Какие стали называются автоматными?
Какие стали называются автоматными и где они применяются
У классической конструкционной стали высокая прочность, устойчивость к охлаждению и перегреву, отсутствие вредных примесей. Однако эти преимущества могут легко превратиться в недостатки материала в том случае, если речь идет об изготовлении метизов. Для решения этой проблемы инженерами была разработана так называемая автоматная сталь (автомат-сталь).
В состав этого сплава дополнительно вносятся сера или фосфор, а также различные дополнительные элементы — селен, свинец, теллур и некоторые другие. Это делает материал более ломким, поэтому работать с ним на станках гораздо легче.
Автоматные стали имеют специальную маркировку, которая позволяет однозначно отличить материал от других сплавов. Но какие стали называются автоматными? Какими химическими и физическими свойствами обладает автоматная сталь? Как маркируется этот материал и в каких сферах металлургии он используется чаще всего? В нашей статье мы в деталях рассмотрим все эти вопросы.
Что такое конструкционная сталь?
С точки зрения металлургии автомат-сталь является подвидом конструкционной стали, поэтому сперва рассмотрим этот материал, чтобы понять основные отличия сплавов. Конструкционная сталь — это стальной сплав на основе железа и углерода. Особенность этих сплавов с химической точки зрения — минимальное содержание серы и фосфора (во время выплавки используется специальные техники очистки, которые позволяют искусственным способом понизить содержание этих элементов).
Почему металлургам так важно избавиться от этих присадок? Дело все в том, что сера и фосфор снижают физические свойства стального сплава:
- Сера — этот элемент делает сплав хрупким и ломким, а во время холодной обработки такой материал может серьезно растрескаться, что сделает его бесполезным в использовании.
- Фосфор — этот элемент также снижает прочность стального сплава + при тепловой обработке из-за фосфора также могут появиться трещины в материале.
Согласно нормам ГОСТ содержание фосфора и серы в конструкционной стали должно составлять не более 0,05%, хотя встречаются и более качественные прочные сплавы с содержанием вредных примесей в более низкой концентрации. Такие материалы называют качественным (концентрация серы и фосфора — до 0,035 %), высококачественными (до 0,025%) и сверхвысококачественными (до 0,015%).
Что такое автоматная сталь?
Как мы уже выяснили ранее, фосфор и сера — это вредные примеси, содержание которых стараются минимизировать в итоговом сплаве, поскольку они ухудшают качество стали. Однако существует особый класс стальных конструкционных сплавов, где фосфор и сера могут содержаться в значительных количествах — это класс называют автоматной сталью.
Дело все в том, что при изготовлении сложных небольших деталей на станках-автоматах не требуется сверхпрочный материал — зато нужен пластичный материал, который легко и быстро обрабатывать.
Именно поэтому в автоматной стали допускается повышенное содержание примесей — фосфора или серы + различных дополнительных элементов (хрома, никеля, селена, свинца и других). Оптимальная температура ковки автоматной стали — от +950 до +1200 градусов по Цельсию.
Автомат-сталь используется для поточного производства метизов — болтов, гаек, шурупов, осей, валиков, фрагментов цепей и так далее. Также этот материал подходит для производства мелких автомобильных деталей сложной формы и конфигурации — зубцовых передаточных механизмов, колец полуосей машин, валиков масляного насоса и так далее. Выплавка автоматной стали контролируется государственным нормами ГОСТ 1414-75. Согласно ГОСТ автоматная сталь должна удовлетворять следующим требованиям:
- Высокое качество надлома стружки (при обработке на станке очень важно быстро удалять стружку, которое образуется в больших количествах во время работы).
- Низкая шероховатость поверхности (в противном случае деталь может получиться неоднородной по своей структуре, что критично при изготовлении мелких деталей сложной формы, где каждый изгиб имеет определенное конструктивное значение).
- Минимальный износ режущего инструмента (в противном случае режущий станок очень быстро придет в негодность, что сделает себестоимость деталей очень высокой).
- Есть возможность резать объект на высокой скорости (это позволяет снизить конечную стоимость детали, что минимизирует расходы на электричество и улучшает себестоимость такого способа обработки).
Физические свойства и изготовление автоматной стали
Физические свойства автомат-стали очень похожи на свойства обыкновенной конструкционной стали. Отличительные свойства автоматных сталей обуславливаются вхождением в состав материала различных примесей — в первую очередь это сера и фосфор, однако в состав автомат-стали могут входить и некоторые другие добавки (свинец, селен, кальций, марганец, теллур и другие). Также большое значение имеет способ выплавки и последующей обработки (диффузный отжиг, цементация, закалка и другие). Ниже мы кратко рассмотрим все основные примеси и способы правильной обработки.
Легирующие добавки
Согласно регулирующему ГОСТ 1414-75 в состав автоматной стали могут входить следующие добавки:
- Сера (не более 0,2%). Улучшает надлом стружки за счет снижения прочности сплава, что делает возможным станочную обработку стального материала. Помимо этого сера оказывает вяжущий и смазывают эффект, что снижает шероховатость поверхности. В большинстве случаев сера вводится в состав сплава в виде марганцевых сульфидов, поэтому достаточно часто автоматные стали помимо серы содержат марганец.
- Фосфор (до 0,15%). По своим свойствам очень похож на серу — улучшает надлом стружки, снижает шероховатость и так далее.
- Селен. Позволяет дополнительно повысить надлом, но одновременно и сохранить высокую прочность сплава. К тому же селен позволяет сохранить режущий инструмент острым, что положительно сказывается на сроке годности автомат-станка.
- Свинец. Повышает стойкость режущего инструмента станка, а также увеличивает срок обработки материала, что благоприятно сказывается на себестоимости деталей.
- Кальций. Во время резки кальций создает на поверхности металла тонкий слой, который улучшает резку и скорость обработки. Некоторые дополнительные свойства кальция — снижает вероятность прилипания стружки к металлу, увеличивает срок годности режущего инструмента и так далее.
