для изготовления более крупных деталей, работающих при невысоких циклических  и контактных нагрузках, используют стали 40, 45, 50.

   Их  применяют после нормализации и  поверхностной индукционной закалки  с нагревом ТВЧ тех мест, которые  должны иметь высокую твердость  поверхности (40 — 58 NRC) и сопротивление  износу (шейки коленчатых валов, кулачки  распределительных валиков, зубья  шестерён)

   Индукционной  закалкой с нагревом ТВЧ упрочняют  также поверхность длинных валов, ходовых винтов станков и других деталей, для которых важно ограничить деформации при термической обработке.

   В машиностроении углеродистые качественные стали, используются для изготовления деталей разного, чаще всего неответственного назначения и являются достаточно дешевым  материалом. В промышленность эти  стали поставляются в виде проката, поковок, профилей различного назначения с гарантированным химическим составом и механическим свойствами.

   Качественные  стали широко применяются в машиностроении и приборостроении, так как за счет разного содержания углерода в  них, а

   соответственно  и термической обработки можно  получить широкий диапазон механических и технологических свойств. 

   Вывод 

   Конструкционные углеродистые стали и сплавы –  это материалы с целой гаммой свойств, и в зависимости от количества примесей обладают теми или иными  качествами, как например, прочность, износостойкость, твёрдость, хрупкость. К тому же они сравнительно недороги.

   Благодаря этим достоинствам стали — основной металлический материал промышленности.

Углеродистая  сталь 

Свойства углеродистых сталей определяются содержанием углерода и применяемой обработкой. Горячекатаные, нормализованные и отожженные стали  имеют феррито-перлитную структуру.

Увеличение содержания углерода (перлита) приводит к росту  прочности и падению пластичности и вязкости стали, при этом порог  хладноломкости существенно повышается. Структура закаленной стали зависит  от содержания углерода и температуры  нагрева под закалку.

Углеродистые  инструментальные стали являются наиболее дешевыми. Как правило, их применяют  для изготовления малоответственного режущего инструмента, работающего  при малых скоростях резания  и не подвергаемого разогреву  во время эксплуатации. Углеродистые стали относятся к сталям неглубокой прокаливаемости, не теплостойким. Малая устойчивость переохлажденного аустенита углеродистых сталей обуславливает их низкую прокаливаемость. Низкая устойчивость аустенита определяет основные достоинства и недостатки таких сталей.

Достоинствами углеродистых сталей является то, что  в малых сечениях после закалки  достигается высокая твердость  в поверхностном слое и мягкая, вязкая сердцевина инструмента. Такие  свойства благоприятны для такого инструмента, как ручные метчики, напильники, пилы, стамески, долота, зубила и т. д. В  отожженом состоянии углеродистые стали имеют низкую твердость, в них легко при отжиге получается структура зернистого цемента, что обуславливает их хорошую обрабатываемость при изготовлении инструмента.

Недостатками  углеродистых сталей является малая  прокаливаемость. Она не позволяет применять эти стали для инструмента сечением более 20-25 мм. Стали нетеплостойки, высокая твердость их сохраняется лишь до температур 250-200 ° С. Углеродистые стали имеют высокую чувствительность к перегреву вследствие растворения избыточных карбидов в аустените

Свойства  и классификация  углеродистых сталей

Углеродистые  стали — это сплавы в основном железа с углеродом, содержащие до 2% углерода. Кроме углерода, эти стали  содержат до 0,8% марганца и до 0,4% кремния, остающихся после раскисления, а также вредные примеси — до 0,055% серы и до 0,045% фосфора.

Углеродистая  сталь является основным материалом для изготовления деталей машин  и аппаратов. Для котельных агрегатов, турбин, вспомогательного оборудования широко применяют низкруглеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода. Они очень пластичны и поэтому хорошо поддаются обработке давлением, гибке и правке в горячем и холодном состоянии, хорошо свариваются. Эти стали можно использовать также в виде стального фасонного литья. Кроме того, они обладают вполне удовлетворительными механическими свойствами: достаточно прочны при температурах до 450° С, хорошо воспринимают динамические нагрузки.

Низкоуглеродистые стали удовлетворительно сопротивляются коррозии в условиях работы ряда деталей тепломеханического оборудования электростанций. Эти стали самые дешевые и наименее дефицитные.

Особенности производства стали и стальных полуфабрикатов оказывают существенное влияние  на механические свойства и качество готовых изделий.

Большинство деталей  котлов и турбин изготавливают из углеродистой стали, выплавленной в  основных мартеновских печах.

