п. г. львовский
СПРАВОЧНОЕ РУКОВОДСТВО
МЕХАНИКА
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА
ИЗДАНИЕ ЧЕТВЕРТОЕ,
ИСПРАВЛЕННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ
1993/
Р < Ф С Р
В a tn „ и з р % од
Уфчмс.„!;| химзавод
х :‘Ичег;>-ад библиотека
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
ЛИТЕРАТУРЫ ПО ЧЕРНОЙ И ЦВЕТНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
СВЕРДЛОВСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
Свердловск 1961
Рецензенты: проф. докт. техн, наук Е. В. Мальмов,
инженеры: Л4. В. Шкловский, А. II. Гурвиц,
С. М. Носенко, Н. Н. Сахарин.
АННОТАЦИЯ
В книге освещены вопросы по эксплуатации,
ремонту, повышению несущей способности и сроков
службы оборудования. Приведены основные данные
по подбору сталей, чугунов, цветных металлов,
пластмасс и других материалов для деталей обору-
дования, по термообработке, сварке, смазке подшип-
ников качения и скольжения, по основным вопросам
дефектоскопии, сборке и монтажу механизмов, по
техническим требованиям в области грузоподъемных
машин и сварки, по подбору резьб, зубчатых зацеп-
лений, элементов паро- и трубопроводов и другие
справочные данные.
Книга предназначена для инженеров, техников,
а также конструкторов, занятых содержанием и со-
вершенствованием оборудования предприятий ме-
таллургической промышленности.
Автор Львовский Павел Григорьевич
Редактор Петрик Мечислав Игнатьевич
Редакторы издательства Чапайкина Ф. К., К рыжова М. Л.
Технические редакторы Матлюк Р. М., Туркина Е. Д.
Сдано в набор 16/VIII 1961 г. Подписано к печати 5/XI 1961 г. Бумага 60X90'
Бум. л. 34,75 Печ. л. 69,5	Уч. изд. л. 83,8	НСд|
Тираж 25225 Первый завод 6500 экз. Цена 4р. 34 к.	Зака
Свердловская типография Металлургиздага, г. Свердловск, Дом промышленное
t
ПРЕДИСЛОВИЕ
Металлургическая промышленность СССР оснащена лучшей в мире
техникой. Непрерывное улучшение конструкций металлургического оборудо-
вания, изготовляемого отечественными машиностроительными заводами,
обеспечивает возможность дальнейшего непрерывного роста производства
и производительности труда с одновременным облегчением труда рабочих
за счет механизации и автоматизации технологических процессов и обору-
дования.
Правильная организация работы по содержанию и совершенствованию
оборудования дают возможность металлургам наиболее полно использовать
мощности агрегатов.
Металлургические агрегаты (доменные и мартеновские печи, прокатные
станы и др.) являются крупными производственными единицами, остановка
которых обычно связана с большим снижением выпуска продукции.
Механическое оборудование металлургических цехов (скиповые подъем-
ники доменных печей, приводы прокатных станов н т. п.), входящее в единый
технологический поток работы основных агрегатов, относится к наиболее
ответственной категории промышленного оборудования.
Важнейшей задачей службы главного механика металлургического пред-
приятия является повышение сроков службы, надежности и несущей способ-
ности оборудования.
Разработка в последние годы методики расчетов деталей оборудования
на основе усталостной прочности, развитие химической промышленности,
обогатившей практику конструирования новыми высокостойкими материала-
ми, освоение передовых технологических процессов сварки, наплавки, термо-
обработки и литейного дела, дальнейшее улучшение практики стандартизации
типовых узлов и деталей оборудования создали новую базу как основу для
разработки и внедрения крупных мероприятий по повышению сроков службы
и несущей способности действующего оборудования.
Необходимые механикам и конструкторам металлургических заводов
справочные, руководящие и другие материалы разрознены, что затрудняет
пользование ими в оперативной работе при разрешении возникающих
вопросов.
Первое издание книги, выпущенной в 1949 г., было попыткой автора
создать руководство, в котором разрешались бы основные вопросы, встре-
чающиеся в практической деятельности технического персонала, занятого
монтажом, эксплуатацией и ремонтом оборудования.
Во втором и третьем изданиях книги, вышедших в 1951 и 1953 гг ,
автором были внесены некоторые дополнения в соответствии с пожеланиями
механиков ряда металлургических заводов.
