Методическое пособие для проведения практической работы "Определение характеристик стали по маркировке"
учебно-методическое пособие

Методическое пособие для проведения практического занятия по теме "Определение характеристик стали по маркировке" по учебной дисциплине "Матриаловедение"

Скачать:

ВложениеРазмер
Файл opredelenie_harakteristik_stali_po_markirovke.docx23.09 КБ

Предварительный просмотр:

Практическое задание по теме

«Определение характеристик сталей по маркировке»

Цель:

  • закрепление знаний о свойствах сталей  
  • формирование умений определять характеристик сталей по маркировке

Задача:

  • По маркировке конструкционных углеродистых сталей определить марку и химический состав, механические свойства и назначение
  • По маркировке легированных сталей определить марку и химический состав, механические свойства и назначение
  • Полученные данные свести в таблицу

Теоретическая часть

Углеродистая сталь обыкновенного качества

К конструкционным относятся строительные и машиностроительные стали.

Конструкционные стали идут на изготовление деталей машин, конструкций и сооружений. Они должны обеспечивать длительную и надежную работу деталей и конструкций в условиях эксплуатации. Поэтому основное требование к конструкционным сталям — комплекс высоких механических свойств.

Строительные стали - стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрой, указывающей порядковый номер стали: СтО, Ст1, Ст2, СтЗ,Ст4, Ст5, Ст6.

Углеродистые стали обыкновенного качества наиболее дешевые стали, в них допускается повышенное содержание вредных примесей, а также газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями.

С увеличением номера повышаются содержание углерода и прочностные свойства, но снижается пластичность.

Так, в зависимости от марки (номера) содержание углерода в сталях увеличивается от 0,06 до 0,43 %, возрастают предел прочности от 300 до 600 МПа и предел текучести а0,2 от 150 до 300 МПа, а относительное удлинение 5 снижается от 32 до 14 %. Стали обыкновенного качества используют в основном как строительные. Их не подвергают термической обработке.

Строительные стали содержат малые количества углерода (0,1-0,3%). Это объясняется тем, что детали строительных конструкций обычно соединяются сваркой. Низкое содержание углерода обеспечивает хорошую свариваемость.

Качественная углеродистая сталь

Машиностроительные стали применяются для изготовления деталей машин. Это углеродистые и легированные стали, содержащие от 0,08...0,10 до 0,70% углерода.

Качественные углеродистые стали являются машиностроительными, их применяют для изготовления деталей машин (конструкционные стали) или инструментов (инструментальные стали). Для обеспечения требуемых свойств они подвергаются термической обработке и поэтому поставляются с гарантированным химическим составом, который указывается в обозначении марки.

Конструкционные стали обозначаются цифрами, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

В машиностроении используются следующие марки сталей: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70.

 Для каждой марки стали установлены пределы содержания углерода; например, сталь 20 содержит 0,18...0,22 %, сталь 25 — 0,23...0,27 %, сталь 40 — 0,37...0,42% и т.п.

Легированные стали

Легирующие элементы специально вводят в сталь с целью изменения ее структуры и свойств в отличие от примесей, попадающих в сталь при выплавке из руд, шихты. Стали, содержащие легирующие элементы, называются легированными.

В зависимости от содержания легирующих элементов (указанного в скобках) различают низколегированные (до 2...3 %), среднелегированные (3... 10%) и высоколегированные стали (более 10%).

Изменение структуры и свойств сталей возможно лишь в том случае, если элементы, вводимые в сталь, взаимодействуют с железом и (или) углеродом, тогда эти элементы и являются легирующими.

Основными легирующими элементами сталей являются металлы, которые с железом образуют твердые растворы замещения.

 К первой группе относятся хром, молибден, вольфрам, ванадий, титан и кремний.

Ко второй группе относятся марганец, никель и кобальт.

Основное преимущество легированных сталей общетехнического назначения перед углеродистыми заключается в их большей прокаливаемости. Поэтому легированные стали применяют только для деталей, которые подвергают термической обработке. Область их применения: детали большого сечения, а также нетехнологичные детали, склонные к деформациям при термической обработке (напомним, что легированные стали при закалке охлаждают медленно — в масле, а не в воде, что снижает деформации).

Маркировка легированных сталей.

Для обозначения сталей принята система цифр и букв. Содержание углерода показано цифрами, стоящими в начале обозначения марки. Его содержание указывают так же, как и в углеродистых сталях: в сотых долях процента в конструкционных ив десятых долях в инструментальных сталях. Если цифры в начале марки отсутствуют, что характерно для инструментальных сталей, содержание углерода — около 1 %.

