba ga odrediti metodom proračuna na temelju rezultata mjerenja tvrdoće čelika Vickersovim (HV) ili Brinellovim (HB) metodama na stacionarnim ispitivačima tvrdoće u skladu s GOST 2999 i GOST 9012.

6.2. Ako je otvrdnjavanje metala neizbježno prilikom uzimanja mikrouzoraka u skladu s točkom 3.3.2, mjerenje tvrdoće treba provesti izravno na objektu s prijenosnim statičkim ispitivačima tvrdoće u skladu s GOST 22761 ili dinamičkim djelovanjem u skladu s GOST 18661. Dopušteno je koristiti instrumente za mjerenje tvrdoće druge vrste, a pritom osigurati potrebnu točnost mjerenja.

Zahtjevi za veličinu, zakrivljenost pripremljenog mjesta i za kvalitetu čišćenja površine moraju biti u skladu s tehničkim listovima korištenog testera tvrdoće. Mjesto koje se priprema treba biti smješteno na udaljenosti od najmanje 100 mm od zavarenog šava i ne dalje od 300 mm od mjesta uzimanja mikrouzorka.

6.3. U rasponu od 90 do 270 HB (90 do 270 HV), što je opseg ovih uputa, vrijednosti tvrdoće određene Brinellovom i Vickersovom metodom su iste. Dalje u tekstu, u svim formulama za izračun, HB vrijednosti mogu se zamijeniti HV vrijednostima.

6.4. Broj mjerenja tvrdoće mora biti najmanje:

9 mjerenja pomoću stacionarnih mjerača tvrdoće za sve čelike (osim za ključanje);

18 mjerenja pomoću prijenosnih mjerača tvrdoće i pri ocjenjivanju tvrdoće kipućih čelika s bilo kojom vrstom testera tvrdoće.

Dobivena mjerenja koriste se za određivanje prosječnih vrijednosti HB. Prilikom određivanja prosječne vrijednosti tvrdoće minimalni i maksimalni rezultati mjerenja se odbacuju.

6.5. Privremeni otpor treba odrediti po formuli:

B = 112 + 2,4NV, MPa

6.6. Određivanje granice popuštanja mora se provesti jednom od sljedećih metoda:

Metoda mjerenja tvrdoće na granici tečenja;

Temeljeno na kemijskoj, durometrijskoj i metalografskoj analizi.

6.6.1. Određivanje granice popuštanja mjerenjem tvrdoće na točki tečenja provodi se u skladu s GOST 22762.

6.6.2. Točka popuštanja prema rezultatima kemijske, durometrijske i metalografske analize određena je formulom:

T = 1,5 + 0,6 ?? t * + 0,74? HB, MPa,

gdje je HB vrijednost tvrdoće, a vrijednost? m * određuje se u skladu s izrazom:

T * = (? 0 2 +? P 2) 1/2 + (?? 2 tr. + ?? 2 o.o. + ?? 2 d) 1/2 + K y d eff -1/2,

gdje: ? 0 je napon trenja rešetke β-željeza, za ovaj izračun se uzima jednak 30 MPa;

P - naprezanje uslijed stvrdnjavanja čelika perlitom,? n = 2,4P, MPa,

gdje je: P postotak perlitne komponente;

T.R. - naprezanje uslijed jačanja čvrste otopine legirajućim elementima; nalazi se koncentracijom C i (u mas. % legirajućih elemenata u? -željezo (ferit));

T.R. = 4670C C + N + 33C Mn + 86C Si + 31C Cr + 30C Ni + 11C Mo + 60C Al + 39C Cu + 690C P + 3C V + 82C Ti, MPa;

D.u. - naprezanje uslijed stvrdnjavanja čelika dispergiranim česticama, određeno uzimajući u obzir podatke iz točke 5.5:

gdje je: G = 8,4 × 10 4 MPa - modul smicanja, b = 2,5 × 10 -7 mm - Burgers vektor;

D = naprezanje zbog stvrdnjavanja dislokacijama, procijenjeno iz gustoće dislokacija ?,

D = 5G? B?? 1/2 (za toplo valjane čelike, dopušteno je uzeti ?? d = 30 MPa), K y = 20 MPa? Mm 1/2.