- Марганец. Практически не влияет на свойства автоматной стали, однако содержится во многих автоматных сплавах, поскольку сера в сплав вносится в виде марганцевого сульфида, а после расплавки марганец остается в материале в виде добавочного компонента в небольших концентрациях (обычно не более 0,01%).
Физическая обработка
При выплавке помимо внесения дополнительных компонентов автоматная сталь обычно подвергается обжигу при температуре около 1300 градусов по Цельсию. Цель подобного обжига — обеспечить равномерное распределение фосфора и серы по всему объему стального сплава (в противном случае некоторые фрагменты металла будут хрупкими, а некоторые фрагменты — сверхтвердыми).
Также во время обработки материал может подвергаться цементированию и закалке — это позволяет получить более прочным пластичный материал, который будет легко резаться + он не будет портить режущую поверхность автомат-станка. Основные методы выплавки автомат-стали — мартеновский метод и конвертерная техника.
Преимущества и недостатки автоматной стали
Преимущества автоматной стали:
- Простота обработки с помощью автомат-станков — можно получить как обычные детали (болты, гайки, шурупы), так и различные объекты сложной формы и конфигурации (различные шестерни, сложные валики с выемками, различные передаточные механизмы и так далее).
- Высокая скорость обработки, отличное качество резки и низкая степень порчи резаков на станках. Это снижает себестоимость деталей.
- Некоторые другие плюсы — простота выплавки, неплохая прочность, большой срок годности деталей, возможность внесения различных присадок для изменения физических свойств материала и так далее.
Главные минусы — наличие серы и фосфора, что снижает вязкость и пластичность конечных деталей. Особенно критично это в случае автомобильных деталей, когда поломка того или иного агрегата может представлять угрозу для жизни человека. К тому же нужно помнить, что фосфор и сера делают материал хрупким при резком перепаде температур, поэтому детали из автоматной стали использовать в помещениях со стабильными температурами.
Маркировка автомат-стали
Согласно нормирующим требования ГОСТ 1414-75 обозначается с помощью большой буквы A, которая указывает на то, что данный материал рекомендуется использоваться для обработки с помощью автоматных станков. После буквы А обычно ставится число, которое указывает на общую концентрацию углерода (единицы измерения — сотые доли процента). Если в состав материала входят какие-либо дополнительные присадки (марганец, селен, хром или свинец), то в таком случае это также указывается в названии материала согласно номенклатуре ГОСТ.
Основные марки автомат-стали
| Марка | Дополнительные примеси (помимо фосфора и серы) | Основные детали, которые делают из этого сплава |
| А11 | Отсутствуют | Болты, гайки, цепи, вилки для автомобильных механизмов сцепления |
| А12 | Отсутствуют | Оси, валики, болты, шурупы, гайки и различные мелкие изделия сложной формы, которые нуждаются в точной обработке |
| А20 | Отсутствуют | Мелкие детали различных машин и механизмов сложной формы, которым нужна точная обработка |
| А30 | Отсутствуют | Детали сложной формы и размеров, различные метизы (это могут быть шурупы, болты, гайки, кольца, шестерни и так далее) |
| А35 | Отсутствуют | Различные детали круговой или сложной формы, которые нуждаются в точной обработке на автомат-станках (шестерни, шурупы, болты, кольца, цепи и другие) |
| А35Е | Селен | Матрицы и бандажи |
| АС14ХГН | Свинец, марганец, хром, никель, кремний | Различные автомобильные детали (втулки, валы, передаточные механизмы) |
| АС19ХГН | Свинец, марганец, хром, никель, кремний | Зубцовые передаточные механизмы |
| АС35Г2 | Марганец, никель, кремний; в небольших количествах — медь, хром, свинец | Валики масляного насоса |
| АС40Х | Хром + в небольших количествах — свинец, медь, никель | Кольца полуосей легковых машин |
Заключение
Давайте подведем итоги. Автоматная сталь — это особый тип конструкционной стали, с повышенным содержанием фосфора и серы в материале. Из-за содержания примесей автомат-сталь становится более хрупкой, поэтому из подобного материала можно делать различные небольшие метизы простой или сложной формы — гайки, шурупы, матрицы, валики, оси, втулки, валы и так далее. Для производства метизов обычно используются специальные станки, которые не годятся для работы с обычной конструкционной сталью (ведь такой материал является очень прочным, что серьезно усложняет его обработку).
Состав и физические свойства автоматной стали регулируются государственными нормами ГОСТ 1414-75. Согласно этому документу в состав автомат-стали помимо серы и фосфора могут входить и некоторые другие добавки в небольших количествах — селен, свинец, марганец, кальций и другие. Автомат-сталь должна удовлетворять следующим требованиям — высокая степень надлома стружки, минимальная шероховатость, высокая степень обработки станковыми способом и так далее.
Автоматная сталь обладает как преимуществами, так и недостатками, что нужно учитывать при выборе материала для изготовления метизов. Согласно нормам ГОСТ для маркировки автомат-стали используется заглавная буква А и число, которое указывает на общее содержание углерода в материале. При наличии дополнительных примесей (свинец, селен, марганец и другие) могут указываться и некоторые другие буквы маркировки.
Какие стали называют автоматными: состав, применение, маркировка
Автоматными сталями называют стали с повышенным содержанием легирующих добавок. Из такого металла производят метизы и мелкие детали на металлорежущих высокоскоростных автоматах, работающих в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Механические свойства стали зависят от ее марки и диаметра прутка. Они облегчают резание и дробление прутьев для изготовления метизов промышленного и широкого назначения.
Какая сталь называется автоматной?
Автоматной называется сталь из железа и углерода, предназначенная для обработки на станках крупносерийного и массового производства. Она, как подвид конструкционных сталей, подходит для изготовления деталей, на которые не воздействуют высокие нагрузки. Ее свойства определяет тип присадок и способ последующей обработки.
Какие у автоматной стали свойства?
Автоматные конструкционные стали в отличие от конструкционных обладают меньшей прочностью, но при этом у них повышенная обрабатываемость. В металлургии стараются избавиться от серы и фосфора — присадок, ухудшающих эксплуатационные качества, тогда как в производстве автоматной группы сплавов наоборот их содержание повышают. К примеру, сера делает изделие хрупким и ломким, а фосфор ухудшает прочность и приводит к появлению трещин, но при этом ускоряется обработка металлической заготовки в изделие сложной формы.
