Категория прочности стали

Марки литейных сталей и их механические свойства после термообработки

Стали конструкционные нелегированиые

Нормализация или нормализация с отпуском

Марка стали	Категория прочности	Предел текучести σт, МПа	Временное сопротивление σв, МПа	Относительное удлинение σ, %	Относительное сужение Ψ,%	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2
15Л	К20	196	392	24	35	491
20Л	К20	216	412	22	35	491
25Л	К20	235	441	19	30	392
30Л	К25	255	471	17	30	343
35Л	К25	275	491	15	25	343
40Л	К30	294	520	14	25	294
45Л	К30	314	540	12	20	294
50Л	К30	334	569	11	20	245

Стали конструкционные легированиые

Нормализация или нормализация с отпуском

Марка стали	Категория прочности	Предел текучести σт, МПа	Временное сопротивление σв, МПа	Относительное удлинение σ, %	Относительное сужение Ψ,%	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2
20ГЛ	К20	275	540	18	25	491
35ГЛ	К20	294	540	12	20	294
20ГСЛ	К30	294	540	18	30	294
30ГСЛ	К35	343	589	14	25	294
20Г1ФЛ	К30	314	510	17	25	491
20ФЛ	К30	294	491	18	35	491
З0ХГСФЛ	К40	392	589	15	25	343
45ФЛ	К40	392	589	12	20	294
20ХМЛ	К25	245	441	18	30	294
20ХМФЛ	К25	275	491	16	35	294
20ГНМФЛ	К50	491	589	15	33	491
35ХМЛ	К40	392	589	12	20	294
30ХНМЛ	К55	540	687	12	20	294
35ХГСЛ	К35	343	589	14	25	294
20ДХЛ	К40	392	491	12	30	294
08ГДНФЛ	К35	343	441	18	30	491
13ХНДФТЛ	К40	392	491	18	30	491
12ДН2ФЛ	К55	540	638	12	20	294
12ДХН1МФЛ	К65	638	785	12	20	294

Стали конструкционные нелегированиые

Закалка и отпуск

Марка стали	Категория прочности	Предел текучести σт, МПа	Временное сопротивление σв, МПа	Относительное удлинение σ, %	Относительное сужение Ψ,%	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2
25Л	КТ30	294	491	22	33	343
30Л	КТ30	294	491	17	30	343
35Л	КТ35	343	540	16	20	294
40Л	КТ35	343	540	14	20	294
45Л	КТ40	392	589	10	20	245
50Л	КТ40	392	736	14	20	294

Стали конструкционные легированиые

Закалка и отпуск

Марка стали	Категория прочности	Предел текучести σт, МПа	Временное сопротивление σв, МПа	Относительное удлинение σ, %	Относительное сужение Ψ,%	Ударная вязкость KCU, кДж/м 2
20ГЛ	КТ30	334	530	14	25	383
35ГЛ	КТ35	343	589	14	30	491
30ГСЛ	КТ40	392	638	14	30	491
30ХГСФЛ	КТ60	589	785	14	25	441
45ФЛ	КТ50	493	687	12	20	294
32Х06Л	КТ45	441	638	10	20	491
40ХЛ	КТ50	491	638	12	25	392
20ГНМФЛ	КТ60	589	687	14	30	589
35ХМЛ	КТ55	540	687	12	25	392
30ХНМЛ	КТ65	638	785	10	20	392
35ХГСЛ	КТ60	589	785	10	20	392
35НГМЛ	КТ60	589	736	12	25	392
20ДХЛ	КТ55	540	638	12	30	392
12ДН2ФЛ	КТ65	638	785	12	25	392
12ДХН1МФЛ	КТ75	735	981	10	20	294
23ХГС2МФЛ	КТ110	1079	1275	6	24	392
12Х7Г3СЛ	КТ110	1079	1324	9	40	589
25Х2ГНМФЛ	КТ50	491	638	12	30	589
27Х5ГСМЛ	КТ120	1177	1472	5	20	392
30Х3С3ГМЛ	КТ150	1472	1766	4	15	196
03Н12Х5М3ТЛ	КТ130	1275	1324	8	45	491
03Н12Х5М3ТЮЛ	КТ145	1422	1472	8	35	294

Примеры условного обозначения сталей

25Л ГОСТ 977-88
25Л К20 ГОСТ 977-88
23ХГС2МФЛ ГОСТ 977-88
20Х25Н19С2Л ГОСТ 977-88
23ХГС2МФЛ КТ110 ГОСТ 977-88

В обозначении марок стали первые цифры указывают среднюю или максимальную (при отсутствии нижнего предела) массовую долю углерода в сотых долях процента; буквы за цифрами означают: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, М — молибден, Н — никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ю — алюминий, Л — литейная. Цифры, стоящие после букв, указывают примерную массовую долю легирующего элемента в процентах