В четвертом издании автор стремился расширить н углубить ряд вопро-
сов в соответствии с возросшими требованиями в части повышения несущей
способности, стойкости н сокращения сроков ремонта оборудования.
Расширены разделы, в которых приведены данные по антикоррозионной
защите оборудования и сооружений, применению пластмасс, повышению
усталостной прочности, технологии наплавки и поверхностной закалки дета-
4	Предисловие
лей, более подробно рассмотрены вопросы конструирования литых деталей,
как важнейшего фактора повышения их несущей способности и т. п.
Ряд разделов написаны заново, так как развитие технической мысли,
растущие требования в области содержания и совершенствования оборудова-
ния, изменение технического законодательства и государственных стандартов
потребовали значительного изменения материала. «
Все замечания и пожелания по четвертому изданию будут приняты
автором с благодарностью.
Пользуясь случаем, автор выражает признательность редакторам книги
инж. Соскину М. Д. и инж. Балазовскому М. Я. за подготовку материалов
по ряду вопросов технического законодательства и дефектоскопии металлов
(по главам III, XXII и XXIIIJ.
РАЗДЕЛ 1
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ПО ВЫБОРУ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ ОБОРУДОВАНИЯ
содержание РАЗДЕЛА I
Г лава I. Условные обозначения марок стали, стального и чугунного
литья, бронзы, латуни и групп поковок.
Глава II. Основные характеристики металлов, определяемые при испыта-
нии механических свойств. Образцы для испытаний.
Глава III. Технологические свойства, химический и структурный анализ.
Дефектоскопия.
Глава IV. Характеристика и условные обозначения физических свойств
металлов и сплавов.
Г лава V. Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы.
ГЛАВА 1
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ МАРОК СТАЛИ,
СТАЛЬНОГО И ЧУГУННОГО ЛИТЬЯ,
БРОНЗЫ, ЛАТУНИ И ГРУПП поковок
ОБОЗНАЧЕНИЕ МАРОК СТАЛИ
По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и леги-
рованные [1].
Углеродистые стали по содержанию углерода делятся на три категории:
а) малоуглеродистые (до ~ 0,3% С); б) средиеуглеродистые (от ~ 0,3 до
~ 0,65% С); в) высокоуглеродистые (от ~ 0,65 до — 1,5% С).
По назначению углеродистые стали различают конструкционные и
инструментальные.
Легированные стали, в зависимости от суммарного содержания легирую-
щих элементов, подразделяют на следующие группы: а) низколегированные
(сумма легирующих элементов до ~ 4%); б) среднелегированные (сумма
легирующих элементов от ~ 4 до ~ 10%); в) высоколегированные (сумма
легирующих элементов от ~ 10 до 50%).
Углеродистые стали
Марки углеродистых конструкционных сталей
обыкновенного качества [2], поставляемых по механическим
свойствам (группа А по ГОСТ 380—60), обозначаются: Ст. 0; Ст. 1; Ст. 2;
Ст. 3; Ст. 4; Ст. 5; Ст. 6 и Ст. 7. Увеличение цифры в марке стали указывает
иа повышение содержания углерода, прочности, твердости и износостойкости,
снижение пластичности и ударной вязкости.
В обозначении марок кипящей стали добавляется индекс кп, полуспокой-
ной — пс (например, Ст. Зкп. Ст. 4пс).
Марки углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества,
поставляемых по химическому составу (группа Б по ГОСТ 380—60), обозна-
чаются: а) мартеновская сталь—МСт. 0; МСт. 1кп; МСт. 2кп; МСт. 3; МСт. 4;
МСт. 5; МСт. 6; МСт. 7; б) бессемеровская сталь — БСт. 0; БСт. Зкп; БСт. 3;
БСт. 4кп; БСт. 4; БСт. 5; БСт. 6. В обозначении марок полуспокойной
стали добавляется индекс пс (например, МСт. Зпс).
Марки углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества,
поставляемых по механическим свойствам с дополнительными требованиями
по химическому составу (группа В ГОСТ 380—60), обозначаются: ВСт. 2кп;
ВСт. Зкп; ВСт. 3; ВСт. 4кп; ВСт. 4 и ВСт. 5. В обозначении марок полу-
спокойной стали добавляется индекс пс (например, ВСт. Зпс).
