Классификации сталей По содержанию углерода Низкоуглеродистые (0,025-0,25 % С) Среднеуглеродистые (0,25-0,55 % С) Высокоуглеродистые (>0,55 %) По содержанию. - презентация

1 Классификации сталей По содержанию углерода Низкоуглеродистые (0,025-0,25 % С) Среднеуглеродистые (0,25-0,55 % С) Высокоуглеродистые (>0,55 %) По содержанию легирующих элементов Нелегированные Низколегированные (до 2,5 %) Среднелегированные (2,5-10 %) Высоколегированные (свыше 10%) По качеству Обыкновенного качества S – менее 0,6 % P – менее 0,7 % Качественные S – менее 0,04 % P – менее 0,035 % Высококачественные S – менее 0,025 % P – менее 0,025 % Особовысококачественные S – менее 0,015 % P – менее 0,025 % По степени раскисления Кипящие раскисленные Mn Полуспокойные раскисленные Mn и Si Спокойные раскисленные Mn,Si и Al Так же стали классифицируются по структурному классу и назначению (см. далее)

2 Маркировка сталей Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст и однозначным числом 0, 1, 2, номером сплава. Чем число больше, тем выше среднее содержание углерода в стали. После цифры может стоять индекс раскисленности (кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная). Например, Ст 3 сп - сталь обыкновенного качества номер 3 спокойная (полностью раскисленная). Легированные конструкционные стали маркируют цифрами и буквами. Двузначное число, стоящее в начале марки, соответствует среднему содержанию углерода в сотых долях процента. Буквы указывают на наличие легирующих элементов: Б - Nb, В - W, Г - Mn, Д - Cu, Е - Se, К - Co, М - Mo, Н - Ni, П - P, Р - B, С - Si, Т - Ti, Ф - V, Х - Cr, Ц - Zr, Ю - Al. Число, стоящее после буквы, показывает примерное процентное содержание легирующего элемента. Отсутствие числа указывает, что среднее содержание соответствующего элемента не превышает 1,5 %. Буква А в конце марки показывает, что сталь высококачественная, буква Ш - особовысококачественная. Например, сплав марки 20ХН3А - конструкционная низколегированная сталь, содержащая (в среднем) 0,20 % С, 3 % Ni и не более 1,5 % Cr, высококачественная. Конструкционные качественные стали маркируют двузначным числом, показывающим среднее содержание углерода, выраженное в сотых долях процента. Иногда марки низкоуглеродистых сталей содержат индекс раскисленности. Например 08 пс - углеродистая конструкционная качественная сталь, содержащая 0,08 % углерода, полуспокойная (не полностью раскисленная).

3 Понятие о свариваемости Свариваемость способность металлов образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям к прочностным свойствам конструкции. Свариваемость в основном определяется содержанием углерода и легирующих элементов (для сталей). С увеличением содержания этих элементов свариваемость ухудшается, т.е. возрастает вероятность образования трещин в наплавленном металле и зоне термического влияния.

4 Свариваемость по углеродному эквиваленту Углеродный эквивалент (Сэ) позволяет оценить риск развития холодных трещин. Международный институт сварки для оценки свариваемости низколегированных сталей рекомендует пользоваться следующим выражением: где Сэ – углеродный эквивалент, С, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu – массовые доли углерода, марганца, хрома, молибдена, ванадия, никеля, и меди, %.

5 Классификация сталей по свариваемости Свариваемость Эквивален т Сэ, % Технологические меры подогрев термообработка предварительный сопутствующий после сварки Хорошая 0, Удовлетворит.0,25 - 0,35 необходим- Ограниченная 0,35 - 0,45 необходим необходима Плохая> 0,45 необходим необходима По технологической свариваемости легированные углеродистые стали условно можно разбить на четыре группы: 1) стали, свариваемые без ограничений (Сэ 0,25%); 2) стали с удовлетворительной свариваемостью (0,25 < Сэ 0,35% ), сварка которых производится только при температуре окружающей среды не ниже – 5 °С, толщине металла менее 20 мм при отсутствии ветра; 3) ограниченно свариваемые стали (0,35 < Сэ 0,45 %), при сварке которых необходимы дополнительные технологические мероприятия: предварительный и сопутствующий подогрев до 250 °С в жестком диапазоне режимов сварки 4) трудно свариваемые стали (Сэ > 0,45 %), применение которых для изготовления сварных конструкций не желательно

6 Влияние легирующих элементов на свойства стали Элемент Прочность, σ в Пластичность Стойкость к коррозии Жаро- прочность Mn ПовышаетМало влияет* Практически не изменяет Si Повышает В массовой доле более 2,5 % резко снижает Повышает Несколько повышает Cr Повышает Незначительно снижает Повышает Ni Повышает**Повышает Mo Повышает***Понижает Значительно повышает Ti Мало влияет Несколько повышает вязкость Повышает**** * - При содержании Mn до 2% пластичность низко и среднеуглеродистой стали не снижает, в высокоуглеродистой стали снижает; ** - Пластичность незначительно снижает в низко и среднеуглеродистых сталях перлитного класса и сильно снижает в сталях мартенситного класса. Ударная вязкость конструкционных никелевых сталей перлитного класса после термической обработки выше, чем у других сталей; *** - В сталях перлитного класса понижает. Однако после термической обработки это снижение очень мало, а ударная вязкость выше, чем углеродистой и некоторых других сталей при равной прочности; **** - Повышает, но оказывается полезным в сталях сложного состава.