Какие присадки добавлены в автоматных легированных сталях?
Сплав обогащают легирующими добавками, из-за которых улучшается податливость к обработке и снижаются механические характеристики готовых изделий. Основная цель в повышении содержания серы и фосфора — упростить переработку металла и сократить расходы на обслуживании станка и его расходные материалы.
В зависимости от того, какими свойствами должен обладать металл, добавляют различные добавки, которые будут легировать. Они позволяют ускорить серийное производство и удешевить готовую продукцию.
Сплав отличается содержанием различных компонентов:
- Сера вводится в состав в марганцевом сульфиде, за счет чего снижается прочность сплава, улучшается срез стружки и снижается шероховатость.
- Фосфор аналогично влияет на металл, как и сера.
- Селен еще больше повышает надлом стружки, не влияя на прочность сплава.
- Свинец позволяет снизить себестоимость деталей за счет того, что режущий инструмент станка дольше работает и не так быстро приходит в негодность, как в обработке с более прочными металлами.
- Кальций облегчает работу станка тем, что стружка не липнет к металлу, а режущий инструмент может дольше прослужить.
- Марганец не отражается на качестве сплава и используется для введения серы в составе марганцевого сульфида.
Особенности физической обработки автоматных сталей
Сплав, обогащенный легирующими добавками, выплавляют при температуре 1300оС. После выплавки, или диффузного отжига, все компоненты равномерно распределяются по объему сплава. Воздействие высокой температурой исключает хрупкость фрагментов готового металла из-за высокого скопления фосфора или серы в одном участке. Дополнительно характеристики улучшают:
- Цементацией — диффузным поверхностным насыщением углерода, повышающим стойкость к износу.
- Цианированием — насыщением азотом и углеродом под температурой 950оС.
- Закалкой и отпуском — делают сплав твердым, более хрупким и менее вязким.
Преимущества и недостатки металла
Автоматная сталь характеризуется:
- упрощенной и быстрой резкой;
- легким отделением стружки;
- высокой теплопроводностью
- низкой твердостью;
- минимальным износом режущего инструмента.
Повышенная обрабатываемость, легкое стружкоотделение и небольшая шероховатость позволяет в несколько раз повысить производительность производства, снизить стоимость и увеличить прибыль. К минусам относится наличие серы и фосфора, снижающих вязкость и пластичность деталей.
Какая к автоматной стали применяется маркировка?
Автоматная сталь должна соответствовать ГОСТ 1414-75. Она маркируется большой буквой А, судя по которой можно понять, для чего предназначена сталь. Дополнительные присадки, которые вошли в состав сплава, обозначаются в сплаве различными буквами. Цифрами обозначают концентрацию углерода, измеряемую в сотых долях процента.
Классификация по легированным присадкам:
- А — сернистая сталь;
- АС — добавлен свинец;
- Е — селен;
- Ц — кальций;
- Г — марганец;
- Х — хром;
- Н — никель
Основные марки в производстве автоматных сталей
Марка металла предопределяет сферу применения. Сернистые марки применяются в производстве:
- А11 — болты, гайки, цепи, вилки для сцепления в автомобилях;
- А12 — оси, шурупы, болты, гайки и изделия сложной формы;
- А20 — мелкие детали сложной формы;
- А30 — метизы и детали, которые подлежат точной обработке.
Из марок, содержащих различные присадки, производят:
- А35Е — матрицы и бандажи;
- АС19ХГН — зубцовые передаточные механизмы;
- АС35Г2 — валики масляного насоса;
- АС40Х — кольца полуосей автомобиля.
В каких областях автоматные стали нашли применение?
Область применения всех автоматных сталей ограничивается производством крепежа и изделий, к которым нет высоких требований. К ним относятся автомобильные детали, крепеж, небольшие малонагруженные детали сложной формы.
Какие стали называются автоматными?
У классической конструкционной стали высокая прочность, устойчивость к охлаждению и перегреву, отсутствие вредных примесей. Однако эти преимущества могут легко превратиться в недостатки материала в том случае, если речь идет об изготовлении метизов. Для решения этой проблемы инженерами была разработана так называемая автоматная сталь (автомат-сталь).
В состав этого сплава дополнительно вносятся сера или фосфор, а также различные дополнительные элементы — селен, свинец, теллур и некоторые другие. Это делает материал более ломким, поэтому работать с ним на станках гораздо легче.
Автоматные стали имеют специальную маркировку, которая позволяет однозначно отличить материал от других сплавов. Но какие стали называются автоматными? Какими химическими и физическими свойствами обладает автоматная сталь? Как маркируется этот материал и в каких сферах металлургии он используется чаще всего? В нашей статье мы в деталях рассмотрим все эти вопросы.
Что такое конструкционная сталь?
С точки зрения металлургии автомат-сталь является подвидом конструкционной стали, поэтому сперва рассмотрим этот материал, чтобы понять основные отличия сплавов. Конструкционная сталь — это стальной сплав на основе железа и углерода. Особенность этих сплавов с химической точки зрения — минимальное содержание серы и фосфора (во время выплавки используется специальные техники очистки, которые позволяют искусственным способом понизить содержание этих элементов).
Почему металлургам так важно избавиться от этих присадок? Дело все в том, что сера и фосфор снижают физические свойства стального сплава:
- Сера — этот элемент делает сплав хрупким и ломким, а во время холодной обработки такой материал может серьезно растрескаться, что сделает его бесполезным в использовании.
- Фосфор — этот элемент также снижает прочность стального сплава + при тепловой обработке из-за фосфора также могут появиться трещины в материале.
Согласно нормам ГОСТ содержание фосфора и серы в конструкционной стали должно составлять не более 0,05%, хотя встречаются и более качественные прочные сплавы с содержанием вредных примесей в более низкой концентрации. Такие материалы называют качественным (концентрация серы и фосфора — до 0,035 %), высококачественными (до 0,025%) и сверхвысококачественными (до 0,015%).