Продувкой в  бессемеровском конвертере получают углеродистую сталь с содержанием углерода до 0,5%. Эту сталь применяют для  производства сварных труб неответственного назначения, болтов, профилей, тонкой жести.

При одинаковом содержании углерода бессемеровская сталь  имеет более высокую прочность  и твердость, чем мартеновская. Эта  разница в свойствах объясняется  тем, что в бессемеровской стали  содержится повышенное количество растворенных азота и фосфора — элементов, упрочняющих сталь, но делающих ее одновременно и более хрупкой. Применение кислородного дутья в конвертерах значительно  ослабляет этот недостаток конвертерной стали.

Сталь, полученная в конвертерах с кислородным  дутьем и основной футеровкой, приближается по свойствам к мартеновской.

Кроме способа  выплавки, на свойства стали и готовых  изделий большое влияние оказывает  способ раскисления, по которому стали делятся на спокойные (сп), полуспокойные (пс) и кипящие (кп).

По назначению углеродистые стали делят на конструкционные  и инструментальные. Конструкционные  стали в свою очередь разделяют  на строительные и машиностроительные.

В строительных сталях содержание углерода обычно не превышает 0,25%, т. е. эти стали относятся  к категории малоуглеродистых. Они  хорошо свариваются, хорошо деформируются  в горячем и холодном состоянии, но прочность их относительно невысока.

Машиностроительные  малоуглеродистые стали часто применяют  в качестве цементуемых, т. е. для деталей, подвергаемых поверхностному науглероживанию и закалке для повышения износостойкости, а также для изготовления крепежных деталей. Среднеуглеродистые машиностроительные стали (0,3—0,7% углерода) прочнее строительных и могут подвергаться закалке с высоким отпуском. В результате такой термической обработки улучшаются их механические свойства. Однако эти стали хуже свариваются и плохо поддаются деформации в холодном состоянии, v Инструментальные стали содержат от 0,7 до 1,4% углерода.

Углеродистые  стали классифицируют также по качеству, которое определяется содержанием  серы и фосфора, способом производства и постоянством механических свойств  и химического состава. Чем меньше содержание вредных примесей, колебание  механических свойств и химического  состава, тем выше качество стали.

Углеродистые  стали бывают обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

Углерод — элемент, в основном определяющий свойства углеродистых сталей. Влияние углерода на прочность  и пластичность углеродистой стали  после прокатки показано на рис. 66. С  увеличением содержания углерода возрастают предел прочности и твердость стали, снижаются показатели пластичности (относительное удлинение и относительное сужение), а также ударная вязкость. При 0,8% углерода прочность стали достигает максимального значения, после чего она начинает снижаться.

Изменение прочности  стали в зависимости от содержания углерода легко объяснить характером изменения микроструктуры. Незакаленная углеродистая сталь при содержании углерода менее 0,8% состоит из кристаллитов свободного феррита и перлита, при 0,8% — только из перлита и при  содержании углерода более 0,8% — из перлита и свободного цементита.

Феррит (твердый  раствор углерода в а-железе) — очень пластичен и вязок, но непрочен. Перлит, механическая смесь тонкодисперсных пластинок феррита и цементита, придает прочность. Цементит очень тверд, хрупок и статически прочен. При повышении в стали содержания углерода (в пределах до 0,8%) увеличивается содержание перлита и повышается прочность стали. Однако вместе с этим снижаются ее пластичность и ударная вязкость. При содержании 0,8% С (100% перлита) прочность стали достигает максимума. При дальнейшем увеличении содержания углерода избыточный свободный цементит образует оторочку вокруг перлитных зерен, что приводит к хрупкому разрушению и неко-торому снижению прочности стали.

Марганец вводят в любую сталь для раскисления (т. е. для устранения вредных включений закиси железа). Марганец растворяется в феррите и цементите, поэтому его обнаружение металлографическими методами невозможно. Он повышает прочность стали и сильно увеличивает прокаливаемость. Содержание марганца в углеродистой стали отдельных марок может достигать 0,8%.

Кремний, подобно  марганцу, является раскислителем, но действует более эффективно. В кипящей стали содержание кремния не должно превышать 0,07%. Если кремния будет больше, то раскисление кремнием произойдет настолько полно, что не получится «кипения» жидкого металла за счет раскисления углеродом. В спокойной углеродистой стали содержится от 0,12 до 0,37% кремния. Весь кремний растворяется в феррите. Он сильно повышает прочность и твердость стали.

Сера — вредная  примесь. В процессе выплавки стали  содержание серы снижают, но полностью  ее удалить не удается. В мартеновской стали обыкновенного качества содержание серы допускается до 0,055%.