6.7. Ako je nemoguće izmjeriti tvrdoću, dopušteno je izračunati vlačnu čvrstoću i granicu popuštanja čelika bez zakovica prema formulama:

B = 251 + 1,44 ?? t **, MPa,

gdje? t ** = (? 0 2 +? p 2) 1/2 + (?? 2 tr. + ?? 2 d.u. + ?? 2 d) 1/2;

6.8. Točnost određivanja vrijednosti granične čvrstoće i granice popuštanja.

6.8.1. Točnost određivanja granice popuštanja u skladu s točkom 6.6.1 je ± 7%.

6.8.2. Vrijednosti granične čvrstoće i granice popuštanja izračunate u skladu s točkama 6.5, točkama 6.6.2 i 6.7 su matematičko očekivanje navedenih vrijednosti.

6.8.3. Donja granica intervala pouzdanosti za karakteristike čvrstoće (? In (min),? T (min)) izračunava se na temelju stvarnih vrijednosti tvrdoće, granice popuštanja i potrebnog stupnja pouzdanosti? prema izrazima:

B (min) =? c - K 1 (?)? K 2 (HB), MPa (prilikom izračunavanja prema točki 6.5);

T (min) =? t - K 3 (?)? K 4 (HB,? t *), MPa (prilikom izračunavanja prema točki 6.6.2);

B (min) =? c - K 5 (?)? K 6 (? t **), MPa (prilikom izračunavanja prema točki 6.7);

T (min) =? t - K 7 (?)? K 8 (? t *), MPa (prilikom izračunavanja prema klauzuli 6.7),

gdje su vrijednosti K 1 (?), K 2 (HB), K 3 (?), K 4 (HB,? t *), K 5 (?), K 6 (? t **), K 7 (?) i K 8 (? t *) određuje se u skladu s tablicom. 1. - 5. obveznog Dodatka A.

7. OCJENA OTPORNOSTI METALA NA HLADNOĆU

7.1. Procjena otpornosti na hladnoću ispitivanog metala provodi se prema vrijednosti kritične temperature lomljivosti

7.2. Vrijednost cr se bira u skladu sa zahtjevima standarda ili specifikacija za udarnu čvrstoću ispitivanog čelika (vrijednost udarne čvrstoće, ispitna temperatura).

7.3. Kritična temperatura lomljivosti (°C) određena je mikrouzorcima izrezanim u skladu s odjeljkom 3. ovog RD, a izračunava se pomoću sljedeće formule:

gdje se koeficijenti a 0, a 1 i a 2 biraju za uzorke s zarezom u obliku slova U (Menage), ovisno o vrijednosti cr utvrđenoj regulatornim dokumentima (Tablica 1).

Kako se eksperimentalni podaci prikupljaju, koeficijenti a 0, a 1 i a 2 također će se odrediti za uzorke s zarezom u obliku slova V (Charpy), što će omogućiti pouzdaniju procjenu otpornosti čelika na lom.

Stol 1.

Formula koeficijenti za određivanje

Za valjane proizvode debljine od 7,5 mm do 9 mm (određivanje udarne čvrstoće na uzorcima tipa 2 prema GOST 9454-78), vrijednost se uzima 10 ° C niža, a za valjane proizvode debljine 4 mm do 7,4 mm (određivanje udarne čvrstoće na uzorcima tipa 3 prema GOST 9454-78) - 20 ° C niže od vrijednosti izračunatih formulom.

Ako je potrebno, vrijednost za vrijednosti a cr = 39 J / cm 2 i a cr = 44 J / cm 2 može se odrediti metodom linearne interpolacije pomoću odgovarajućih vrijednosti T 34 i T 49.