7 Сравнение различных часто применяемых сталей Марка стали Ст 3 сп 2009Г2С12Х1МФ12Х18Н10Т Т И ПТ И П по содержанию углерода Низкоуглеродистая по содержанию легирующих элементов Нелегированная Низколегированная Высоко- легированная по качеству Обыкновенного качества Качественная по назначению КонструкционнаяЖаропрочная Коррозионно- стойкая Применение несущие элементы сварных и не сварных конструкций и деталей, работающих при температурах от -40 до +180°С трубы перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листы для штампованных деталей, цементуемые детали для длительной службы при температурах до 350 °С. различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425°С под давлением. для труб пароперегревателей, трубопроводов и коллекторных установок высокого давления; поковок для паровых котлов и паропроводов; деталей цилиндров газовых турбин; для изготовления деталей, работающих при температуре °С. детали, работающие до 600 °С;.Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С.

8 Характеристика стали Ст 3 сп Ст 3 сп - сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества; По ГОСТ сталь Ст 3 сп 5 соответствует стали для строительных конструкций С245; сталь Ст 3 сп соответствует стали С285. Применяется для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температурах от -40 до +180°С, арматуры класса Ат 400С. CSiMnNiSPCrNCuAs 0,14-0,220,15-0,30,4-0,65

9 Характеристика стали сталь конструкционная углеродистая качественная; Применяется для труб перегревателей, коллекторов и трубопроводов котлов высокого давления, листов для штампованных деталей, цементуемых деталей для длительной службы при температурах до 350 °С. CSiMnNiSPCrCuAs 0,17-0,240,17-0,370,35-0,65

10 Характеристика стали 09Г2С 09Г2С - сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций; Применяется для различных деталей и элементов сварных металлоконструкций, работающих при температуре от -70 до +425°С под давлением. Химический состав в % по ГОСТ Механические свойства при Т=20 °С Сортаментσ в, МПаσ т, МПаδ 5, %, KCU, Дж/см 2 Лист толщиной 4-10 мм Лист толщиной мм Лист толщиной мм CSiMnNiSPCrNCuAs

11 Характеристика стали 12Х1МФ 12Х1МФ - сталь жаропрочная низколегированная; Применяется для изготовления деталей, работающих при температуре °С Химический состав в % по ГОСТ Механические свойства при Т=20 °С Сортаментσ в, МПаσ т, МПаδ 5, %, KCU, Дж/см 2 Пруток (нормализация и высокий отпуск) Поковка (нормализация и высокий отпуск) CSiMnNiSPCrVCu 0,08-0,150,17-0,370,4-0,7

12 Характеристика стали 12Х18Н10Т 12Х18Н10Т - сталь коррозионностойкая высоколегированная; Применяется для деталей, работающих до 600 °С. Сварных аппаратов и сосудов, работающих в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и других деталей, работающих под давлением при температуре от до °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С. Химический состав в % по ГОСТ Механические свойства при Т=20 °С Сортаментσ в, МПаσ т, МПаδ 5, %, KCU, Дж/см 2 Поковка (до 1000 мм) CSiMnNiSPCrTiCu

13 Назначение сталей различных групп Характеристика свариваемой стали Назначение Группа по РД Тип стали Марка стали М01 Углеродистая обычного качества Ст 2, Ст 3, Ст 3Г, Ст 4 конструкции и детали, работающих при обычных температурах Углеродистая качественная 08, 10, 20, 15Л, 20Л, 25Л конструкции и детали, работающие при температурах до °С. Низколегированная, конструкционная 15ГС, 16ГС, 17ГС, 14ГН, 16ГН, 09Г2С, 10Г2С1, 14ХГС, 20ГСЛ, 17Г1С, 17Г1СУ конструкции и детали, работающие в диапазоне температур от -70 °С до 425 °С М02 Низколегированная, теплоустойчивая: 12МХ, 15ХМ, 12Х2М1, 12Х1МФ, 12Х2МФБ, 12Х2МФСР, 15ХМ 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ, 20ХМЛ конструкции и детали, работающие при температурах до °С. М05 Легированная мартенситная 10Х9МФБ для паровых котлов и трубопроводов установок с высокими и сверхкритическими параметрами пара М04 Высоколегированная мартенситно-ферритная 12Х11В2МФ М11 Высоколегированная аустенитная 12Х18Н12Т, 12Х18Н10Т 10Х13Г12БС2Н2Д2 Сварные аппараты и сосуды, работающие в диапазоне температур от -196 °С до 600 °С, в агрессивных средах до 350 °С.