Легирующие элементы обозначаются буквами кириллицы (русскими):

X — хром, Н — никель, К — кобальт, С — кремний, М — молибден, Г — марганец, В — вольфрам, Ф — ванадий, Т — титан, Б — ниобий, Д — медь, Р — бор, Ю — алюминий.

Инструментальная сталь

(углеродистая, легированная, быстрорежущая)

Инструментальной сталью называется сталь, содержащая более 0,7% углерода. Ее основными характеристиками являются прочность и твердость, которые достигают максимальных показателей после термической обработки. Основное применение такой стали – изготовление инструментов.

Выделяют высококачественную и качественную инструментальную сталь. В качественной содержится 0,03% серы и 0,035% фосфора, а в высококачественной – 0,02% серы и 0,03% фосфора.

ГОСТ 1435 допускает выпуск следующих марок инструментальной стали: У7; У8; У8Г; У9; У10; У11; У12; У13; У7А; У8А; У8ГА; У9А; У10А; У11А; У12А; У13А.

Для группы качественных инструментальных сталей характерны марки, не содержащие в своем обозначении литеры «А», так как это обозначение высококачественных инструментальных сталей.

 Литера «У» расшифровывается как «углеродистая», а число за ней показывает, сколько десятых долей процента углерода содержится в данной марке стали.

Легированная инструментальная сталь включает в свой состав некоторые другие элементы, такие как марганец, никель, медь и прочие. Они улучшают ее характеристики. При маркировке таких сталей принято указывать наличие легирующих элементов буквами. Так, при наличии марганца добавляется литера «Г», хрома – «Х», ванадия – «Ф», кремния – «С», вольфрама – «В», меди – «Д», никеля – «Н», титана – «Т», молибдена – «М».

После букв, обозначающих легирующий элемент, в маркировке инструментальных сталей могут стоять цифры. Они означают количество данного элемента в процентах. При отсутствии цифры количество считается приблизительно равным 1%. Также при обозначении легированной инструментальной стали на первом месте указывается количество углерода, выраженное в десятых долях процента. То есть маркировка 6ХС будет указывать на то, что в данном виде стали содержится 0,6% углерода и по 1% хрома и кремния.

Быстрорежущие стали.

Основное свойство быстрорежущих сталей — теплостойкость, благодаря которой они сохраняют высокую твердость при нагреве до температур свыше 600 °С. Это связано со сложным механизмом упрочнения сталей этого класса, сочетающим мартенситное превращение с последующим дисперсионным твердением.

Для достижения высокой теплостойкости необходимо иметь высоколегированный твердый раствор, в котором затруднена диффузия углерода, с высокой устойчивостью против коагуляции при нагреве упрочняющей фазы. Это реализуется за счет того, что быстрорежущие стали легированы сильными карбидообразующими элементами, которые и образуют карбиды. Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей являются химические аналоги: вольфрам и (или) молибден, в состав сталей также обязательно входят хром и ванадий. В зависимости от наличия W и Мо стали подразделяются на вольфрамовые, вольфрамомолибденовые и молибденовые.

Маркировка быстрорежущих сталей несколько отличается от конструкционных.

Они обозначаются русской буквой Р (от англ. rapid — быстрый), цифра после которой показывает содержание вольфрама в стали. Содержание хрома во всех быстрорежущих сталях составляет около 4 % и в марке не указывается, как и содержание ванадия (2 %) и углерода (0,7... 0,9 %). Обозначения этих элементов входят в марку быстрорежущих сталей только при их большем содержании.

Контрольные вопросы для подготовки к выполнению практического задания

  1. Дайте определение стали.
  2. Какие химические элементы вводят в стали с целью улучшения их свойств?
  3. Назовите марки углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества и дайте их общую характеристику.
  4. Назовите марки углеродистых конструкционных качественных сталей. Что положено в основу маркировки этих сталей?
  5. Перечислите области применения стали

Основная часть. Практическая работа 30 мин.)

Карточка задание

(использую справочные данные, заполните таблицу)

Маркировка

Название

Состав

в % (химические элементы)

Временное сопротивление при растяжении

Мпа

предела прочности при растяжении σb

Основные свойства

Применение

Ст 3

Сталь 40

40Х

У10А

ШХ15

9ХС

Р18

60Г

40Х13

Эталон ответа

Маркировка

Название

Состав

в % (химические элементы)

Временное сопротивление при растяжении

Мпа

предела прочности при растяжении σb

Основные свойства

Применение

Ст 3

Углеродистую сталь обыкновенного качества

С 0,14-0,22%

360-460

Невысокая твердость и предел прочности.