7.4. Za radno kaljeni čelik, vrijednost određena u skladu s točkom 7.3 povećava se za 0,6 ?? HB, gdje je? HB povećanje tvrdoće uslijed kaljenja metala.

7.5. Vrijednosti kritične temperature lomljivosti izračunate u skladu s točkom 7.3 i 7.4 su matematičko očekivanje navedene vrijednosti.

7.6. Gornja granica intervala pouzdanosti za kritičnu temperaturu lomljivosti izračunava se na temelju stvarnih vrijednosti tvrdoće, granice popuštanja i potrebnog stupnja pouzdanosti? prema izrazu:

gdje su vrijednosti K 9 (?) i K 10 (d eff, HB) određene u skladu s tablicom. 1. i 6. obveznog Dodatka A.

Ako je, prema važećoj regulatornoj dokumentaciji (GOST, TU) za ispitivani razred čelika, prilikom ispitivanja na udarno savijanje na jednom od tri uzorka dopušteno smanjenje udarne čvrstoće u odnosu na normaliziranu vrijednost, vrijednost se smanjuje za 5 °C.

7.7. U skladu sa zahtjevima GOST-a (TU), čelik ima odgovarajuću kategoriju kvalitete ako je uvjet ispunjen

gdje je a nf Ti stvarna vrijednost udarne žilavosti na ispitnoj temperaturi T i, a nn Ti je standardizirana GOST (TU) vrijednost udarne žilavosti na istoj temperaturi.

7.8. Nejednakost u klauzuli 7.5 je ekvivalentna uvjetu

7.9. Smatra se da čelik koji se proučava udovoljava zahtjevima odgovarajućeg GOST-a (TU) za čelike određene kategorije kvalitete ako je ispunjena nejednakost iz točke 7.6. U skladu s točkom 7.5, specifična vrijednost T i određena je utvrđenom kategorijom kvalitete čelika.

7.10. Izbor ispitne temperature za udarni uzorak izrađen od uzorka određen je istraživačkim zadatkom: određivanjem zadane kategorije kvalitete ili utvrđivanjem kritične temperature lomljivosti.

7.10.1. Prilikom određivanja određene kategorije kvalitete, ispitna temperatura uzorka dodjeljuje se iz uvjeta da razina udarne čvrstoće odgovara vrijednosti propisanoj GOST (TU) u skladu s točkom 7.5. Na primjer, prilikom provjere sukladnosti čelika St3ps 5. kategorije kvalitete, ispitna temperatura uzorka je postavljena na -20 ° C.

7.10.2. Kada se uspostavi kritična temperatura lomljivosti, ispitna temperatura uzorka dodjeljuje se u skladu s točkom 7.3 iz uvjeta za odabir standardne vrijednosti udarne čvrstoće u skladu s GOST (TU) i određivanje razine tvrdoće i veličine stvarno feritno zrno.

7.10.3. Određivanje tvrdoće i mjerenje promjera zrna ferita vrši se na rubu uzorka, okomito na valjanu površinu i paralelno sa smjerom valjanja.

7.11. Prilikom dobivanja vrijednosti cr, koje se ne podudaraju sa standardnim vrijednostima prema GOST-u (TU), dopušteno je odrediti vrijednost prema točki 7.3 metodom linearne interpolacije koristeći odgovarajuće standardne vrijednosti od kr.

8. ODREĐIVANJE MEHANIČKIH SVOJSTVA KREĆIH ČELIKA

8.1. Značajka određivanja mehaničkih svojstava kipućih čeličnih valjanih proizvoda je potreba da se uzme u obzir njegova heterogenost duž duljine i presjeka.

8.2. Nehomogenost valjanih proizvoda može se uzeti u obzir korištenjem sustava koeficijenata (točka 8.3) ili povećanjem broja uzetih mikro uzoraka (točka 8.4).

