Классификация, марки и способы обработки стали
Сталь – это сплав железа с углеродом, содержание которого варьируется в диапазоне от 0,02 до 2,14 %.
Сталь классифицируется по следующим признакам:
- Структура. Согласно данному признаку сталь делится на перлитную, аустенитную, мартенситную, ферритную и бейнитную.
- Назначение. Согласно данному признаку сталь делится на коррозийной стойкую, конструкционную, криогенную, жаропрочную и инструментальную.
- Химический состав. Согласно данному признаку сталь делится на легированную и углеродистую.
- Способ получения. Согласно данному признаку сталь делится на особо качественную, высококачественную, качественную и сталь обыкновенного качества.
К основным полезным характеристикам стали относятся: плотность, предел прочности, коэффициент линейного теплового расширения (при температуре 20 градусов по Цельсию), температура плавления, коэффициент теплопроводности, а также удельные вес, теплоемкость и теплота плавления. В зависимости от твердости (по Роквеллу или Бринеллю) стали делятся на большое количество марок, например, 35, 45, 70, У9, 40Х, 40ХН, 35ХМ, 40Л, 40ГЛ, 65Г и т.п.
Существует три основным способа обработки талей: механическая, термическая и токарная (подвид токарной обработки). Механическая обработка стали заключается в механическом вмешательстве в ее структуру. При помощи специального оборудования стали придают нужную форму. Среди способов механической обработки выделяются: токарную, фрезерную обработки, а также горизонтально-расточные, координатно-расточные, зубофрезерные и другие виды работ. Токарная обработка применяется, в большинстве случаев, для работы с деталями конусообразной и цилиндрической формы. Для токарной работы используются токарные станки. Таким способом обрабатываются внутренние и наружные поверхности, вытачиваются отверстия и пазы. Также достаточно распространено фрезерование. Фреза представляет собой инструмент с быстрорежущими лезвиями. Фрезерование широко распространено в машиностроении. Термическая обработка заключается в изменении физических свойств стали при помощи изменения температуры. В результате такой обработки сталью приобретаются такие свойства, как твердость, большая износостойкость, повышенная сопротивляемость ударам и т.п.
Выбор марки стали и способа ее обработки для типовых деталей машин
Выбор марки стали и способа ее обработки осуществляется на основе следующих требований:
- Технологические. Данные требования заключаются в обеспечении минимальной трудоемкости при изготовлении детали. Сталь в таком случае должна обладать хорошей обрабатываемостью давлением и резанием, а для заготовки, которые получаются в результате литья, удовлетворительными литейными свойствами.
- Экономические. Данные требования состоят из минимизации стоимости стали и расходов на изготовление детали, а также обеспечения их оптимальных эксплуатационных свойств. Например, дорогие легированные стали целесообразно использовать в том случае, когда более дешевые не способны обеспечить выполнения требований, предъявляемых к детали, и при оправданном увеличении долговечности детали и уменьшении расхода запасных частей.
- Эксплуатационные. Данные требования заключаются в обеспечении надежности работы готовой детали согласно конструктивной прочности, контактной усталостной прочности, износостойкости и выносливости. Самую полную информацию о надежности получают посредством проведения натурных испытаний.
Натурные испытания – это испытания детали в условиях, соответствующих условиям ее использования по прямому назначению с оцениванием и контролем определяемых свойства и характеристик.
Выбор марки стали и способа ее обработки также производится с учетом ее параметров. Одними из основных являются механические свойства и их распределение по сечению готовой детали. Оптимальное сочетание пластичности, прочности и ударной вязкости может достигаться за счет термического улучшения при сквозной прокаливаемости. В случае полной прокаливаемости стали ее механические свойства почти никак не зависят от ее легирования, исключения - легирование молибденом или никелем, которое увеличивает сопротивление хрупкому разрушению. Для стальных деталей, которые испытывают растягивающие напряжения (шатуны, болты и т.п.) и для рессор и пружин необходимо обеспечивать полную прокаливаемость. Для производства деталей, от которых требуются низкий порог хладноломкости и высокая ударная вязкость рекомендуется использовать непосредственно мелкозернистые спокойные стали. Состав сталей, подвергаемых упрочнению поверхности, должен обеспечивать необходимую прокаливаемость поверхности при сохранении пластичной и вязкой
