ББК 461

И20

УДК 621.74:629.7(075.8)
Сост. Уваров В.В., Заббаров Р., Носова Е.А.
Уваров В.В., Заббаров Р., Носова Е.А. Влияние содержания углерода на механические свойства углеродистых сталей: Методические указания к практическому занятию.


В методических указаниях изучается влияние содержания углерода на основные механические свойства углеродистых сталей. В качестве основных механических свойств использованы предел текучести и прочности, относительное удлинение, твёрдость и ударная вязкость. Выполнение данной работы позволяет наглядно показать уровень формирования свойств в сталях с различным содержанием углерода.

Предназначены для студентов технологических специальностей 11060, 120400, 130100, 130200 и 130300, изучающих курсы «Технология конструкционных материалов», «Основы производства и обработки металлов»,

«Материаловедение».

Подготовлено на кафедре «Технология металлов и авиаматериаловедение»

Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П.Королёва.
Рецензент – кандидат технических наук, доцент Чертков Г.В.

1. 
   ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УГЛЕРОДА НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
   

Цель работы – исследовать влияние содержания углерода на механические свойства сталей: предел прочности при растяжении _В, относительное удлинение , твёрдость НВ, ударную вязкость KCV.

---

1. 
   Определение и общая характеристика углеродистых сталей.
   

Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С при малом содержании других элементов, называется углеродистыми сталями. В машиностроении эти стали используются для изготовления деталей разного, чаще всего неответственного, назначения и являются достаточно дешёвым материалом. В промышленности эти стали поставляются в виде проката, поковок, профилей различного назначения.

Углеродистые стали выплавляются в электропечах и кислородных конвертерах. Наилучшими свойствами обладает электросталь, более чистая по содержанию вредных примесей – серы и фосфора, а также газов и неметаллических включений.

По качеству различают стали обычного качества и качественные стали. Стали обыкновенного качества содержат не более 0,05%S и не более 0,04%Р. качественные стали содержать не более 0,04%S и не более 0,35% Р, они менее загрязнены неметаллическими включениями и газами.

Стали обыкновенного качества изготавливают по ГОСТ 380-94. Обозначают их буквами «Ст» и цифрами от 0 до 6, например, СТ0, Ст1,….., Ст6. Цифры – условный номер марки стали в зависимости от её химического состава. Химический состав стали должен соответствовать нормам, указанным в табл.1.
Таблица 1

Содержание элементов в углеродистых сталях обыкновенного качества, %

Марка стали	C	Mn	Si в стали			S		P
			кп	пс	сп		не более
Ст 0	0,23	-	-	-	-		0,06		0,07
Ст 1	0,06-0,12	0,25-0,5	0,05	0,05-0,17	0,12-0,30		0,05		0,04
Ст 2	0,09-0,15	0,25-0,5	0,05	0,05-0,17	0,12-0,30		0,05		0,04
Ст 3	0,14-0,22	0,3-0,62	0,07	0,05-0,17	0,12-0,30		0,05		0,04
Ст 4	0,18-0,27	0,4-0,7	0,07	0,05-0,17	0,12-0,30		0,05		0,04
Ст 5	0,28-0,37	0,5-0,8	-	0,05-0,17	0,15-0,35		0,05		0,04
Ст 6	0,38-0,49	0,5-0,8	-	0,05-0,17	0,15-0,35		0,05		0,04
Ст 3Г	0,14-0,22	0,8-1,1	-	0,05-0,17	-		0,05		0,04
Ст 5Г	0,28-0,37	0,8-1,1	-	0,05-0,17	-		0,05		0,04

---

Примечания:

1. 
   В сталях Ст 1 – Ст 6 допускается не более 0,3%Cr; 0,3%Ni; 0,3%Cu; 0,3%As; 0,01%N.
   
2. 
   В сталях, выплавленных из керченких руд, допускается до 0,15%As и 0,05%Р.
   
3. 
   В сталях, выплавленных в электропечах, допускается не более 0,012%N.
   

Чем больше цифра условного номера стали, тем выше в ней содержание углерода. В конце обозначения марки стоят буквы «кп», «пс», «сп», которые указывают на способ раскисления: «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп»

• 
  спокойная. Как правило, продукция из сталей обыкновенного качества поставляется в нормализованном состоянии (нагрев и выдержка при температурах выше фазовых превращений с последующим охлаждением на воздухе).
  

Качественные углеродистые стали, поставляемые по химическому составу и по механическим свойствам (ГОСТ 1050-88) маркируются двузначными числами 05, 08, 10, 15, …., 60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскисления: кп или пс. В случае спокойной стали степень раскисления не указывается.