Производство автоматной стали
Автоматная сталь производится в виде специального сплава, который хорошо обрабатывается резанием, что достигается благодаря повышенному содержанию серы и фосфора. Добавление в состав стали кальция, свинца, теллура и селена способствует получению особых свойств. Высокопроизводительное металлорежущее оборудование позволяет изготавливать из автоматной стали болты, гайки, шпильки и другие крепежные элементы. Массовое производство изделий с применением автоматических линий сопровождается получением точных размеров каждой выпускаемой детали.
Что такое автоматная сталь?
Как мы уже выяснили ранее, фосфор и сера — это вредные примеси, содержание которых стараются минимизировать в итоговом сплаве, поскольку они ухудшают качество стали. Однако существует особый класс стальных конструкционных сплавов, где фосфор и сера могут содержаться в значительных количествах — это класс называют автоматной сталью.
Дело все в том, что при изготовлении сложных небольших деталей на станках-автоматах не требуется сверхпрочный материал — зато нужен пластичный материал, который легко и быстро обрабатывать.
Именно поэтому в автоматной стали допускается повышенное содержание примесей — фосфора или серы + различных дополнительных элементов (хрома, никеля, селена, свинца и других). Оптимальная температура ковки автоматной стали — от +950 до +1200 градусов по Цельсию.
Автомат-сталь используется для поточного производства метизов — болтов, гаек, шурупов, осей, валиков, фрагментов цепей и так далее. Также этот материал подходит для производства мелких автомобильных деталей сложной формы и конфигурации — зубцовых передаточных механизмов, колец полуосей машин, валиков масляного насоса и так далее. Выплавка автоматной стали контролируется государственным нормами ГОСТ 1414-75. Согласно ГОСТ автоматная сталь должна удовлетворять следующим требованиям:
- Высокое качество надлома стружки (при обработке на станке очень важно быстро удалять стружку, которое образуется в больших количествах во время работы).
- Низкая шероховатость поверхности (в противном случае деталь может получиться неоднородной по своей структуре, что критично при изготовлении мелких деталей сложной формы, где каждый изгиб имеет определенное конструктивное значение).
- Минимальный износ режущего инструмента (в противном случае режущий станок очень быстро придет в негодность, что сделает себестоимость деталей очень высокой).
- Есть возможность резать объект на высокой скорости (это позволяет снизить конечную стоимость детали, что минимизирует расходы на электричество и улучшает себестоимость такого способа обработки).
Требования к свойствам
Для массового производства метизов (болтов, гаек, шпилек и пр.), а также деталей сложной формы были разработаны автоматные стали, допускающие производство с наименьшей себестоимостью и соответственного качества при производстве станками-автоматами. Для этого такие стали должны обладать наилучшей обрабатываемостью резанием (поскольку большинство операций производится именно таким образом), а значит обладать следующими свойствами:
- хорошим свойством надлома стружки для быстрого её удаления;
- малой шероховатостью получаемой поверхности;
- наименьшим износом режущего инструмента;
- допустимостью резания деталей на повышенных скоростях для увеличения производительности.
Физические свойства и изготовление автоматной стали
Физические свойства автомат-стали очень похожи на свойства обыкновенной конструкционной стали. Отличительные свойства автоматных сталей обуславливаются вхождением в состав материала различных примесей — в первую очередь это сера и фосфор, однако в состав автомат-стали могут входить и некоторые другие добавки (свинец, селен, кальций, марганец, теллур и другие). Также большое значение имеет способ выплавки и последующей обработки (диффузный отжиг, цементация, закалка и другие). Ниже мы кратко рассмотрим все основные примеси и способы правильной обработки.
Легирующие добавки
Согласно регулирующему ГОСТ 1414-75 в состав автоматной стали могут входить следующие добавки:
- Сера (не более 0,2%). Улучшает надлом стружки за счет снижения прочности сплава, что делает возможным станочную обработку стального материала. Помимо этого сера оказывает вяжущий и смазывают эффект, что снижает шероховатость поверхности. В большинстве случаев сера вводится в состав сплава в виде марганцевых сульфидов, поэтому достаточно часто автоматные стали помимо серы содержат марганец.
- Фосфор (до 0,15%). По своим свойствам очень похож на серу — улучшает надлом стружки, снижает шероховатость и так далее.
- Селен. Позволяет дополнительно повысить надлом, но одновременно и сохранить высокую прочность сплава. К тому же селен позволяет сохранить режущий инструмент острым, что положительно сказывается на сроке годности автомат-станка.
- Свинец. Повышает стойкость режущего инструмента станка, а также увеличивает срок обработки материала, что благоприятно сказывается на себестоимости деталей.
- Кальций. Во время резки кальций создает на поверхности металла тонкий слой, который улучшает резку и скорость обработки. Некоторые дополнительные свойства кальция — снижает вероятность прилипания стружки к металлу, увеличивает срок годности режущего инструмента и так далее.
- Марганец. Практически не влияет на свойства автоматной стали, однако содержится во многих автоматных сплавах, поскольку сера в сплав вносится в виде марганцевого сульфида, а после расплавки марганец остается в материале в виде добавочного компонента в небольших концентрациях (обычно не более 0,01%).
Физическая обработка
При выплавке помимо внесения дополнительных компонентов автоматная сталь обычно подвергается обжигу при температуре около 1300 градусов по Цельсию. Цель подобного обжига — обеспечить равномерное распределение фосфора и серы по всему объему стального сплава (в противном случае некоторые фрагменты металла будут хрупкими, а некоторые фрагменты — сверхтвердыми).
Также во время обработки материал может подвергаться цементированию и закалке — это позволяет получить более прочным пластичный материал, который будет легко резаться + он не будет портить режущую поверхность автомат-станка. Основные методы выплавки автомат-стали — мартеновский метод и конвертерная техника.
Преимущества и недостатки автоматной стали
Преимущества автоматной стали:
- Простота обработки с помощью автомат-станков — можно получить как обычные детали (болты, гайки, шурупы), так и различные объекты сложной формы и конфигурации (различные шестерни, сложные валики с выемками, различные передаточные механизмы и так далее).