Присутствие серы в большом количестве приводит к  образованию трещин при ковке, штамповке  и прокатке в горячем состоянии, ото явление называется красноломкостью. В углеродистой стали сера взаимодействует с железом, в результате чего получается сернистое железо FeS. Сернистое железо образует с железом относительно легкоплавкую эвтектику, которая располагается по границам зерен. При температурах ковки, штамповки, прокатки в горячем состоянии эвтектика FeS—Fe находится в жидком состоянии. В процессе горячей пластической деформации по границам зерен, где располагается жидкая эвтектика, образуются горячие трещины.

Если в сталь  ввести достаточное количество марганца, то вредное влияние серы будет  устранено, так как она будет  связана в тугоплавкий сульфид  марганца MnS. Включения MnS располагаются в середине зерен, а не по их границам. При горячей обработке давлением включения MnS легко деформируются без обра-зования трещин.

Фосфор, подобно  сере, является вредной примесью. Растворяясь  в феррите, фосфор резко снижает  его пластичность, повышает температуру  перехода в хрупкое состояние, или  иначе — вызывает хладноломкость стали. Это явление наблюдается  при содержании фосфора свыше 0,1 %. Однако допустить содержание даже 0,05% Р для стали ответственного назначения уже рискованно, так как фосфор очень склонен к ликвации. Области слитка с повышенным содержанием фосфора становятся хладноломкими. В мартеновской стали обыкновенного качества допускается не более 0,045% Р.

Сера и фосфор, вызывая ломкость стали и одновременно понижая механические свойства, улучшают обрабатываемость резанием: повышается чистота обрабатываемой поверхности, увеличивается время между переточками  резцов, фрез и т. д. Поэтому для  ряда неответственных деталей, подвергаемых механической обработке, применяют  так называемые автоматные стали  с повы-шенным содержанием серы (до 0,30%) и фосфора (до 0,15%).

Кислород —  вредная примесь. Закись железа, подобно  сере, вызывает красноломкость стали. Очень твердые окислы алюминия, кремния  и марганца резко ухудшают обрабатываемость стали резанием, быстро затупляя режущий  инструмент.

В процессе выплавки углеродистой стали из металлического лома в нее могут попасть никель, хром, медь и другие элементы. Эти  примеси ухудшают технологические  свойства углеродистой стали (в частности, свариваемость), поэтому их содержание стараются свести к минимуму.

 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 1. Общая  характеристика сталей 2. Маркировка, расшифровка, свойства, термическая обработка  и область применения 2.1 Углеродистых конструкционных сталей 2.2 Автоматных сталей 2.3 Конструкционных низколегированных  сталей 2.4 Конструкционных цементуемых сталей 2.5 Конструкционных улучшаемых сталей 2.6 Рессорно-пружинных сталей 2.7 Шарикоподшипниковых сталей 2.8 Износостойких сталей 2.9 Корозионностойких сталей 2.10 Жаропрочных сталей и сплавов  
1. Общая характеристика сталей Ж/у сплавы с содержанием углерода до 2,14% называются сталями. Кроме железа и углерода в сталях содержатся полезные и вредные примеси. Сталь – основной металлический материал, широко применяемый для изготовления деталей машин, летательных аппаратов, приборов, различных инструментов и строительных конструкций. Широкое использование сталей обусловлено комплексом механических, физико-химических и технологических свойств. Методы широкого производства стали были открыты в середине ХIX в. В это же время были уже проведены и первые металлографические исследования железа и его сплавов. Стали сочетают высокую жесткость с достаточной стати-ческой и циклической прочностью. Эти параметры можно менять в широком диапазоне за счет изменения концентрации углерода, легирующих элементов и технологий термической и химико-термической обработки. Изменив химический состав, можно получить, стали с различными свойствами, и использовать их во многих отраслях техники и народного хозяйства. Углеродистые стали, классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, степени раскисления и структуре в равновесном состоянии. По содержанию углерода стали, подразделяются на низкоугле-родистые (< 0,3 % С), среднеуглеродистые (0,3-0,7 % С) и высокоугле-родистые (> 0,7 % С). По назначению стали классифицируют на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали, представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления строительных сооружений, деталей машин и приборов. К этим сталям относят цементуемые, улучшаемые, высокопрочные и рессорно-пружинные. Инструментальные стали, подразделяют на стали для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего (до 200 0С) деформирования. По качеству стали, классифицируют на обыкновенного качества, качественные, высококачественные. Под качеством стали понимается совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5 % С), качественные и высококачественные – углеродистыми и легированными. По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, проводимый с целью предотвращения хрупкого разрушения стали при горячей деформации. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими. По структуре в равновесном состоянии стали, делятся на: 1) доэвтектоидные,