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:
Вложение | Размер |
---|---|
opredelenie_harakteristik_stali_po_markirovke.docx | 23.09 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
- Дайте определение стали.
- Какие химические элементы вводят в стали с целью улучшения их свойств?
- Назовите марки углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества и дайте их общую характеристику.
- Назовите марки углеродистых конструкционных качественных сталей. Что положено в основу маркировки этих сталей?
- 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 практического занятия на тему "Неотложные состояния"
Дисциплина "Психические болезни с курсом наркологии"...
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...