8.3. Kritična temperatura, izračunata u skladu s odjeljkom 7 ovog priručnika, za kipuće čelike pomiče se za 10 ° C u područje pozitivnih temperatura.

8.4. Pri određivanju mehaničkih svojstava valjanih proizvoda od kipućih čelika uzimaju se najmanje dva mikro uzorka. Preporuča se da se mikrouzorci uzimaju iz strukturnih elemenata istog tipa. Dopušteno je uzeti mikrouzorke iz istog strukturnog elementa; u tom slučaju mjesta za uzorkovanje mikrouzoraka trebaju biti međusobno udaljena najmanje 2 m.

Mehanička svojstva određuju se za svaki mikrouzorak u skladu s odjeljcima 6. i 7. ove upute, a najgore vrijednosti za ispitivane mikrouzorke uzimaju se za stvarna svojstva kipućih čeličnih valjanih proizvoda. .

9. REGISTRACIJA REZULTATA

9.1. Na temelju podataka dobivenih u skladu s odjeljcima 4 ... 8 izrađuje se Zaključak o kvaliteti čelika, uključujući rezultate utvrđivanja:

kemijski sastav;

privremeni otpor i granica popuštanja;

9.2. Zaključak potpisuje voditelj laboratorija, a odobrava ga voditelj organizacije koja uključuje laboratorij.

10. POPIS KORIŠTENE REGULATORNE DOKUMENTACIJE

GOST 380-94 "Ugljični čelik uobičajene kvalitete".

GOST 2999-75 * „Metali i legure. Metoda mjerenja tvrdoće po Vickersu”.

GOST 5639-82 * „Čelici i legure. Metode za identifikaciju i određivanje veličine zrna."

GOST 5640-68 „Čelik. Metalografska metoda za procjenu mikrostrukture limova i traka."

GOST 9012-59 * „Metali i legure. Metoda mjerenja tvrdoće po Brinellu”.

GOST 9454-78 * „Metali. Metoda ispitivanja savijanja na udar na niskim, sobnim i visokim temperaturama”.

GOST 18661-73 „Čelik. Mjerenje tvrdoće metodom udarnog otiska”.

GOST 19281-89 * „Valjani čelik povećane čvrstoće. Opći tehnički uvjeti“.

GOST 22536.0-87 * „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Opći zahtjevi za metode analize“.

GOST 22536.1-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje ukupnog ugljika i grafita".

GOST 22536.2-87 * „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje sumpora".

GOST 22536.3-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje fosfora".

GOST 22536.4-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje silicija".

GOST 22536.5-87 * „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje mangana".

GOST 22536.6-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje arsena".

GOST 22536.7-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje kroma".

GOST 22536.8-87 * „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje bakra".

GOST 22536.9-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje nikla".

GOST 22536.10-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje aluminija".

GOST 22536.11-87 * „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje titana".

GOST 22536.12-88 „Ugljični čelik i nelegirano lijevano željezo. Metode za određivanje vanadija".

GOST 22761-77 „Metali i legure. Metoda za mjerenje tvrdoće po Brinellu s prijenosnim statičkim testerima tvrdoće”.

GOST 22762-77 „Metali i legure. Metoda mjerenja tvrdoće u točki popuštanja udubljenjem kugle."

GOST 27772-88 * "Valjani čelik za izgradnju čeličnih konstrukcija. Opći tehnički uvjeti“.

DODATAK A)

(potreban)

stol 1

Vrijednosti koeficijenata K 1 (?), K 3 (?), K 5 (?), K 7 (?) i K 9 (?)

Razina povjerenja ?,%	K 1 (?), MPa	K 3 (?), MPa	K 5 (?), MPa	K 7 (?), MPa	K 9 (?), MPa

tablica 2

Vrijednosti koeficijenta K 2 (HB)

Tvrdoća HB
Tvrdoća HB

Tablica 3

Vrijednosti koeficijenta K 4 (HB,? T *)

Tvrdoća HB	Granica razvlačenja? t *, MPa