- Высокая скорость обработки, отличное качество резки и низкая степень порчи резаков на станках. Это снижает себестоимость деталей.
- Некоторые другие плюсы — простота выплавки, неплохая прочность, большой срок годности деталей, возможность внесения различных присадок для изменения физических свойств материала и так далее.
Главные минусы — наличие серы и фосфора, что снижает вязкость и пластичность конечных деталей. Особенно критично это в случае автомобильных деталей, когда поломка того или иного агрегата может представлять угрозу для жизни человека. К тому же нужно помнить, что фосфор и сера делают материал хрупким при резком перепаде температур, поэтому детали из автоматной стали использовать в помещениях со стабильными температурами.
Маркировка автомат-стали
Согласно нормирующим требования ГОСТ 1414-75 обозначается с помощью большой буквы A, которая указывает на то, что данный материал рекомендуется использоваться для обработки с помощью автоматных станков. После буквы А обычно ставится число, которое указывает на общую концентрацию углерода (единицы измерения — сотые доли процента). Если в состав материала входят какие-либо дополнительные присадки (марганец, селен, хром или свинец), то в таком случае это также указывается в названии материала согласно номенклатуре ГОСТ.
Основные марки автомат-стали
| Марка | Дополнительные примеси (помимо фосфора и серы) | Основные детали, которые делают из этого сплава |
| А11 | Отсутствуют | Болты, гайки, цепи, вилки для автомобильных механизмов сцепления |
| А12 | Отсутствуют | Оси, валики, болты, шурупы, гайки и различные мелкие изделия сложной формы, которые нуждаются в точной обработке |
| А20 | Отсутствуют | Мелкие детали различных машин и механизмов сложной формы, которым нужна точная обработка |
| А30 | Отсутствуют | Детали сложной формы и размеров, различные метизы (это могут быть шурупы, болты, гайки, кольца, шестерни и так далее) |
| А35 | Отсутствуют | Различные детали круговой или сложной формы, которые нуждаются в точной обработке на автомат-станках (шестерни, шурупы, болты, кольца, цепи и другие) |
| А35Е | Селен | Матрицы и бандажи |
| АС14ХГН | Свинец, марганец, хром, никель, кремний | Различные автомобильные детали (втулки, валы, передаточные механизмы) |
| АС19ХГН | Свинец, марганец, хром, никель, кремний | Зубцовые передаточные механизмы |
| АС35Г2 | Марганец, никель, кремний; в небольших количествах — медь, хром, свинец | Валики масляного насоса |
| АС40Х | Хром + в небольших количествах — свинец, медь, никель | Кольца полуосей легковых машин |
Какие стали называют автоматными?
Металлорежущие станки-автоматы, на которых смена сверл и другого режущего инструмента происходит без участия оператора, обеспечивают стабильность работы только при обработке металлов, имеющих хрупкую стружку. Поэтому в составе марок автоматных сталей предусмотрено наличие определенного количества элементов, способствующих охрупчиванию металла. По условному обозначению можно определить, какие именно элементы использовались для этих целей:
- сера до 0,3% и фосфор до 0,16% – в начале маркировки ставится буква А;
- селен – АЕ;
- кальций – АЦ;
- свинец – АС.
В маркировке автоматных сталей после первой буквы указывается содержание углерода в сотых долях процента. Пример обозначения: А11 – это сплав с хорошей обрабатываемостью резанием, содержащий 0,11% углерода.
Автоматная сталь в Москве
Акции
Вас могут заинтересовать
Производство автоматной стали
Автоматная сталь производится в виде специального сплава, который хорошо обрабатывается резанием, что достигается благодаря повышенному содержанию серы и фосфора. Добавление в состав стали кальция, свинца, теллура и селена способствует получению особых свойств. Высокопроизводительное металлорежущее оборудование позволяет изготавливать из автоматной стали болты, гайки, шпильки и другие крепежные элементы. Массовое производство изделий с применением автоматических линий сопровождается получением точных размеров каждой выпускаемой детали.
Свойства автоматной стали
Широкое использование различных марок автоматных сталей обусловлено следующими преимуществами:
- небольшим износом режущего инструмента в процессе обработки материала;
- легким надломом стальной стружки и быстрым удалением отходов с обрабатываемых поверхностей;
- обеспечением высокой чистоты поверхностей метизов.
Важной особенностью считается обработка сталей на самых высоких скоростях резания.
Из легированных и углеродистых автоматных сталей производятся не только метизы. Материалы являются подходящими для изготовления деталей автомобилей и тракторов, всевозможных валов и шестерен.
Технические характеристики автоматных сталей
Технические характеристики сплавов значительно улучшаются, когда в состав вводятся висмут, марганец, никель и хром. Добавление свинца в количестве не более 0,3% позволяет увеличить скорость механической обработки приблизительно на 25-50 %. При этом режущий инструмент становится более износостойким и долговечным.
Обрабатываемый участок детали не перегревается благодаря добавлению висмута. Наличие кальция способствует формированию особого слоя в зоне резания, который препятствует образованию адгезии и является внутренним смазочным компонентом. Все легирующие элементы добавляются в состав на основании стандарта ГОСТ 1414-75. Требования данного документа должны быть полностью соблюдены, поскольку даже при незначительном превышении количества добавок свойства автоматной стали ухудшаются.
Для улучшения характеристик выпускаемых сталей также используются следующие эффективные способы:
- цементация с диффузионным поверхностным насыщением металла углеродом, существенно влияющая на повышение износостойкости готовой продукции;
- диффузионный отжиг, устраняющий неоднородность, вызванную включением серы. Температура отжига составляет около 1150°;
- закалка и высокий отпуск. В результате проведения такой термической обработки автоматная сталь становится менее вязкой и пластичной. Приобретая повышенную хрупкость, материал обладает увеличенной твердостью;
- цианирование, при котором сталь насыщается азотом и углеродом. Для выполнения операции требуется создать температуру около 950°.
Потребителям, в основном, поставляются нагартованные автоматные стали. Отличительными особенностями считаются максимально удобная обрабатываемость и высокие механические характеристики.
Марки автоматных сталей
В обозначении автоматных сталей используется литера А. Далее указываются данные объема углерода в сотых частях процента и легирующие элементы. Наиболее распространенными марками являются сернистые углеродистые стали А10, А20, А30, содержащие определенное количество свинца АС11, АС14, АС40, поставляемые с добавлением свинца и марганца АС35Г2 и АС45Г2.
Стали с содержанием кальция имеют маркировку АЦ40, АЦ60, с кальцием и марганцем – АЦ35Г2. Селен присутствует в автоматных сталях марок А35Е и А45Е. Используя точную маркировку, производители металлических изделий выбирают соответствующие режимы обработки материалов.
Работа на металлорежущих станках-автоматах при изготовлении деталей из автоматно стали производится без частой смены инструмента, участие оператора сводится к минимуму. Стабильное крупносерийное или массовое производство обеспечивается за счет образования хрупкой стружки, легко удаляемой из зоны резания. Высокопроизводительное изготовление метизов различных конфигураций и размеров для промышленности и строительства из качественной автоматной стали удовлетворяет потребности многочисленных заказчиков.
Автоматная сталь – из нее получаются отличные метизы!
Любая автоматная сталь представляет собой специальный сплав, который максимально эффективно обрабатывается на металлорежущем оборудовании.
1 Особенности автоматных сплавов – зачем их выпускают?
Известно, что добавка в металлургические сплавы фосфора и серы ухудшает механические качества получаемой стали. Но хорошая обрабатываемость резанием, которой характеризуются автоматные стали (АС), достигается именно за счет введения в них повышенного количества указанных элементов. В таких сплавах фосфора может содержаться до 0,15 %, серы – до 0,35.
Кроме того, в них добавляют кальций, свинец, теллур и селен, которые модифицируют неметаллические включения (их состав) в описываемых сталях. За счет всех этих добавок АС и получают свои особые свойства. Их легко обрабатывать на различных металлорежущих станках.
АС используются для производства шпилек, гаек, всевозможных болтов и иных крепежных элементов. Также они незаменимы для выпуска на автоматических линиях изделий с небольшими геометрическими размерами. Все автоматные стали имеют следующие достоинства:
- малый износ режущих приспособлений при их обработке;
- легкий надлом металлической стружки (благодаря этому свойству отходы металлорежущего производства очень быстро удаляются с поверхности обрабатываемых изделий);
- малый показатель шероховатости метизов, изготавливаемых из автоматных сплавов.
Важно и то, что АС разрешается обрабатывать на очень высоких скоростях работы станков. Это позволяет значительно увеличить их производительность.
Чаще всего автоматные сплавы режутся на автоматических быстроходных линиях, применяемых для выпуска массовой продукции.
Обратите внимание! Автоматными могут быть и легированные, и углеродистые сплавы. Не стоит думать, что АС производятся исключительно для получения из них метизов. Они используются для изготовления:
- различных деталей для тракторной и автомобильной техники (хромоникелевые и хромистые АС с добавкой кальция и свинца);
- шестерен, валов и аналогичных им элементов (стали с высоким содержанием кальция).
2 Легирование и обработка автоматных сплавов – как металлурги улучшают их?
Особые свойства АС достигаются за счет введения в них таких легирующих элементов:
- фосфора и серы;
- висмута;
- кальция;
- свинца;
- марганца;
- никеля;
- селена;
- хрома.
Свинца вводится не более 0,3 %. Эта добавка увеличивает на 25–50 % разрешенную скорость обработки стали и почти в 3 раза износостойкость инструмента на фрезерном станке либо на другом металлорежущем агрегате.
Висмут добавляется для того, чтобы область обработки сталей не перегревалась. А кальций формирует в зоне резки особый слой, который не дает возможности образовываться адгезии и выступает в роли внутреннего смазочного компонента.
Содержание всех легирующих элементов в АС строго регламентируется стандартом 1414–75. Требования этого документа всегда должны соблюдаться неукоснительно, так как даже незначительное превышение количества той или иной добавки в автоматный сплав может кардинально изменить (и не в лучшую сторону) его свойства.
Технические характеристики рассматриваемых сталей улучшаются и следующими способами:
- Цементацией. В ходе такой процедуры, предполагающей диффузионное поверхностное насыщение углеродом металла, увеличивается износостойкость готовой стали.
- Диффузионным отжигом. Операция дает возможность устранить явление неоднородности включения серы в сталь. Отжиг производится при температуре около 1150°.
- Закалке и следующим за ним отпуском (высоким). После такой обработки АС становятся менее вязкими и пластичными и более хрупкими, зато обретают существенно большую твердость.
- Цианированию – насыщению (диффузионному) АС смесью азота и углерода. Операция выполняется при температурах около 950°.
Заметим, что в большинстве случаев АС поставляют потребителям в нагартованном виде. Такие стали обладают максимальной обрабатываемостью и высокими механическими характеристиками.
3 Маркировка автоматных сплавов – все просто
Узнать АС несложно. Ее обозначают литерой А. Эта буква ставится в самом начале марки сплава. Далее указывается:
- объем углерода (сотые части процента);
- наличие и содержание легирующих элементов.
Выше мы описывали химэлементы, которые добавляют в АС. Обозначаются они стандартно (так же, как и в конструкционных сталях, разновидностью которых являются рассматриваемые в статье сплавы):
- Ц – кальций (его объем в АС – не выше 0,007 %);
- С – свинец (до 0,3 %);
- Х – хром (до 0,25 %);
- Г – марганец (до 1 %);
- Н – никель (до 0,25 %).
Литерой Е обозначают селен. Его всегда указывают в конце маркировки. Количество этого элемента минимальное (не выше десятой части процента). Поэтому цифру после буквы Е не ставят.
Таким образом, маркировка АС выглядит следующим образом:
- А30, А20, А10 – сернистая углеродистая сталь;
- АС14, АС40, АС11 – содержащая свинец, АС45Г2, АС35Г2 – свинец и марганец;
- АЦ60, АЦ40 – содержащая кальций, АЦ35Г2 – кальций и марганец;
- А45Е, А35Е – содержащая селен.