Сваривается без ограничений

Детали металлоконструкций, рамы тележек, крюки кранов, цементируемые детали с высокой твердостью поверхности и невысокая прочность сердцевины.

Сталь 40

Качественная углеродистая сталь

С 0,4%

570

Низкое содержание вредных примесей. Высокая твердость и прочность. Для обеспечения требуемых свойств они подвергаются термической обработке.

Ограниченная свариваемость

Детали повышенной прочности, подвергаемые термообработке (коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, храповики, муфты, плунжеры).Трубы, поковки, крепежные детали, валы, диски, роторы, фланцы, зубчатые колеса

40Х

Легированная машиностроительная сталь

С- 0,4%

Хром - 1,0%

980

Высокая прочность,

коррозионная-стойкость

– детали, работающие на средних скоростях при средних давлениях (зубчатые колеса, валы шлицевые).

У10А

Высококачественная инструментальная сталь

С -1,0%

невысокую пластичность и хорошую ударную вязкость;

исключительно высокую прочность;

устойчивость к холодной механической обработке.

Плохая

– метчики, надфили, калибры гладкие.

ШХ15

Легированные стали. Подшипниковые стали

Хром – 15 %

имеют высокую прочность, износоустойчивость, выносливость.

– шарики диаметром до 150мм, ролики диаметром до 23мм, плунжеры.

9ХС

Легированные инструментальные стали

С- 0,9 %

Хром - 1,0%

        Для сверл, разверток, метчиков, плашек, гребенок, фрез, машинных штемпелей, клейм для холодных работ.

Р18

Быстрорежущая сталь

Вольфрам- 18%

Теплостойкость, благодаря которой они сохраняют высокую твердость при нагреве до температур свыше 600 °С.

Быстрорежущие стали хороши для режущих инструментов, испытывающих сильное нагревание от трения (от 600 до 650 °С). Для всех видов режущего инструмента при обработке углеродистых легированных конструкционных сталей

60Г

Легированные стали. Рессорно-пружинные

С- 0,6 %

Марганец 1,0%

сохраняют в течение длительного времени упругие свойства, поскольку имеют высокий предел упругости, высокое сопротивление разрушению и усталости.

        Плоские и круглые пружины, рессоры, пружинные кольца и другие детали пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и износостойкость; бандажи, тормозные барабаны и ленты, скобы, втулки и другие детали общего и тяжелого машиностроения.

40Х13

Легированные стали. Нержавеющие стали

Коррозионностойкие

С 0,4%

 Хром-  13%

        Режущий, мерительный и хирургический инструмент, пружины, карбюраторные иглы, предметы домашнего обихода, клапанные пластины компрессоров.


По теме: методические разработки, презентации и конспекты

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ПРОГРАММЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ.01. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ СЫРЬЯ И ПРИГОТОВЛЕНИЯ БЛЮД ИЗ ОВОЩЕЙ И ГРИБОВ ПО ПРОФЕССИИ «ПОВАР, КОНДИТЕР»

Содержание методического пособие включает в себя сборник технологических карт по приготовлению блюд обеспечивает подготовку выпускников по профессии  «Повар, кондитер» на базе основного общего об...

Учебно-методическое пособие для проведения практического занятия по теме: "Нахождение производных сложной и обратных тригонометрических функций"

Пособие предназначено для проведения практичесого занятия оп нахождению производных, где разобраны примеры, приведен тренажер для закрепления....

Учебно-методическое пособие по проведению практического заняти по теме: "Сложение и вычитание матриц"

Пособие предназначено для проведения практического занятия, где разобраны примеры и приведенр тренажер по закреплению материала....

Методическое пособие по проведению практических занятий по дисциплине "Экологические основы природопользования"

Целью методических указаний по данной дисциплине является приобретение знаний и выработка практических навыков в области планирования, организации, управления и экономической оценки природоохранных ме...

Методическое пособие по проведению практических занятий и освоению практических навыков сбора нагрузок при проведении расчетов строительных конструкций

Методическое пособие по проведению практических занятий и освоению практических навыков сбора нагрузок при проведении расчетов строительных конструкций студентами по междисциплинарному курсу МДК 01 Пр...

Методическое пособие по проведению практических занятий и освоению практических навыков определения расчетных характеристик материалов при расчетах строительных конструкций студентами по междисциплинарному курсу МДК 01 Проектирование зданий и сооруж

методическая разработка рекомендована для пользования студентам при проведении учебно-практического занятия по нахождению расчетных характеристик маиериалов в рамках курса Основы проектирования строит...