Марки углеродистых конструкционных качествен-
ных сталей [3] обозначаются: а) при нормальном содержании марган-
ца (группа I по ГОСТ 1050—60) —05кп; 08кп; 08; Юкп; 10; 15кп; 15;
20кп; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 85; б) при повышенном
содержании марганца (группа II по ГОСТ 1050—60) — 15Г; 20Г; 25Г; ЗОГ;
35Г; 40Г; 45Г; 50Г; 60Г; 65Г; 70Г.
В этих марках стали двухзначные цифры обозначают среднее содержа-
ние углерода в сотых долях процента, буква Г — повышенное содержание
марганца. Марки кипящей стали имеют в конце индекс кп.
8 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
При поставке полуспокойной стали к обозначению марки добавляют
в конце индекс пс (иапример, марка 08пс).
Марки углеродистых инструментальных качест-
венных сталей (по ГОСТ 1435—54) обозначаются: У7; У8 и т. д. до
У12. В этих марках буква У означает принадлежность стали к углеродис-
тым, цифра — среднее содержание углерода в десятых долях процента. При
повышенном содержании марганца справа от цифры ставится буква Г
(например, У8Г). В марках высококачественной инструментальной углеро-
дистой стали в конце обозначения добавляется буква А (например, У8А;
У8ГА).
Углеродистые стали специального назначения
маркируются буквами, стоящими после соответствующей цифры. Этими
буквами указывается назначение стали. Например, обозначение 20К указы-
вает, что это сталь с содержанием в среднем 0,20% С, предназначенная
для изготовления паровых котлов; Ст. ЗТ — сталь углеродистая, предназна-
ченная для изготовления топок котлов; Ст. ЗС — сталь для судостроения
и т. п.
Легированные стали
Марки легированных сталей всех групп [4] имеют условное обозначение,
состоящее из букв и цифр. Легирующие элементы в стали указываются
буквами в соответствии с табл. 1. При этом если содержание элемента не
превышает примерно 1%, то соответствующая ему буква не сопровождается
цифрой справа; если же содержание элемента превышает пределы 1%, то
справа от буквы ставится цифра примерного содержания данного элемента
в процентах (например, при 2% Ni — Н2).
Таблица 1
Условные обозначения химических элементов
в легированных сталях
Элементы	Обозначения элементов в химических формулах и соединениях	Обозначения элементов при маркировке легированных сталей
Алюминий 		А1	ю
Ьор		В	
Ванадий 		V	ф
Вольфрам 		W	в
Кобальт		Со	к
Кремний 		Si	с
Марганец		Мп	г
Медь		Си	д
Молибден		Мо	м.
Никель ........	Ni	Н-
Ниобий 		Nb	Б
Титан 		Ti	Т
Фосфор 		Р	П
Хром		Cr	X
Цирконий 		Zr	Ц
Элементы с высокими легирующими свойствами (молибден, титаи)
обозначаются соответствующей буквой, если их содержание даже значи-
тельно ниже 1%. Например, 18ХГТ указывает, что в данной марке стали
содержится около 0,18% С, около 1% Сг, около 1% Мп и около 0,1% Ti.
Условные обозначения сталей, чугунов, бронз и латуней
9
Содержание углерода указывается в начале марки, слева от букв:
а) для конструкционных сталей — в сотых долях процента (двухзначная
цифра); б) для инструментальных и средне- и высоколегированных сталей
с особыми свойствами—в десятых долях процента (однозначная цифра).
В последнем случае при очень малом содержании углерода ( ~ <0,08%)
ставится цифра 0 (например, 0Х18Н9).
В марках некоторых инструментальных легированных сталей для режу-
щего инструмента, в которых содержание углерода обычно близко к 1%,
последнее не обозначается цифрой (например, X, В2). Содержание углерода
не указывается также в марках некоторых высоколегированных сталей
(например, хромистых Х17, Х25Т)', так как оно в них заведомо очень
невелико.
В обозначении марок высококачественных конструкционных легирован-
ных сталей справа (в конце марки) ставится прописная буква А (например,
ЗОХГСА). В обозначении марок высоколегированных сталей с особыми свой-
ствами буква А не ставится, так как этн стали поставляются заведомо по
категории высококачественных.
Некоторые марки легированных сталей, в соответствии с ГОСТ, выделе-
ны в особые группы и имеют обозначения, отличные от приведенных:
А — автоматные; Р — быстрорежущие инструментальные; Ш — шарикопод-
шипниковые; Э — электротехнические; Е — стали для постоянных магнитов.