Как видим, маркировка АС четко показывает, что перед нами именно автоматный сплав с определенным содержанием легирующих компонентов.
ГОСТ 1414-75Прокат из конструкционной стали высокой обрабатываемости резанием. Технические условия
Какие у автоматной стали свойства?
Автоматные конструкционные стали в отличие от конструкционных обладают меньшей прочностью, но при этом у них повышенная обрабатываемость. В металлургии стараются избавиться от серы и фосфора — присадок, ухудшающих эксплуатационные качества, тогда как в производстве автоматной группы сплавов наоборот их содержание повышают. К примеру, сера делает изделие хрупким и ломким, а фосфор ухудшает прочность и приводит к появлению трещин, но при этом ускоряется обработка металлической заготовки в изделие сложной формы.
Какие присадки добавлены в автоматных легированных сталях?
Сплав обогащают легирующими добавками, из-за которых улучшается податливость к обработке и снижаются механические характеристики готовых изделий. Основная цель в повышении содержания серы и фосфора — упростить переработку металла и сократить расходы на обслуживании станка и его расходные материалы.
В зависимости от того, какими свойствами должен обладать металл, добавляют различные добавки, которые будут легировать. Они позволяют ускорить серийное производство и удешевить готовую продукцию.
Сплав отличается содержанием различных компонентов:
- Сера вводится в состав в марганцевом сульфиде, за счет чего снижается прочность сплава, улучшается срез стружки и снижается шероховатость.
- Фосфор аналогично влияет на металл, как и сера.
- Селен еще больше повышает надлом стружки, не влияя на прочность сплава.
- Свинец позволяет снизить себестоимость деталей за счет того, что режущий инструмент станка дольше работает и не так быстро приходит в негодность, как в обработке с более прочными металлами.
- Кальций облегчает работу станка тем, что стружка не липнет к металлу, а режущий инструмент может дольше прослужить.
- Марганец не отражается на качестве сплава и используется для введения серы в составе марганцевого сульфида.
Автоматные стали
Механическая обработка резанием — основной технологический процесс изготовления большинства деталей машин. Обрабатываемость резанием определяется химическим составом и термической обработкой стали, от которых зависит структура и свойства заготовок. Для хорошего теплоотвода при обработке большое значение имеет такое физическое свойство, как теплопроводность.
Неудовлетворительной обрабатываемостью резанием характеризуются высоколегированные стали аустенитного класса. Они имеют низкий предел текучести и высокую пластичность, поэтому при резании образуется вязкая стружка, плохо отделяемая от заготовки. Аустенитные стали имеют низкую теплопроводность, что вызывает перегрев инструмента и снижение его эксплуатационной стойкости.
Обрабатываемость резанием особенно важна в тех производствах, где применяют автоматические линии механической обработки. Специально для них разработаны так называемые автоматные стали
, содержащие микродобавки: серу S, свинец Pb, селен Se, кальций Ca. Эти добавки улучшают обрабатываемость резанием благодаря различному воздействию на структуру сталей:
• сера образует химические соединения — сульфиды MemSn, которые оказывают смазывающее действие и повышают хрупкость стали, облегчая отделение и измельчение стружки;
• селен образует такие химические соединения, как селениды MemSen и сульфоселениды Mem(S,Se)n, которые обволакивают твердые частицы в сталях и устраняют их истирающее действие на инструмент;
• свинец не растворяется в сталях, он служит эффективным измельчителем стружки, а также снижает трение между заготовкой и инструментом;
• кальций образует включения, которые способны размягчаться и проявлять смазывающее действие; используется в сталях, предназначенных для обработки твердосплавным инструментом при высоких скоростях резания, когда возникают высокие температуры в зоне резания.
Автоматные стали маркируют согласно ГОСТ 1414—75:
стали (0,08…0,30 % S) маркируют буквой А и числом, означающим среднее содержание углерода (умноженное на 100), — A11, А20, А35, А40Г; количество марганца в сталях составляет 0,70…1,55 %;
— к маркировке селенсодержащих
сталей (0,04…0,12 % Se) добавляют букву E в углеродистых (А35Е, А45Е) и хромистой (А40ХЕ) сталях;
— в маркировке свинецсодержащих
сталей (0,15…0,35 % Pb) добавляют букву С, после которой указывают содержание углерода (умноженное на 100). Стали подразделяют на углеродистые с повышенным содержанием серы (AC 14, АС40, АС35Г2, АС45Г2) и легированные (АС12ХН, АС14ХГН, АС40ХГНМ и др.);
— кальцийсодержащие
автоматные стали (0,002…0,008 % Ca) в маркировке содержат букву Ц (АЦ20, АЦ40Х и др.).
В зависимости от химического состава автоматные стали применяют для изготовления различных деталей машин (табл. 14.13).
Особенности физической обработки автоматных сталей
Сплав, обогащенный легирующими добавками, выплавляют при температуре 1300оС. После выплавки, или диффузного отжига, все компоненты равномерно распределяются по объему сплава. Воздействие высокой температурой исключает хрупкость фрагментов готового металла из-за высокого скопления фосфора или серы в одном участке. Дополнительно характеристики улучшают:
- Цементацией — диффузным поверхностным насыщением углерода, повышающим стойкость к износу.
- Цианированием — насыщением азотом и углеродом под температурой 950оС.
- Закалкой и отпуском — делают сплав твердым, более хрупким и менее вязким.
Свойства автоматной стали
Широкое использование различных марок автоматных сталей обусловлено следующими преимуществами:
- небольшим износом режущего инструмента в процессе обработки материала;
- легким надломом стальной стружки и быстрым удалением отходов с обрабатываемых поверхностей;
- обеспечением высокой чистоты поверхностей метизов.
Важной особенностью считается обработка сталей на самых высоких скоростях резания.
Из легированных и углеродистых автоматных сталей производятся не только метизы. Материалы являются подходящими для изготовления деталей автомобилей и тракторов, всевозможных валов и шестерен.
