www.mexanik.ru

ВВЕДЕНИЕ

Марочник сталей и сплавов разработан Центральным научно-исследовательским институтом металлургии и материалов (ЦНИИМ) и Научно-исследовательским конструкторско-технологическим институтом тяжелого машиностроения (НИИтяжмаш) ПО «Уралмаш».

Марочник не заменяет собой действующую нормативно-техническую документацию (ГОСТы, ОСТы, ТУ, РТМ и т. п.). Его основная цель — облегчить конструкторам, технологам, исследователям получение справочных данных об основных свойствах и характеристиках сталей, необходимых для обоснованного выбора марки материала при проектировании изделий и разработке технологии их изготовления. В соответствии с этой целью марочник содержит номенклатуру марок сталей, наиболее широко применяемых на машиностроительных предприятиях, и сведения справочного характера о химическом составе сталей, механических свойствах и твердости заготовок или готовых деталей в зависимости от размеров их поперечного сечения и режима термической обработки, примерном назначении, основных технологических свойствах и т. д.

Марочник разработан на основе созданного в ЦНИИМе фонда данных о свойствах сталей и сплавов, предварительно оцененных на достоверность по трем категориям, установленным ГОСТ 8,310—78:
стандартные справочные данные (ССД) — достоверные данные, обладающие наивысшей точностью и утвержденные Госстандартом СССР;
рекомендуемые справочные данные (РСД) — аттестованные органами ГСССД (Государственной службой стандартных справочных данных) достоверные данные о свойствах веществ и материалов, точность которых удовлетворяет требованиям народного хозяйства; справочные (информационные) данные (СД) — данные о свойствах веществ и материалов, представленные в числовом виде, достоверность которых не оценена органами ГСССД.

Марочник состоит из пяти разделов: 1 — сталь конструкционная; 2 — сталь инструментальная; 3 — стали и сплавы коррозионностойкие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие; 4 — стали для отливок; 5 — физические свойства.

Материал по каждой марке стали и сплава включает следующие данные: заменитель марки стали и сплава, вид поставки, назначение, содержание химических элементов в процентах по массовой доле, температуры критических точек, механические свойства, жаростойкость, коррозионная стойкость, технологические свойства, свариваемость, литейные свойства, температурный интервал ковки и условия охлаждения после ковки, обрабатываемость резанием, прокаливаемость, флокеночувствительность, склонность к отпускной хрупкости.

Химический состав стали или сплава собственного производства определяется по плавочной Э (ковшевой) пробе, отбираемой при разливке стали в соответствии с ГОСТ 7565—81, а химический состав и марка стали проката — по сертификату металлургического завода. Химический анализ выполняют в соответствии с ГОСТ 12344—78 — ГОСТ 12365—84.

Стандартные справочные данные по механическим свойствам при 20 °С проката, поковок и отливок, приведенные в марочнике, являются минимальными и должны гарантироваться при выполнении установленной технологии. За сечение поковки или отливки принимают ее расчетную толщину (диаметр) под термообработку.

Характеристики механических свойств поковок, приведенные в марочнике при отсутствии соответствующих указаний, получены при испытании продольных образцов. При испытании тангенциальных, поперечных и радиальных образцов допускается снижение норм механических свойств в соответствии с ГОСТ 8479—70.

Уровень механических свойств поковок из конструкционных марок сталей (приложение № 1 ГОСТ 8479—70) приведен в соответствии с требованиями ГОСТ 8479—70 для соответствующей категории прочности. Механические свойства поковок из марок сталей, не вошедших в приложение № 1 ГОСТ 8479—70, даны на основании обобщения опыта заводов в соответствии с отраслевыми техническими условиями.

Объем, нормы и порядок контроля механических свойств и приемки поковок устанавливаются в соответствии с ГОСТ 8479—70.