Индексы К и КТ являются условными обозначениями категории прочности, следующее за ними число означает значение требуемого предела текучести.
Индекс К присваивается материалу в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии; индекс КТ — после закалки и отпуска

Примеры обозначений:
отливка 1-й группы из стали марки 25 Л: Отливка 1-й группы, сталь 25Л ГОСТ 977-88
отливка 2-й группы из стали марки 25 Л: Отливка 2-й группы, сталь 25Л ГОСТ 977-88
отливка 3-й группы из стали марки 35ХГСЛ: Отливка 3-й группы, сталь 35ХГСЛ ГОСТ 977-88

Предел прочности

Предел прочности — это то же, что и временное сопротивление материала. Но несмотря на то, что правильнее использовать термин временное сопротивление, понятие предел прочности лучше прижилось в технической разговорной речи. В то же время в нормативной документации, стандартах применяют термин «временное сопротивление».

Прочность — это сопротивление материала деформации и разрушению, одно из основных механических свойств. Другими словами, прочность — это свойство материалов, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия (нагрузки, температурные, магнитные и другие поля).

К характеристикам прочности при растяжении относятся модуль нормальной упругости, предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести и временное сопротивление (предел прочности).

Предел прочности — это максимальное механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала, подвергаемого деформации; предел прочности при растяжении обозначается σ_В и измеряется в килограммах силы на квадратный сантиметр (кгс/см 2 ), а также указывается в мегапаскалях (МПа).

Различают:

• предел прочности при растяжении,
• предел прочности при сжатии,
• предел прочности при изгибе,
• предел прочности при кручении.

Предел кратковременной прочности (МПа) определяется с помощью испытаний на растяжение, деформацию проводят до разрушения. С помощью испытаний на растяжение определяют временное сопротивление, удлинение, предел упругости и др.. Испытания на длительную прочность предназначены главным образом для оценки возможности использования материалов при высоких температурах (длительная прочность, ползучесть); в результате определяется σ_B/Zeit — предел ограниченной длительной прочности на заданный срок службы. [1]

Прочность металлов

Физику прочности основал Галилей: обобщая свои опыты, он открыл (1638 г.), что при растяжении или сжатии нагрузка разрушения P для данного материала зависит только от площади поперечного сечения F. Так появилась новая физическая величина — напряжение σ=P/F — и физическая постоянная материала: напряжение разрушения [4].

Физика разрушения как фундаментальная наука о прочности металлов возникла в конце 40-х годов XX века [5]; это было продиктовано острой необходимостью разработки научно обоснованных мер для предотвращения участившихся катастрофических разрушений машин и сооружений. Раньше в области прочности и разрушения изделий учитывалась только классическая механика, основанная на постулатах однородного упруго-пластического твёрдого тела, без учёта внутренней структуры металла. Физика разрушения учитывает также атомно-кристаллическое строение решётки металлов, наличие дефектов металлической решётки и законы взаимодействия этих дефектов с элементами внутренней структуры металла: границами зёрен, второй фазой, неметаллическими включениями и др.

Большое влияние на прочность материала оказывает наличие ПАВ в окружающей среде, способных сильно адсорбироваться (влага, примеси); происходит уменьшение предела прочности.

К повышению прочности металла приводят целенаправленние изменения металлической структуры, в том числе — модифицирование сплава.

Учебный фильм о прочности металлов (СССР, год выпуска:

Предел прочности металла

Предел прочности меди. При комнатной температуре предел прочности отожжённой технической меди σ_В=23 кгс/мм 2 [8]. С ростом температуры испытания предел прочности меди уменьшается. Легирующие элементы и примеси различным образом влияют на предел прочности меди, как увеличивая, так и уменьшая его.

Предел прочности алюминия. Отожжённый алюминий технической чистоты при комнатной температуре имеет предел прочности σ_В=8 кгс/мм 2 [8]. С повышением чистоты прочность алюминия уменьшается, а пластичность увеличивается. Например, литой в землю алюминий чистотой 99,996% имеет предел прочности 5 кгс/мм 2 . Предел прочности алюминия уменьшается естественным образом при повышении температуры испытания. При понижении температуры от +27 до -269°C временное сопротивление алюминия повышается — в 4 раза у технического алюминия и в 7 раз у высокочистого алюминия. Легирование повышает прочность алюминия.

Предел прочности сталей

В качестве примера представлены значения предела прочности некоторых сталей. Эти значения взяты из государственных стандартов и являются рекомендуемыми (требуемыми). Реальные значения предела прочности сталей, равно как и чугунов, а также других металлических сплавов зависят от множества факторов и должны определяться при необходимости в каждом конкретном случае.

Для стальных отливок, изготовленных из нелегированных конструкционных сталей, предусмотренных стандартом (стальное литьё, ГОСТ 977-88), предел прочности стали при растяжении составляет примерно 40-60 кг/мм 2 или 392-569 МПа (нормализация или нормализация с отпуском), категория прочности К20-К30. Для тех же сталей после закалки и отпуска регламентируемые категории прочности КТ30-КТ40, значения временного сопротивления уже не менее 491-736 МПа.