14 Классификации низкоуглеродистых сталей по содержанию легирующих элементов, структурному классу и назначению Содержание легирующих элементов Структурный класс стали (после нормализации) Назначение Нелегированные Ферритная Конструкционные углеродистые: строительные; котельные; для сварных конструкций Ферритно-перлитная Низко- легированные (до 2,5 %) Конструкционные легированные: для сварных конструкций; машиностроительные (термоупрочняемые) Средне- легированные (2,5 – 10%) Ферритная, ферритно-мартенситная Конструкционные легированные: теплоустойчивые; коррозионно-стойкие Высоко- легированные (свыше 10%) Ферритная, аустенитная, мартенситная, смешанная С особыми свойствами: коррозионно-стойкие; жаростойкие; жаропрочные

15 Классификации среднеуглеродистых сталей по содержанию легирующих элементов, структурному классу и назначению Содержание легирующих элементов Структурный класс стали (после нормализации) Назначение Нелегированные Перлитная Конструкционные углеродистые: машиностроительные Низко- легированные (до 2,5 %) Конструкционные легированные: машиностроительные (термоупрочняемые); рессорно-пружинные; штамповые Средне- легированные (2,5 – 10%) Перлитная, мартенситная Высоко- легированные (свыше 10%) Мартенситная, мартенситно-аустенитная

16 Классификации высокоуглеродистых сталей по содержанию легирующих элементов, структурному классу и назначению Содержание легирующих элементов Структурный класс стали (после нормализации) Назначение Нелегированные Мартенситная Конструкционные углеродистые; Инструментальные углеродистые: для измерительного инструмента; штамповые Средне- легированные (2,5 – 10%) Инструментальные легированные Высоко- легированные (свыше 10%) Мартенситно- аустенитокарбидная Быстрорежущие

17 Свойства сталей обыкновенного качества Марка стали Механические свойства Массовая доля углерода, % Назначение σ т, МПа, * σ в, МПаδ 5, %, * Ст 0 Ст 1 кп ,23 0,06-0,12 Листовой и сортовой прокат для строительных конструкций Ст 1 пс Ст 1 сп ,06-0,12 Ограждения, арматура, анкерные болты, сварные неответственные соединения Ст 2 пс Ст 2 сп ,09-0,15 Заклёпки, листы, трубы неответственные, топочные устройства. Ст 3 сп Ст 3 пс Ст 3 кп ,14-0,22 Детали и нормали, воспринимающие небольшие нагрузки (арматура, болты, гайки, тяги, оси и др.) Ст 4 кп Ст 4 пс Ст 4 сп ,18-0,27 Для строительных и других конструкций Примечание – Массовая доля других элементов в спокойной стали Mn-0,25 (Ст 1) - 0,8 (Ст 6) %; Si от 0,05 (Ст 1) до 0,30 (Ст 6) %; Р не более 0,04 %, S не более 0,05 %; * - не менее, при толщине проката 20 мм

18 Свойства низкоуглеродистых качественных сталей Марка стали Массовая доля углерода, % Температура нормализации, о С (30 мин) Механические свойства, не менее σ в, МПа σ т, МПа δ 5, %НВ, не более 080,05-0, ,07-0, ,12-0, ,17-0, ,22-0, Примечание – Массовая доля Si - 0,17-0,37 %; Mn – 0,35-0,65 % (сталь марок 08-20); Cr не более 0,10 % (сталь 08); 0,15 % (сталь 10); 0,25 % (сталь 15, 20, 25); 0,50-0,80 % (сталь 25)

19 Свойства низколегированных сталей Марка стали Массовая доля углерода, % Механические свойства, не менее Наиболее частое применение σ в, МПаσ т, МПаδ 5, % 15ГС0,12-0, стационарные трубопроводы питательной воды котлов СВП, работающие при температуре 280 °С 09Г2С0, различные детали и элементы сварных металлоконструкций, работающих при температуре от - 70 до +425 °С под давлением 10Г2С0, то же 14ХГС0,11-0, электросварные трубы магистральных газопроводов высокого давления; сварные конструкции, листовые, клапанные конструктивные детали

20 Свойства теплоустойчивых и жаропрочных сталей Марка стали Механические свойства, не менее Интервал рабочих температур, °С σ в, МПаσ т, МПаδ 5, % 12МХ до Х1МФ до ХМ до Х до Х12ВМБФР до Х23Н до (в слабонагруженном состоянии) 12Х18Н10Т от – 196 до 600 в агрессивных средах до 350