Показатели механических свойств отливок относятся к образцам, вырезанным из отдельно отливаемых пробных брусков или приливных проб после их соответствующей термообработки, и характеризуют свойства термообработанных по тому же режиму отливок со стенками толщиной до 100 мм. Нормы механических свойств отливки со стенками толщиной более 100 мм в необходимых случаях должны устанавливаться техническими условиями. Объем, нормы и порядок контроля и приемки отливок устанавливаются в соответствии о требованиями ГОСТ 977—75 и ГОСТ 2176—77.

Приведенные в марочнике режимы термической обработки, ковки и других технологических процессов являются рекомендуемыми и могут корректироваться заводскими технологами в зависимости от химического состава плавки, требований, предъяв­ляемых к обрабатываемым поковкам или отливкам, производственного оборудования и др.

Испытания на растяжение проводят в соответствии с ГОСТ 1497—84, на ударный изгиб — по ГОСТ 9454—78, усталостные испытания — по ГОСТ 25.502—79. Значения пределов выносливости даны с указанием базы испытания (числа циклов), а также в зависимости от предела текучести, временного сопротивления разрыву и твердости.

Механические свойства в зависимости от температуры испытания приведены по результатам испытаний на ударный изгиб при отрицательных температурах (ГОСТ 9454—78) и на растяжение при повышенных температурах (ГОСТ 9651—84).

Результаты испытаний на длительную прочность и ползучесть указаны по ГОСТ 3248—60 и ГОСТ 10145—62.

Жаростойкость по ГОСТ 6130—71 определяется глубиной проникновения коррозии, выраженной в миллиметрах в год, при соответствующих условиях (среды, температуры и длительности испытания).

В марочнике все данные по коррозионной стойкости указаны в соответствии с ГОСТ 9.908—85 по глубине проникновения коррозии на допустимую (заданную) глубину с учетом влияния среды, температуры, длительности испытания. Коррозионная стойкость металла оценивается по скорости проникновения коррозии металла, т. е. уменьшению толщины металла вследствие коррозии, выраженному в линейных единицах, к единице времени (мм/год).

При подборе конструкционных материалов следует учитывать, что скорость точечной коррозии на сталях, которые подвержены атому виду разрушения, как правило, в несколько раз превышает скорость общей коррозии.

Свариваемость стали и сплавов является комплексной характеристикой стали, определяющейся технологическими трудностями, возникающими при сварке, и эксплуатационной надежностью сварных соединений.

В марочнике даны характеристики так называемой технологической свариваемости. В зависимости от сложности технологических приемов, устраняющих возможность образования трещин при сварке и обеспечивающих получение сварного соединения требуемого качества, стали условно разделяют на четыре группы по свариваемости: 1) стали, свариваемые без ограничения (сварка производится без подогрева и без последующей термообработки); 2) ограниченно свариваемые стали (сварка возможна при подогреве до 100—120 °С и последующей термообработке); 3) трудносвариваемые стали (для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200 — 300 °С при сварке, термообработка после сварки — отжиг); 4) стали, не применяемые для сварных конструкций.

В марочнике принята оценка характеристик литейных свойств в виде относительных величин коэффициентов, равных отношению показателей для исследуемого и эталонного сплавов, определенных по единым методикам. В качестве эталонной принята сталь марки 30Л. Технологичность оценена следующими показателями:
жидкотекучести Kж. т (отношение значений жидкотекучести данной стали и эталонной);
трещиноустойчивости Kт. у (отношение значений трещинно-устойчивости данной стали и эталонной);
склонности стали к образованию усадочных раковин Kу. р (отношение объема усадочной раковины в отливках из данной стали и эталонной);
склонности стали к образованию усадочной пористости Kу. п (отношение пористой зоны в отливках из данной стали и эталонной).

Жидкотекучесть определена по спиралевидной пробе по ГОСТ 16438—70. Длина залитой спирали в сантиметрах выражает жидкотекучесть сплава.

Склонность стали к образованию усадочных раковин и пор определена на цилиндрическом образце, переходящем в верхней части в усеченный конус; усадочная пористость — по ширине пористой зоны; трещиноустойчивость — на приборе конструкции ЦНИИТМаша. Прибор показывает стойкость стали против образования горячих трещин, которые образуются вследствие заторможенной усадки образцов. Литейные свойства определены при температуре начала затвердевания слитка 50—70 °С.