Для конструкционных углеродистых качественных сталей (ГОСТ 1050-88, прокат размером до 80 мм, после нормализации):

• Предел прочности стали 10: сталь 10 имеет предел кратковременной прочности 330 МПа.
• Предел прочности стали 20: сталь 20 имеет предел кратковременной прочности 410 МПа.
• Предел прочности стали 45: сталь 45 имеет предел кратковременной прочности 600 МПа.

Категории прочности сталей

Категории прочности сталей (ГОСТ 977-88) условно обозначаются индексами «К» и «КТ», после индекса следует число, которое представляет собой значение требуемого предела текучести. Индекс «К» присваивается сталям в отожженном, нормализованном или отпущенном состоянии. Индекс «КТ» присваивается сталям после закалки и отпуска.

Предел прочности чугуна

Метод определения предела прочности чугуна регламентируется стандартом ГОСТ 27208-87 (Отливки из чугуна. Испытания на растяжение, определение временного сопротивления).

Предел прочности серого чугуна. Серый чугун (ГОСТ 1412-85) маркируется буквами СЧ, после букв следуют цифры, которые указывают минимальную величину предела прочности чугуна — временного сопротивления при растяжении (МПа*10 -1 ). ГОСТ 1412-85 распространяется на чугуны с пластинчатым графитом для отливок марок СЧ10-СЧ35; отсюда видно, минимальные значения предела прочности серого чугуна при растяжении в литом состоянии или после термической обработки варьируются от 10 до 35 кгс/мм 2 (или от 100 до 350 МПа). Превышение минимального значения предела прочности серого чугуна допускается не более, чем на 100 МПа, если иное не оговорено отдельно.

Предел прочности высокопрочного чугуна. Маркировка высокопрочного чугуна также включает в себя цифры, обозначающие временное сопротивление при растяжении чугуна (предел прочности), ГОСТ 7293-85. Предел прочности при растяжении высокопрочного чугуна составляет 35-100 кг/мм 2 (или от 350 до 1000 МПа).

Из вышеизложенного видно, что чугун с шаровидным графитом может успешно конкурировать со сталью.

Подготовлено: Корниенко А.Э. (ИЦМ)

Лит.:

1. Циммерман Р., Гюнтер К. Металлургия и материаловедение. Справ. изд. Пер. с нем. – М.: Металлургия, 1982. – 480 с.
2. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. — ISBN 5-217-00241-1
3. Жуковец И.И. Механические испытания металлов: Учеб. для сред. ПТУ. — 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш.шк., 1986. — 199 с.: ил. — (Профтехобразование). — ББК 34.2/ Ж 86/ УДЖ 620.1
4. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть II. Деформация: Учебник для вузов. — М.:*МИСИС*, 1997. — 527 с.
5. Мешков Ю.Я. Физика разрушения стали и актуальные вопросы конструкционной прочности // Структура реальных металлов: Сб. науч. тр. — Киев: Наук. думка, 1988. — С.235-254.
6. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. Издание четвёртое. — Л.: «Наука», Ленингр. отд., 1972. 424 с.
7. Получение и свойства чугуна с шаровидным графитом. Под редакцией Гиршовича Н.Г. — М.,Л.: Ленинградское отделение Машгиза, 1962, — 351 с.
8. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. — М.: Металлургия, 1980. 296 с.

Конкурс «Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства». Узнать, участвовать >>> —>

Виды и марки стали

Сталь. Виды и марки стали. Их применение.

Сталь — это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

Наиболее общая характеристика — по химическому составу сталь различают:

углеродистую сталь (Fe – железо, C – углерод, Mn – марганец, Si — кремний, S – сера, P – фосфор). По содержанию углерода делится на низкоуглеродистую, среднеуглеродистую и высокоуглеродистую. Углеродистая сталь предназначена для статически нагруженного инструмента.

легированную сталь — добавляются легирующие элементы: азот, бор, алюминий, углерод, фосфор, кобальт, кремний, ванадий, медь, молибден, марганец, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель, ниобий.

По способу производства и содержанию примесей сталь различается:

сталь обыкновенного качества ( углерода менее 0,6%) — соответствует ГОСТ 14637, ГОСТ 380-94. Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5,Ст6. Буквы «Ст» обозначают сталь обыкновенного качества, цифры указывают на номер маркировки в зависимости от механических свойств. Является наиболее дешёвой сталью, но уступает по другим качествам.

качественная сталь ( углеродистая или легированная ) — ГОСТ 1577, содержание углерода обозначается в сотых долях % — 08, 10, 25, 40, дополнительно может указываться степень раскисления и характер затвердевания. Качественная углеродистая сталь обладает высокой пластичностью и повышенной свариваемостью.