Эти буквы ставятся в начале марки, за ними следуют буквы, цифры или
буквы и цифры, имеющие в каждой группе специальные условные обозна-
чения.
Освоенные экспериментальные марки сталей обозначаются буквами ЭИ
или ЭП, за которыми следует число порядкового номера (например, ЭИ 257).
По этим маркам судить о химическом составе стали нельзя.
ОБОЗНАЧЕНИЕ МАРОК СТАЛИ ДЛЯ СТАЛЬНОГО ЛИТЬЯ
При условных обозначениях марок стального литья различают отливки
из углеродистых, легированных и высоколегированных с особыми свойствами
сталей. Каждая из указанных групп отливок в части маркировки стали
имеет свои особенности.
Марки стали для отливок углеродистого стального литья, в соответствии
с ГОСТ 977—58, обозначаются: 15Л; 20Л; 25Л; ЗОЛ; 35Л; 40Л; 45Л; 50Л
и 55Л.
Буква Л обозначает принадлежность стали к отливке. Цифры, стоящие
перед буквой Л, указывают на среднее содержание углерода. Например,
в марке стали 20Л может быть от 0,17 до О,25°/о С.
По содержанию серы и фосфора отливки подразделяются на три группы
(1, II, III). При этом чем выше цифра группы, тем качественнее отливка.
Таким образом, полное обозначение марки стали при маркировке сталь-
ного углеродистого литья будет:
а)	для отливки из стали марки 15Л группы I: сталь 15Л — I ГОСТ
977—58;
б)	для отливки из стали марки 55Л группы III: сталь 55Л — III ГОСТ
977—58.
Марки стали для отливок из легированного кон-
струкционного стального литья, в соответствии с ГОСТ
7832—55, имеют условные обозначения, состоящие из букв и цифр. Наличие
легирующего элемента указывается в соответствии с табл. 1. Прн этом по-
скольку указанным ГОСТ 7832—55 предусмотрены марки стали, содержание
легированных элементов в которых ниже 2%, то цифры с правой стороны
букв не проставляются.
Содержание углерода указывается в начале марки, слева от букв,
в сотых долях процента (двухзначная цифра). Принадлежность стали к от-
ливке обозначается буквой Л, которая ставится в конце обозначения (справа
10 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
от остальных букв и цифр). Например, марка ЗОГСЛ обозначает, что эта
отливка выполнена из стали со средним содержанием 0,30% С (от 0,25 до
0,35% С), легированная марганцем и кремнием, которые находятся в преде-
лах 1% (ниже 2%).
Марки стали для отливок высоколегированного
стального литья со специальными свойствами, в соответствии с
ГОСТ 2176—57, имеют условные обозначения, состоящие из букв и цифр.
Наличие легирующего элемента указывается в соответствии с табл. 1;
при этом если содержание легирующего элемента не превышает примерно
1%, то соответствующая ему буква не сопровождается цифрой справа; если
же содержание элемента превышает пределы 1%, то справа от буквы ставит-
ся цифра примерного содержания данного элемента в процентах.
Содержание углерода в этих марках стали (кроме марок 1Х13Л и
2Х13Л) не указывается, так как оно в них не велико (во всех марках, по
ГОСТ 2176—57, содержится не более 0,5% С); исключение составляют: мар-
ка Х34Л (1,5—2,2% С), марка Г13Л (0,9—1,3% С) и марка Х28Л (0,5—
1,0% С), но в условном обозначении их, как следствие общего порядка, при-
нятого ГОСТ 2176—57, содержание углерода ие проставляется.
ОБОЗНАЧЕНИЕ МАРОК ЧУГУНА В ОТЛИВКАХ
При условных обозначениях марок чугуна в отливках [51 различают от-
ливки из серого, высокопрочного, ковкого и антифрикционного чугунов.
Каждая из указанных групп отливок в части маркировки чугуна имеет свои
особенности.
Серые чугуны в отливках, в соответствии с ГОСТ 1412—54,
обозначают буквами СЧ (серый чугун) и следующими за буквами двумя
двухзначными цифрами: первыми двумя цифрами обозначается минимальный
предел прочности при растяжении (к/'/лья2), вторыми — минимальный предел
прочности при изгибе (кГ/мм2). Между первыми и вторыми двумя цифрами
ставится разделительное тире. