Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь
Режущий инструмент (фреза) с венцом из высокоуглеродистой инструментальной стали
Режущий инструмент (фреза) с венцом из высокоуглеродистой инструментальной стали
Фазы железоуглеродистых сплавов
  1. Феррит [δ] (твёрдый раствор внедрения C в α-железе с объёмно-центрированной кубической решёткой)
  2. Аустенит [γ] (твёрдый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решёткой)
  3. Цементит (Fe3C, карбид железа; метастабильная высокоуглеродистая фаза)
  4. Графит стабильная высокоуглеродистая фаза
Структуры железоуглеродистых сплавов
  1. Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
  2. Мартенсит (сильно пересыщенный твёрдый раствор углерода в α-железе с объёмно-центрированной тетрагональной решёткой)
  3. Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
  4. Сорбит (дисперсный перлит)
  5. Троостит (высокодисперсный перлит)
  6. Бейнит (устар.: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа
Стали
  1. Конструкционная сталь (до 0,8 % C)
  2. Высокоуглеродистая сталь (до ~2 % C): инструментальная, штамповая, пружинная, быстрорежущая
  3. Нержавеющая сталь (легированная хромом)
  4. Жаростойкая сталь
  5. Жаропрочная сталь
  6. Высокопрочная сталь
Чугуны
  1. Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
  2. Серый чугун (графит в форме пластин)
  3. Ковкий чугун (графит в хлопьях)
  4. Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
  5. Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)

Высокоуглеродистая сталь — сталь с содержанием углерода свыше 0,6 % (до 2 %).

Назначение и изготовление

Их основное назначение — это получение канатной проволоки. При изготовлении применяют патентирование, быстро охлаждают до получения мелкозернистой структуры Ф+П (феррит + перлит) и тут же подвергают холодной деформации — волочению. Сочетание ультрамелкой структуры и наклёпа позволяет получить в проволоке механическое напряжение = 3000 — 5000 МПа. Из-за малой вязкости конструкционные детали из этой стали не делают. Для изготовления подшипников используют легированные хромом (от 0,35 до 1,70 % (масс.) Cr) стали марок ШХ4, ШХ15, ШХ15СГ, ШХ20СГ, содержащие 0,95-1,05 % (масс.) углерода (ГОСТ 801-78. Сталь подшипниковая. Технические условия). Из высокоуглеродистой стали изготавливают стальную дробь ДСЛ (литая), ДСК (колотая) и ДСР (рубленая) для дробеструйной обработки поверхностей — абразивной очистки или упрочнения (ГОСТ 11964-81. Дробь чугунная и стальная техническая. Общие технические условия). Для изготовления пружин применяют проволоку из сталей КТ-2 (0,86-0,91 % (масс.) C) и 3К-7 (0,68-0,76 % (масс.) C).

К высокоуглеродистым сталям относятся, в частности:

Сварка

Стали, содержащие свыше 0,6 % углерода, свариваются значительно хуже, чем среднеуглеродистые, в которых углерода содержится от 0,25 до 0,6 %. Высокоуглеродистые стали очень склонны к закалке и образованию трещин в переходной зоне и зоне термического влияния. Поэтому при их газосварке применяется наконечник с меньшей тепловой мощностью, равной 75 л/час на 1 мм толщины металла. Пламя должно быть восстановительным или с небольшим избытком ацетилена. При окислительном пламени происходит усиленное выгорание углерода и шов получается пористым. Предупреждение появления закаленных зон и трещин осуществляется предварительным и сопутствующим подогревом до 200—250°.

Присадочным материалом служит проволока Св-15, содержащая углерода от 0,11 до 0,18 %, или Св-15Г по ГОСТ 2246—54. Предпочитается левый способ сварки. После сварки необходима нормализация.

Получить наплавленный металл с высокими механическими свойствами при сварке этих сталей можно также, применяя присадочную проволоку с нормальным содержанием углерода, но легированную хромом (0,5 — 1 %), никелем (2 — 4 %) и марганцем (0,5 — 0,8 %). При сварке металла толщиной менее 3 мм предварительный подогрев не производится.

Ссылки