Низкоуглеродистые качественные конструкционные стали характеризуются невысокой прочностью и высокой пластичностью. Из листового проката стали 08, 10, 08кп изготавливают детали для холодной штамповки. Из сталей 15, 20 делают болты, винты, гайки, оси, крюки,шпильки и другие детали неответственного назначения.

Среднеуглеродистые качественные стали (ст 30, 35, 40, 45, 50, 55) используют после нормализации и поверхностной закалки для изготовления таких деталей, которые обладают высокой прочностью и вязкостью сердцевины (оси, винты, втулки и т. д.)

Стали 60 — стали 85 обладают высокой прочностью, износостойкостью, упругими свойствами. Из них изготавливают крановые колёса, прокатные валки, клапаны компрессоров, пружины, рессоры и т.д.

высококачественная — сложный химический состав с пониженным содержанием фосфора и серы — по ГОСТу 19281.

Также сталь делится по применению :

а) строительная сталь — углеродистая обыкновенного качества. Обладает отличной свариваемостью. Цифра обозначает условный номер состава стали по ГОСТу. Чем больше условный номер, тем больше содержание углерода, тем выше прочность стали и ниже пластичность.

Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка,шайбы)

Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и несварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.

Стандартом качества предусмотрена сталь с повышенным количеством марганца (Ст3Гсп/пс, ст5Гсп/пс).

б) конструкционная сталь — ГОСТ 1050

Углеродистые качественные конструкционные стали используются в машиностроении, для сварных, болтовых конструкций, для кровельных работ, для изготовления рельсов, железнодорожных колёс, валов, шестерен и других деталей грузоподъёмников.Ц ифры в маркировке означают содержание углерода в десятых долях процента.

Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,

Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),

Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки)

Конструкционные легированные стали используют для гусениц тракторов, изготовления пружин, рессор, осей, валов, автомобильных деталей, деталей турбин и др.

в) инструментальная сталь — применяется для режущего инструмента, быстрорежущая сталь для холодного и горячего деформирования материла, для измерительных инструментов, на производство молотков, долот, стамесок, резцов, свёрлов, напильников, бритв, рашпилей.

У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.

г) легированная сталь — универсальная сталь, содержащая специальную примесь. Содержание кремния более 0,5%, марганца более 1%. ГОСТ 19281-89. Если содержание легирующего элемента превышает 1 — 1,5%, то оно указывается цифрой после соответствующей буквы.

низколегированная сталь — где легирующих элементов до 2,5% (09Г2С, 10ХСНД, 18ХГТ). Низколегированную сталь можно использовать в условиях крайнего севера, от -70 град С. Низколегированную сталь отличает большая прочность за счёт более высокого предела текучести,что важно для ответственных конструкций.

среднелегированная (2,5 -10%),

высоколегированная (от 10 до 50%)

Сталь 09Г2С применяется для паровых котлов, аппаратов и ёмкостей, работающих под давлением и температурой от минус 70, до плюс 450град; её используют для ответственных листовых сварных конструкций в химическом и нефтяном машиностроении, судостроении.

Сталь 10ХСНД используют для сварных конструкций химического машиностроения, фасонных профилей в сдостроении, вагоностроении.

18ХГТ применяют для деталей, работающих на больших скоростях при высоком давлении и ударных нагрузках.

д) сталь особого назначения — сталь с особыми физическими свойствами. Она применяется в электротехничсеской промышленности и точном судостроении.

На свариваемость стали влияет степень её раскисления. По степени раскисления сталь классифицируется:

спокойная сталь (ст3сп) — полностью раскисляется с минимальным содержанием шлаком и неметаллических примесей,

полуспокойная сталь (ст3пс) — по характеристикам качества схожа со спокойной сталью,

кипящая сталь (08кп) — неокисленная сталь с высоким содержанием неметаллических примесей. ГОСТ 1577.

В зависимости от нормируемых характеристик , сталь подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5. Категории обозначают химический состав, механические свойства при растяжении, ударную вязкость)

Например, категория 1 — химический состав не нормируемый, категория 3 — нормируется ударная вязкость при температуре +20. Для марки ст0 не нормируется ни химический состав, ни предел текучести.

Классы прочности стали и категория качества по хладостойкости

В целях унификации применяемые в строительных металлоконструкциях стали по гарантированным значениям предела текучести и временного сопротивления разрыву разделены на семь основных уровней (классов) прочности

Сталь класса С 225 (от > 225 МПа) условно принято называть сталью нормальной прочности, трех следующих классов (от >285 >325 >390 МПа) — сталью повышенной прочности и остальных трех классов (от >440 > 590 >735 МПа) — сталью высокой прочности.

Таблица классов прочности и группы качества по хладостойкости проката строительных сталей

Обычно первому классу прочности соответствует прокат углеродистой стали обыкновенного качества в горячекатаном состоянии, последующим классам прочности от второго до пятого — прокат низколегированной стали в горячекатаном или нормализованном состоянии, шестому и седьмому классам прочности — прокат экономно легированной стали, поставляемой, как правило, в термоулучшенном состоянии. Однако возможно также получение проката второго и третьего классов путем термического и термомеханического упрочнения или контролируемой прокатки.

Наряду с требованием гарантированной прочности к строительным сталям предъявляется требование гарантированного сопротивления хрупкому разрушению (хладостойкости). Оно регламентируется показателями ударной вязкости при отрицательной температуре и при температуре плюс 20 °С после механического старения. Все строительные стали по хладостойкости условно можно разделить на три группы:

• I — без гарантированной хладостойкости;
• II — с гарантированной хладостойкостью для металлоконструкций, эксплуатируемых в обычных температурных условиях (расчетная температура не ниже минус 40 °С);
• III — с гарантированной хладостойкостью, но для конструкций, эксплуатируемых при расчетной температуре ниже минус 40 °С («северное исполнение»).

В таблице приведена температура испытаний, при которой должна быть гарантирована ударная вязкость стали каждой группы качества по хладостойкости. Указанным группам соответствуют определенные марки стали и категории качества, предусмотренные стандартами на сталь. Так, по ГОСТ 27772-88* группе I соответствует сталь С235, группе II — стали С255 и С285, стали С345 и С375 категории 1 и 3, сталь С590, группе III — стали С345 и С375 категории 2 и 4, сталь С590К.

Все температуры испытаний в таблице (как и в ГОСТ 27772-88*) указаны для условий определения ударной вязкости KCU на стандартных образцах с полукруглым надрезом (радиус 1 мм) типа I по ГОСТ 9454-78*, вырезаемых из листов и широкой полосы в направлении поперек направления прокатки, а из фасонных профилей и сортовой стали — вдоль направления прокатки. Вместе с тем в последнее время остро ставится вопрос о переходе при аттестации стали к более жестким условиям определения ударной вязкости KCV на образцах с острым треугольным надрезом (радиус 0,25 мм) типа II по ГОСТ 9454-78*. Использование этих образцов соответствует международной практике.

Согласно имеющимся методическим исследованиям, единый переход от норм KCU к нормам KCV, общий для всех металлоизделий, отсутствует и необходимо учитывать индивидуальные особенности, включающие в себя как вид металлопроката, так и качество стали. Все же общим для такого перехода является необходимость повышения температуры испытания, которая для металлопроката строительной стали эквивалентной хладостойкости при прочих равных условиях (то же направление вырезки образцов, та же метрологически обоснованная величина ударной вязкости 0,3 мДж/м2) составляет примерно 40 °С. Таким образом нормам KCU, при минус 40 °С и минус 70 °С будут близко соответствовать нормы KCV при 0 °С и минус 30 °С.

Под влиянием колебания содержания элементов в интервале марочного состава, неоднородности слитка и условий прокатки прочностные характеристики стали каждой марки варьируются в широких пределах. Стремление более полно использовать фактическую прочность проката в конструкциях привело к идее селективного разделения на металлургических заводах всей совокупности металлопродукции данной марки на отдельные группы прочности, отличающиеся гарантируемыми значениями предела текучести и временного сопротивления разрыву.

В нашей стране такое разделение на группы прочности осуществлено для строительных углеродистых и низколегированных марок стали первого, второго и третьего классов прочности [26] и нашло отражение в ТУ 14-1-3023-80 и ГОСТ 27772-88*. По этим нормам каждая марка углеродистой и низколегированной стали разделена на две группы прочности, причем для второй группы гарантируемые значения предела текучести и временного сопротивления на 10-40 МПа выше, чем для первой. Высокая надежность соблюдения норм прочности и пластичности (с вероятностью не ниже 95 %) обеспечивается специальными статистическими процедурами приемки и контроля. Металлопрокат, поставляемый по этим нормам, получил название сталь с гарантированным уровнем механических свойств, дифференцированным по группам прочности.

Обозначение на чертеже категории прочности и группы поковок.

Нормы твердости для поковок II и III групп и категории прочности для поковок IV и V групп устанавливаются по соглашению изготовителя с потребителем.

Конструктор на чертеже поковки указывает не только марку стали, но и категорию прочности сплава, и группу поковок по видам испытаний.

Согласно ГОСТ 8479-70 группа, к которой относится поковка, обозначается в технических требованиях следующим образом:

– поковка группы I – Гр. I ГОСТ 8479-70. Эта группа поковок поставляется потребителю без механических испытаний;

– поковки группы II и III с твердостью НВ 143…179 – Гр. II (III) НВ 143…179 ГОСТ 8479-70; 13

– поковки группы IV (V) с категорией прочности КП490 – Гр. IV (V) КП490 ГОСТ 8479-70.

