Конструкционные стали
Сталь – сплав на основе железа Fe с углеродом С – основной материал для изготовления приборов и РЭС.
Достоинства:
1. Высокий модуль упругости, обуславливающий жёсткость
2. Высокая прочность
3. Регулируемая вязкость
4. Хорошие технологические характеристики.
Конструкционные стали подразделяются на углеродистые стали обыкновенного качества, качественные углеродистые стали, низколегированные (содержание примеси не превышает 2%), среднелегированные (примесь составляет 2-5%) и высоколегированные (содержание примеси превышает 5%) конструкционные стали.
Свойства конструкционных сталей сильна изменяются в результате термической и других видов обработки. Вследствие этого оптимальный выбор марки стали и её последующей обработки считается весьма сложной задачей. Низкое качество деталей машин чаще всего является следствием неправильного решения этой задачи.
В углеродистых сталях обыкновенного качества количество вредных примесей повышенное по сравнению с другими видами: содержание серы S – 0,06%, фосфора Р – 0,08%).
Качественные углеродистые стали содержат меньшее количество примесей: S≤0,04%, Р≤0,035%)
Стали обыкновенного качества находят разнообразное применение в малоответственных конструкциях, редко подвергаемых термическому упрочнению. Они наиболее часто применяются при изготовлении РЭС.
Маркировка сталей данного типа имеет структуру: на первом месте ставится буква, обозначающая группу стали (Б, В), затем комбинация букв СТ и номер от 1 до 6. Чем он больше, тем твёрже сталь. Иногда в маркировку вводятся сведения о режимах выплавки: ПС – полуспокойная, СП – спокойная, КП – кипящая.
Качественные конструкционные стали
Маркируются буквами СТ и двузначным номером от 08 до 85, который показывает среднее содержание углерода в стали, измеряемое в сотых долях процента. Например стали марки СТ40 содержит 0,4% углерода.
К качественным сталям относят стали, с повышенным содержанием марганца: от 0,7 до 1%. Такие стали в конце марки имеют букву Г.
Качественные конструкционные стали делятся на низкоуглеродистые (содержание углерода не более 0,3%, высокопластичные, малопрочные,), среднеуглеродистые (содержание углерода 0,3-0,55%, с увеличением концентрации С прочность тоже увеличивается) и углеродистые (содержание углерода 0,3-0,55%, высокопрочные, износостойкие).
В целом, обо всех сталях можно сказать: они не дефицитны, относительно дёшевы, технологичны.
Главные недостатки:
1. Малая коррозийная устойчивость
2. Слабая прокалиевомость
3. Сильная чувствительность к перегреву или неправильной термической обработке.
Легированные конструкционные стали
Их положительные свойства обнаруживаются в термически обработанном состоянии, из чего следует, что из них изготавливают детали, обязательно подвергаемые термообработке.
В термически обработанном состоянии все легированные стали обнаруживают более высокие показатели сопротивления пластическим деформациям, чем углеродистые стали (при равном содержании углерода).
Большинство легирующих элементов используется для стабилизации аустенита, то есть увеличивают устойчивость свойств при нагревании, следовательно, прокалиевамость легированных сталей выше, чем углеродистых, что даёт возможность изготовления нагружаемых деталей большего сечения.
Использование более мягких охладителей при закалке (например, масла) приводит к снижению количества закалочных дефектов.
Недостатки:
1. Многие легированные стали подвержены обратимой отпускной хрупкостью
2. В высоколегированных сталях после закалки появляется сопротивление усталости, снижающее твёрдость
3. Неравномерность распределения легирующих примесей приводит к анизотропии свойств формируемых деталей
4. Легированные стали дороже углеродистых, так как содержат дефицитные компоненты: хром Cr, бор B, никель Ni, марганец Mn, титан Ti, молибден Mo, вольфрам W, ванадий V.
Влияние некоторых примесей на свойства стали: хром повышает твёрдость; бор – прокалиевомость; никель – и прочность и прокалиевомость, снижает температуру хладноломкости; титан уменьшает размер зёрен; молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность; кремний – вязкость и температурный запас вязкости.
Цветные металлы и сплавы
Сплавы на основе титана Ti , алюминия Al , магния Mg
Все они обладают достаточной механической прочностью и значительно легче стали.
В настоящее время эти сплавы широко распространены в технике и РЭ.