Механические свойства отливок, поставляемых по ГОСТ 977—75, приведены в марочнике для отливок II и III групп.

Ковочные свойства в марочнике оцениваются механическими свойствами в зависимости от температуры испытания в интервале ковочных температур, температурными параметрами ковки и условиями охлаждения преимущественно крупных поковок, получаемых из слитков или заготовок.

Приведенные температурные интервалы ковки являются наиболее широкими, а режимы охлаждения — ускоренными, которые достигнуты на отдельных заводах. Использование на других заводах рекомендуемых в марочнике параметров, а также назначение рациональной температуры нагрева металла и условий охлаждения поковок возможно только после предварительного опробования и соответствующей корректировки с учетом местных условий, металлургической технологии, объема ковочных работ, размера поковок, величины садки, состояния печного оборудования и др. Рекомендуемые условия охлаждения металла после ковки в ряде случаев не заменяют режимов предварительной термообработки поковок.

Указанные рекомендации составлены на основании действующих заводских технологических инструкций и нормалей, а механические свойства при ковочных температурах — по данным литературных источников и результатов исследований, проведенных в ЦНИИТМаше, УЗТМ, УПИ и других организациях.

Обрабатываемость стали и сплавов резанием определена для условий получистового точения без охлаждения по чистому металлу резцами, оснащенными твердыми сплавами Т5К10, ВК8 (для аустенитных сталей и сплавов на нежелезной основе), и резцами из быстрорежущей стали Р18, Р12 (для углеродистых и легированных сталей) при постоянных значениях глубины резания 1,5 мм, подачи 0,2 мм/об и главного угла в плане резцов φ = 60°.

Обрабатываемость стали и сплавов резанием оценена по скорости резания, соответствующей 60-минутной стойкости резцов v60, и выражена коэффициентами Kvтв. спл и Kvб. ст по отношению к эталонной стали. В качестве эталонной стали принята углеродистая сталь 45 (σ = 637 МПа, НВ 179), скорость резания v60 которой взята за единицу. Коэффициенты обрабатываемости данной стали для условий точения твердосплавными резцами Kvтв. спл = v60/145, где v60 — скорость резания, соответствующая 60-минутной стойкости резцов, при точении данной стали, м/мин; 145 — значения скорости резания при 60-минутной стойкости твердосплавных резцов при точении эталонной стали 45.

Коэффициенты обрабатываемости стали Kv для условий точения резцами из быстрорежущей стали Kvб. ст = v60/70, где 70 — значение скорости резания при 60-минутной стойкости быстрорежущих резцов при точении эталонной стали 45.

Для принятых условий резания абсолютное значение скорости резания v60 данной стали определяется умножением ее коэффициента Kvтв. спл или Kvб. ст на соответствующие значения эталонной стали 45.

Прокаливаемость по ГОСТ 5657—69 приведена в виде таблиц полос прокаливаемости (минимальное и максимальное значения твердости в зависимости от расстояния от охлаждаемого участка). Кроме того, приведены критические диаметры при закалке в масле и в воде при определенном количестве мартенсита в структуре.

По склонности к образованию флокенов (флокеночувствительность) деформируемые стали условно разбиты на четыре группы: нефлокеночувствительные, малофлокеночувствительные, флокеночувствительные, повышенной флокеночувствительности.

Склонность к отпускной хрупкости стали проявляется в снижении ударной вязкости при медленном охлаждении после высокого отпуска или при длительных выдержках в интервале температур 450—600 °С. Стали условно разбиты на три группы:
не склонные к отпускной хрупкости, малосклонны, склонны.

В марочнике приведен перечень использованной литературы, насчитывающий, без учета использованных Государственных стандартов, 190 источников (марочники смежных отраслей, справочники, монографии, статьи, обзоры и др.).

Назад, в описание книги