Материал поковки, а также ее группа также может указываться в угловом штампе.

Пример обозначения в угловом штампе чертежа поковки марки материала для поковки группы IV из стали 34ХН1М, имеющей механические свойства в соответствии с категорией прочности КП640: σв = 785 МПа; σ0,2 = 640 МПа; δ5 = 13 %; КСU = 590 кДж/м2; НВ = 248. 297:

То же для групп I и II:

Таблица 4.3 – Группы поковок по видам испытаний

1. Испытание на растяжение

2.Определение ударной вязкости

3. Определение твердости

Поковки одной плавки стали, совместно прошедшие термическую обработку

1. Испытание на растяжение

2. Определение ударной вязкости

3. Определение твердости

Принимается индивидуально каждая поковка

Исходными стальными заготовками для ковки и объёмной штамповки могут быть слитки и сортовой прокат.

Категории прочности и механические свойства сталей [ГОСТ 8479 — 70] представлены в таблице 4.4, 4.5

Категории прочности и механические свойства сталей

Механические свойства, не менее

Твердость по Бринеллю

(на поверхности поковок)

Времен-ное сопро-тивление s_В

Относительное удлинение d, %

Ударная вязкость, KCU, Дж/мм 2 ∙ 10 4

Диаметр (толщина) поковки сплошного сечения

Примечания: 1. Категория прочности обозначается буквами КП и цифрой, указывающей предел текучести.

2.По согласованию между изготовителем и потребителем допускается определять вместо условного предела текучести (s_0,2) физический предел текучести (s_т) с соблюдением норм для (s_0,2).

3. За толщину (диаметр) поковки принимают ее расчетное сечение под термическую обработку.

Марки стали в зависимости от диаметра (толщины) поковок и требуемой категории прочности

Диаметр (толщина) поковок, мм

Примечание. Знак «*» означает, что сталь находится в нормализованном состоянии; в остальных марках стали соответствующая категория прочности, обеспечивается закалкой и отпуском.

Ориентировочный выбор типа производства при изготовлении деталей

Годовой выпуск поковок, шт/год при массе

Число типоразмеров поковок, приходящиеся на ед. оборудования

МС- мелкосерийное; СС – среднесерийное; КС – крупносерийное; М – массовое

4.5. Основные рекомендации по выбору плоскости разъема штампа.

Поверхностью разъема называют поверхность соприкосновения штампов между собой. Она должна быть в виде плоскости или сочетания плоскостей. Следует избегать выбора криволинейной поверхности разъема.

При выборе плоскости разъема надо учитывать и другие факторы, например, величину напусков, которые приходится назначать на поковку, если выбранная плоскость разъема не позволяет оформить отдельные элементы поверхности поковки или затрудняет ее извлечение из штампа. Например, при штамповке поковок, показанных на рисунке 4.13, можно выбрать плоскость разъема, проходящую поперек ее оси (штамповка в торец, «а»), либо вдоль оси детали (т.н. штамповка плашмя, см. случай «б»).

Рис. 4.13 Влияние положения плоскости разъема штампа на величину напусков и форму поковок: а — штамповка поковок в торец; б — штамповка поковок плашмя.

Поверхность разъема штампов обычно выбирается в виде плоскости или сочетания плоскостей, а ее положение определяется формой поковки, исходя из возможности ее свободного извлечения из ручья. При соотношении размеров детали более целесообразна торцовая штамповка (рис. 4.14, а). Если поковка большой длины и в ней нет отверстий, то ее целесообразно штамповать поперечным вариантом штамповки. Линия разъема штампов может быть прямой или ломанной (рис. 4.14, б). Разъем на чертеже поковки обозначается линией, проходящей по наружному ее контуру. При наличии углубления линии разъема проходит также по внутренним контурам поковки.

Рисунок 4.14 — Поковки, получаемые торцовой (а) и поперечной штамповкой (б)

Поверхность разъема штампа назначают на основании чертежа детали по следующим правилам.

Поверхность разъема штампа (РШ) должна быть такой, чтобы можно было обеспечить свободное извлечение поковки из штампа (рис. 4.15 а, б);

Рисунок 4.15 Положение поверхности разъема штампа: а), д) рекомендуемое,

б), г) не рекомендуемое

Штамповочные ручьи должны иметь наименьшую глубину и ширину, для чего разъем штампа нужно выполнять в направлении двух наибольших габаритных размеров детали. Так, например, полые и сплошные поковки в виде тел вращения небольшой высоты целесообразно располагать при штамповке вертикально (рис. 4.15 в, г). Такое положение поковок в штампе позволяет увеличить производительность штамповки, уменьшить припуски на штамповочные уклоны и износ штампа.

Трудно изготовляемые части поковок (высокие тонкие ребра, выступы, бобышки и т.п.) следует располагать в верхней половине штампа (рис. 4.16), так как полость в верхнем штампе заполняется легче, чем в нижнем.