Технические характеристики автоматных сталей
Технические характеристики сплавов значительно улучшаются, когда в состав вводятся висмут, марганец, никель и хром. Добавление свинца в количестве не более 0,3% позволяет увеличить скорость механической обработки приблизительно на 25-50 %. При этом режущий инструмент становится более износостойким и долговечным.
Обрабатываемый участок детали не перегревается благодаря добавлению висмута. Наличие кальция способствует формированию особого слоя в зоне резания, который препятствует образованию адгезии и является внутренним смазочным компонентом. Все легирующие элементы добавляются в состав на основании стандарта ГОСТ 1414-75. Требования данного документа должны быть полностью соблюдены, поскольку даже при незначительном превышении количества добавок свойства автоматной стали ухудшаются.
Для улучшения характеристик выпускаемых сталей также используются следующие эффективные способы:
- цементация с диффузионным поверхностным насыщением металла углеродом, существенно влияющая на повышение износостойкости готовой продукции;
- диффузионный отжиг, устраняющий неоднородность, вызванную включением серы. Температура отжига составляет около 1150°;
- закалка и высокий отпуск. В результате проведения такой термической обработки автоматная сталь становится менее вязкой и пластичной. Приобретая повышенную хрупкость, материал обладает увеличенной твердостью;
- цианирование, при котором сталь насыщается азотом и углеродом. Для выполнения операции требуется создать температуру около 950°.
Потребителям, в основном, поставляются нагартованные автоматные стали. Отличительными особенностями считаются максимально удобная обрабатываемость и высокие механические характеристики.
Преимущества и недостатки металла
Автоматная сталь характеризуется:
- упрощенной и быстрой резкой;
- легким отделением стружки;
- высокой теплопроводностью
- низкой твердостью;
- минимальным износом режущего инструмента.
Повышенная обрабатываемость, легкое стружкоотделение и небольшая шероховатость позволяет в несколько раз повысить производительность производства, снизить стоимость и увеличить прибыль. К минусам относится наличие серы и фосфора, снижающих вязкость и пластичность деталей.
Какая к автоматной стали применяется маркировка?
Автоматная сталь должна соответствовать ГОСТ 1414-75. Она маркируется большой буквой А, судя по которой можно понять, для чего предназначена сталь. Дополнительные присадки, которые вошли в состав сплава, обозначаются в сплаве различными буквами. Цифрами обозначают концентрацию углерода, измеряемую в сотых долях процента.
Классификация по легированным присадкам:
- А — сернистая сталь;
- АС — добавлен свинец;
- Е — селен;
- Ц — кальций;
- Г — марганец;
- Х — хром;
- Н — никель
Маркировка автоматных сталей
Характерной особенностью автоматных сталей является хорошая обрабатываемость резанием на металлорежущих станках. Это достигается в первую очередь повышением в автоматных сталях содержания серы до 0,15-0,35% и фосфора до 0,10-0,15%. Безусловно эти элементы ухудшают механические свойства сталей, зато производство выигрывает в затратах на механическую обработку, так как получает возможность изготавливать неответственный крепеж (болты, винты, гайки) и мелкие детали в условиях массового производства на быстроходных автоматических линиях. Автоматными сталями являются как углеродистые, так и легированные стали.
Маркируются автоматные стали буквой «А», которая ставится в начале марки перед указанием количества углерода: А12, А20, А30, А40Г.
Помимо этих основных элементов (S и Р) в автоматные стали вводят свинец, селен, кальций. Введение этих элементов находит отражение в написании марки. Свинец обозначается буквой «С», а кальций буквой «Ц». Обе эти буквы ставятся после буквы «А» и перед цифрой, обозначающей углерод в марке. Свинецсодержащие марки: АС14, АС40, АС35Г2, АС45Г2, АС30ХМ, АС40ХГНМ. Свинец вводится в количестве 0,15¸0,30%. Кальцийсодержащие марки: АЦ20, АЦ40, АЦ60, АЦ40Х, АЦ35Г2, АЦ30ХМ и др. Количество кальция в марке ничтожно мало: 0,001-0,007%, т.е. не превышает одной сотой процента. А селен, обозначаемый в марке буквой «Е», ставится в конце марки: А35Е, А45Е, А40ХЕ. Количество селена не превышает десятой доли процента.
Автоматные стали поставляются по ГОСТ1414-75.
Стали для подшипников
Элементы подшипников (кольца, ролики, шарики) работают в условиях, которые требует от стали высокой твердости, износостойкости и контактной усталостной прочности. В качестве шарикоподшипниковой стали используют высокоуглеродистые (»1%) хромистые стали, а для массивных подшипников в хромистую сталь добавляют повышенное (до1%) количества марганца и кремния.
Стали для подшипников поставляются по ГОСТ 801-78. Особенности маркировки сталей для подшипников: в начале марки ставится буква «Ш», далее стоит индекс основного легирующего элемента хрома и последующая цифра, показывающая содержание хрома в десятых долях процента. Остальные легирующие элементы маркируют так, как принято для легированных сталей.
Таблица 7.1. Состав подшипниковых сталей (ГОСТ 801-78)
| Марка Стали | Химический состав, % | |||
| Углерод | Марганец | Кремний | Хром | |
| ШХ15 | 0,95-1,05 | 0,20-0,40 | 0,17-0,37 | 1,30-1,65 |
| ШХ15СГ | 0,95-1,05 | 0,90-1,20 | 0,40-0,65 | 1,30-1,65 |
Основные марки в производстве автоматных сталей
Марка металла предопределяет сферу применения. Сернистые марки применяются в производстве:
- А11 — болты, гайки, цепи, вилки для сцепления в автомобилях;
- А12 — оси, шурупы, болты, гайки и изделия сложной формы;
- А20 — мелкие детали сложной формы;
- А30 — метизы и детали, которые подлежат точной обработке.
Из марок, содержащих различные присадки, производят:
- А35Е — матрицы и бандажи;
- АС19ХГН — зубцовые передаточные механизмы;
- АС35Г2 — валики масляного насоса;
- АС40Х — кольца полуосей автомобиля.