- •Лекция 11.
- •11. Конструкционные стали и сплавы
- •11.1. Углеродистые конструкционные стали
- •11.2. Легированные конструкционные стали
- •11.3. Строительные низколегированные стали
- •11.4. Арматурные стали
- •11.5. Стали для холодной штамповки
- •11.6. Конструкционные (машиностроительные) цементуемые (нитроцементуемые) легированные стали
- •11.7. Конструкционные (машиностроительные) улучшаемые легированные стали
- •11.8. Стали с повышенной обрабатываемостью резанием
- •11.9. Мартенситно-стареющие высокопрочные стали
- •11.10. Высокопрочные стали с высокой пластичностью
- •11.11. Рессорно-пружинные стали общего назначения
- •11.12. Шарикоподшипниковые стали
- •11.13. Износостойкие стали
- •11.14. Коррозионно-стойкие жаростойкие стали и сплавы
- •11.15. Криогенные стали
- •11. Конструкционные стали и сплавы Вопросы для самопроверки
- •12. Инструментальные стали и твердые сплавы
- •12.2. Стали для измерительного инструмента
- •12.5. Твердые сплавы
- •12. Инструментальные стали и твердые сплавы Вопросы для самопроверки
11.3. Строительные низколегированные стали
Низколегированными называются стали, содержащие не более 0,22 % С и сравнительно небольшое количество недефицитных легирующих элементов: Таблица 17
Содержание легирующих элементов в строительных низколегированных сталях
M n |
Si |
Cr |
Ni |
Cu |
V |
Ti |
N |
до 1,8 % |
до 1,2 % |
до 0,8 % |
до 0,8 % |
до 0,5 % |
до 0,15 % |
до 0,03 % |
до 0,15% |
09Г2, 09Г2С, 10Г2С1, 14Г2, 17ГС, 15ГФ, 15Г2СФ, 10Г2Б, 15ХСНД, 10ХНДП и многие другие. Низколегированные стали хорошо свариваются. Легирующие элементы, растворяясь в феррите, уменьшают размер зерна, поэтому они имеют более высокие значения временного сопротивления и предела текучести при сохранении хорошей пластичности, меньшей склонности к старению и хрупким разрушениям. Ударная вязкость (KCU) этих сталей, при 200С составляет 0,6 мДж/м2, при - 400С - 0,3-0,35 мДж/м2 и при - 700С - 0,25 - 0,3 мДж/м2. Легирующие элементы, растворяясь в феррите, уменьшая размер зерна и увеличивая склонность аустенита к переохлаждению, способствует измельчению карбидной фазы, поэтому низколегированные стали по сравнению с углеродистыми сталями обыкновенного качества ( Ст2, Ст3, Ст4) имеют более высокие значения временного сопротивления и предела текучести при сохранении хорошей пластичности, меньшей склонности к старению и хрупким разрушениям (низкий порог хладноломкости). Ударная вязкость (KCU) эти сталей, при 200С составляет около 0,6 МДж/м2, при –400С – 0,3-0,35 МДж/м2, и при –700С – 0,25-0,3 МДж/м2. Ведение меди, никеля или одновременно меди и фосфора увеличивают коррозионную стойкость в атмосферных условиях (15ХСНД, 10ХНДП ) и понижает порог хладноломкости. Низколегированные стали иногда поставляют после нормализации (или нормализации и высокого отпуска). Нормализация несколько повышает временное сопротивление и предел текучести и, измельчая зерно, улучшает пластичность и вязкость, уменьшая склонность к хрупкому разрушению. Некоторые стали (14Г2, 17ГС, 15ХСНД) применяют после закалки и отпуска, что значительно повышает их прочность, понижает порог хладноломкости и склонность к старению. Хорошее сочетание механических и технологических свойств достигается при легировании низкоуглеродистой марганцовистой стали 0,07 - 0,15 V и 0,015 - 0,025 N. При взаимодействии ванадия с азотом образуется карбонитриды ванадия, позволяющий получить сталь с очень мелким зерном (номер 10-12) и низким порогом хладноломкости. На рис. 65 показано влияние величины зерна низколегированных сталей на предел текучести и порог хладноломкости. Эти стали упрочняются благодаря дисперсному упрочнению. Освоены стали 14Г2АФ, 167Г2АФ, 18Г2АФ. Таблица 18
Механические свойства сталей 14Г2АФ, 167Г2АФ, 18Г2АФ
, МПа |
2 , МПа |
,% |
KCU МДж/м2 |
|
- 400C |
-700C |
|||
500 - 600 |
400 - 450 |
20 |
0,4 |
0,3 |
Повышение механических свойств и снижение порога хладноломкости сталей может быть достигнуто контролируемой прокаткой (ВТМО). Марку стали выбирают исходя из вида сооружения (элемента конструкции), условия эксплуатации и расчетных температур, характера и величины действующих нагрузок и т.д. Стали применяемы для стальных конструкций, подразделяют на условные классы, исходя из соотношения 2 К классу С 380/230 относятся стали с нормальной прочностью, к классам С 460/330 и С 520/400 - стали повышенной прочности, к классам С 600/450, С 700/600 и С 850/750 - стали с высокой прочностью. Вспомогательные конструкции зданий и сооружений, а также клепанные конструкции изготавливают из стали классов С 380/230, С 440/290 и С 520/400. Мосты для автотранспорта изготовляют из сталей классов С 460/330 – С700/400. (15ХСНД, 10ХСНД, 10Г2С1Д, 16Г2АФ). Гусеничные и шагающие экскаваторы, тяжелонагруженные элементы несущих металлоконструкций изготовляют из сталей классов С 700/600 – С 850/750 (12Г2СМФ, 14ГСМФР). Для резервуаров больших объемов, газгольдеров и других емкостей рекомендованы стали классов С 460/330 – С 700/600 (09Г2С, 16Г2АФ, 10Г2С1, 12Г2СМФ и др.) Для сварных магистральных газопроводных труб сталь должна обладать хорошей свариваемостью, высоким значением прочности и достаточными пластичностью, вязкостью и сопротивлением хрупкому разрушению при температуре монтажа и службы газопровода в нормализованном состоянии.