Рисунок 4.16 Виды поверхности разъема штампа: а) рекомендуемое,

б) не рекомендуемое

Рисунок 4.17 Положение поковки в штампе: а), в) рекомендуемое,

б) не рекомендуемое

Разъем штампа следует выполнять так, чтобы контур поковки по поверхности (плоскости) разъема штампа был одинаковым, и чтобы к плоскости разъема примыкали вертикальные поверхности поковки (с уклонами), а не горизонтальные и наклонные (рисунок 4.17). Желательно, чтобы поверхность разъема штампа была, что обеспечить относительно простое изготовление штампов и хорошие условия обрезки заусенца.

Ломаная линия разъема снижает расход металла за счет уменьшения высоты уклонов, но усложняет изготовление штампов. В некоторых случаях ломаная поверхность разъема позволяет избежать напусков и дает возможность уменьшить объём обработки резанием к расходу металла.

Категорийность металлопроката низколегированных сталей ГОСТ 19281-89

Прайс-лист — Труба прямоугольная низколегированная ст.09Г2С

Прайс-лист — Балка двутавровая ст.09Г2С

Прайс-лист — Швеллер 09Г2С

Прайс-лист — Лист низколегированный ст 09Г2С

Категория металлопроката низколегированных сталей ГОСТ 19281-89

При обозначении марок низколегированных сталей (ГОСТ 19281-89) после марки стали (через тире) пишется категория металлопроката (пример: 09Г2С-12 , 09Г2С-14 , 09Г2С-15 , 10ХСНД-15 , 15ХСНД-15). Категория обозначает на какие нормируемые характеристики был испытан металлопрокат.

Нормируемая

Категория металлопроката сталь ГОСТ 19281-89

Характеристика

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Ударная вязкость при +20 C

+

+

Ударная вязкость после механического старения

+

+

+

+

+

+

+

Ударная вязкость КСU при — 20 С

+

+

— 40 С

+

+

— 50 С

+

+

— 60 С

+

+

— 70 С

+

+

Ударная вязкость КСV при 0 С

+

— 20 С

+

Марка 09г2с – сталь конструкционная, низколегированная, углеродистая. Количество присадок в ней не превышает 2,5%, а цифровые и буквенные символы в названии обозначают их процентное содержание в металле. Расшифровка маркировки по ГОСТ 5058-65 означает, что содержание углерода в стали – 0,09%, буква «Г» в сочетании с цифрой «2» говорит о добавке 2% марганца, а «С» – однопроцентная добавка кремния. Аналоги этой стали – 09г2, 09г2дт, 09г2т, 10г2с, также также легко расшифровываются по ГОСТ. Главное достоинство этой марки – ее хорошая свариваемость, которая осуществляется и при подогреве и термической обработке, и без подогрева.

Основные характеристики стали 09г2с

Расшифровка марки 09Г2С: Обозначение 09Г2С означает, что в стали присутствует 0,09% углерода, поскольку 09 идет до букв, далее следует буква «Г» которая означает марганец, а цифра 2 – процентное содержание до 2% марганца. Далее следует буква «С», которая означает кремний, но поскольку после С цифры нет – это означает содержание кремния менее 1%. Таким образом, расшифровка 09Г2С означает, что перед нами сталь имеющая 0,09% углерода, до 2% марганца, и менее 1% кремния и поскольку общее кол-во добавок колеблется в районе 2,5% то это низколегированная сталь. Сера и фосфор, негативно влияющие на вязкость стали, используются в марке в незначительных количествах.

• углерод – до 1.2%;
• кремний – 0.5-0.8%;
• марганец – 1.3-1.7%;
• никель – до 0.3%;
• сера – до 0.04 %;
• фосфор – 0.035 %;
• хром – до 0.3 %;
• азот – до 0.008 %;
• медь – до 0.3%;
• мышьяк – 0.08 %.
• железо – 96-97%.

Механические свойства стали 09г2с позволяют использовать ее для различных строительных конструкций, поскольку она обладает повышенной прочностью даже в деталях не очень большой толщины. Диапазон ее температурного использования значителен: -70 – +450°С, т.к. она обладает устойчивостью присущих ей качеств.

Ценность технологических свойств марки 09г2 связана с наличием:

• высокого предела выносливости, особенно после получения двухфазной ферритно-мартенситной структуры
• пластичности
• легкой свариваемости без ограничений
• прокаливаемости
• отсутствия перегрева
• отсутствия флокеночувствительности
• устойчивости к образованию трещин
• устойчивости к отпускной хрупкости и др.

По ГОСТУ19281-89 к марке, равно как и к другим низколегированным сталям, добавляется категория металлопроката. Например, 09г2с -12 будет обозначать, что стальной лист из 09г2с испытывался на ударную вязкость при температуре -40°С. Соответственно 09г2с -15 будет обозначать, что стальной лист из 09г2с испытывался на ударную вязкость при температуре -70°С

Лист г/к из стали 09Г2С называют еще листом низколегированным. Применяется данный лист для конструкций сварных, клепанных или болтовых.