По содержанию углерода качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,25%С), среднеуглеродистые (0,3- 0,5%С) и высокоуглеродистые (до 0,65% С). состав и свойства некоторых марок сталей обыкновенного качества и качественных углеродистых сталей приведены в табл.2 и 3
Таблица 2

Состав и свойства некоторых марок углеродистых сталей обыкновенного качества в нормализованном состоянии

Марка стали	В, МПа	0,2, МПа	, %	KCU, Дж/см2
	Не менее
Ст0	310	-	20	-
Ст1	320-420	-	31	-
Ст2	340-440	-	29	0,9-1,1
Ст3	380-490	255	26	0,7-1,0
Ст4	410-530	265	24	-
Ст5	490-630	295	20	-
Ст6	590	315	15	-

---

Примечание: В кипящих сталях Ст1кп-Ст4кп значения _В на 10-20 МПа, _0,2 на 10

МПа меньше, а  на 1% больше, чем в приведённых сталях тех же марок.
Качественные углеродистые стали, поставляемые по химическому составу и по механическим свойствам (ГОСТ 1050-88) маркируются двузначными числами 05, 08, 10, 15, …., 60, указывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента. При обозначении кипящей или полуспокойной стали в конце марки указывается степень раскисления: кп или пс. В случае спокойной стали степень раскисления не указывается.

По содержанию углерода качественные углеродистые стали подразделяются на низкоуглеродистые (до 0,25%С), среднеуглеродистые (0,3- 0,5%С) и высокоуглеродистые (до 0,65% С). состав и свойства некоторых марок сталей обыкновенного качества и качественных углеродистых сталей приведены в табл.2 и 3

Таблица 2

Состав и свойства некоторых марок углеродистых качественных сталей в нормализованном состоянии (ГОСТ 1050-88)

Марка стали	Содержание углерода, %	В, МПа	0,2, МПа	, %	, %	НВ, кг/мм2	KCU, Дж/см2
		Не менее				Не более
08	0,05-0,12	320	196	33	60	131	-
10	0,07-0,14	330	205	31	55	143	-
15	0,12-0,19	370	225	27	55	149	-
20	0,17-0,24	410	245	25	55	163	100
25	0,22-0,3	450	275	23	50	170	88
30	0,27-0,35	490	295	21	50	179	78
35	0,32-0,4	530	315	20	45	207	69
40	0,37-0,45	570	335	19	45	217(187)	59
45	0,42-0,5	600	355	16	40	229(197)	49
50	0,47-0,55	630	375	14	40	241(207)	38
55	0,52-0,6	650	380	13	35	255(217)	34
60	0,57-0,65	680	400	12	35	255(229)	30
70	0,67-0,75	730	430	9	30	269(237)	-

---

Примечания:

1. 
   В сталях допускается не более 0,8%Mn; 0,37%Si; 0,04%S; 0,035%P; 0,25%Cr; 0,30%Ni, 0,30%Cu; 0,08%As.
   
2. 
   Механические свойства указаны для стальных заготовок с поперечным сечением до 80 мм.
   
3. 
   Ударная вязкость сталей 25….60 дана после улучшения (закалки и высокого отпуска при 600^ОС).
   
4. 
   Значения НВ в скобках даны после отжига, без скобок – в нормализованном состоянии или после высокого отпуска.
   

Углеродистые стали, содержащие 0,7-1,3%С относят к инструментальным и пружинным сталям. Их используют для изготовления ударного и режущего инструмента, а также для пружин и рессор, работающих в обычных условиях. Они маркируются У7, У8, ….У13, где «У» означает углеродистую сталь, а цифра – содержание углерода в десятых долях процента. Если в конце маркировки поставлена буква А, то это означает, что сталь улучшенного металлургического качества (У7А, У8А, …., У13А). Эти стали поставляют после отжига. Состав и основные свойства инструментальных сталей приведены в табл.4.
Таблица 4

Влияние углерода на механические свойства горячекатаных сталей

Марка стали	Содержание углерода, %	В, МПа	, %	, %	НВ, кг/мм2
		Не менее			Не более
У7	0,65-0,74	830	11	33	250
У8	0,75-0,84	950	9	31	275
У10	0,95-1,04	960	6	27	300
У11	1,05-1,14	900	5	25	310
У12	1,15-1,24	800	4	23	325
У13	1,25-1,35	780	<4	<22	340

---

Смотрите также файлы

• Армирование грунтов.docx

• Воробьева Галина Алексеевна Место работы гбоу оош пос. РовноВладимировка общая информация по уроку класс укажите класс, к которому относится урок.docx

• Гражданской оборон, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий академия государственной противопожарной службы.docx

• С уммативное оценивание за раздел Раздел 3a программирование на языке Python (пайтон) Темы Знакомство с ide (Integrated Development Environment (интегрейтед девелопмент энвайронмент))..doc

• Фактический распорядок рабочего дня доярки!! Не оператора машинного доения!!!.docx