Также из стали 09Г2С изготовляют:

• детали для вагонов;
• паровые котлы;
• сварные переходы, фланцы;
• бесшовные трубы;
• аппараты, работающие под давлением;
• оборудование для нефтехимической отрасли.

Вид поставки: сортовой прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 19281-73, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97.

Лист толстый ГОСТ 19282-73, ГОСТ 5520-79, ГОСТ 5521-93, ГОСТ 19903-74.

Лист тонкий ГОСТ 17066-94, ГОСТ 19904-90.

Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 82-70.

Поковки и кованные заготовки ГОСТ 1133-71

Лист 09Г2С изготавливается толщиной от 4 до 160 мм по сортаменту ГОСТ 19903 и с техническими условиями по:

• ГОСТ 5520;
• ГОСТ 19281.

Лист 09Г2С ГОСТ 5520 производится по категориям 2-18 и 19-22. При этом листы:

• категорий 2-6, 10-12, 16, 18, 19 и 20 производятся без термической обработки или термически обработанными, в том числе с прокатного нагрева;
• остальных категорий — с термической обработкой (после нормализации или закалки с отпуском).

Лист низколегированный по ГОСТ 19281 производится по классам прочности. Из марки стали 09Г2С листы изготовляют классов прочности 265, 295, 325 и 345.

Еще один важный факт, который относится к маркировке, это обозначение материала в разных отраслях. К примеру, в строительном деле сплав 09Г2С обозначается как С345. Довольно часто в таких случаях возникает множество вопросов у незнающих людей. Все дело в том, что для строителей маркировка с точки зрения легирования не важна. Они отмечают такие сплавы по их пределу текучести, который в данном случае равен 345.

Прокат из стали С345 изготовляют категорий 1, 2, 3 и 4 в зависимости от требований по испытаниям на ударный изгиб. Нормируемые показатели ударной вязкости для проката различных категорий, оговоренных в заказе, приведен в таблице

Нормируемая характеристика	Категория
	1	2	3	4
Ударная вязкость при:
-40°С	+	—	+	—
-70°С	—	+	—	+
Ударная вязкость после механического старения	—	—	+	+

Свариваемость стали 09Г2С:

Сталь 09Г2С отличается устойчивостью к перегреву, образованию трещин. Ее можно сваривать как после подогрева, так и без предварительного подогрева и какой-либо термической обработки. Подобное стало возможным благодаря низкому содержанию углерода. Если же в сплаве будет больше углерода, то в шве образуются микроскопические поры. При работе с толстыми листами рекомендуется использовать многослойную сварку.

Сталь 09Г2С не перегревается и не закаливается в процессе сварки. Ее пластические свойства остаются на высоком уровне, а зернистость не увеличивается. Все эти характеристики делают такой сплав идеальным для использования в сварных конструкциях. Процесс сварки может осуществляться с предварительным подогревом (приблизительно до 100°-120°) и без него.

Именно эта марка позволяет создавать максимально тонкостенные элементы, что отлично подходит для ее применения в судостроении и строительной области. К тому же материал довольно прочный и долговечный, что обуславливает безопасность сооружения.

Листовой прокат из стали 09Г2С. Это позволяет создавать сложнейшие конструкции для газодобывающей, нефтяной и химической отрасли. В таких сферах стальные изделия из этой марки представлены в виде труб и трубопроводной арматуры.

Способы сварки:

• ручная дуговая (РДС)
• аргонно-дуговая (АДС) под флюсом и с газовой защитой
• электрошлаковая (ЭШС)

Механическая обработка

Сталь можно подвергать разным видам механической обработки: токарная, дробеструйная и фрезерная обработка, поперечная резка, сверловка, правка. При этом металл не теряет своих положительных свойств. Выполнять механическую обработку можно практически на любом оборудовании.

Стоит не забывать, что этот механический показатель напрямую зависит от химического набора соответствующих компонентов, и присутствие в большем процентном содержании какого-либо элемента может сыграть ключевую роль при формировании показателей прочности при обработке этой стали.

Механические свойства стали 09Г2С

В зависимости от класса прочности, изменяется и такой показатель механических характеристик, как твёрдость. Зависимость этих двух показателей прямая: чем выше категория прочности материала, тем выше и значение твёрдости. Обычно твёрдость низколегированных сплавов измеряется по методу Бринелля, и показатель твёрдости обозначается в единицах НВW, но в зависимости от требований, предъявляемых к изделию, и месту контроля (основной материал или материал сварного шва), может изменяться и метод измерения твёрдости. В таком случае, твердость материала может быть выражена в единицах по шкале Роквелла, Виккерса и т.д.

Механические свойства проката из стали С345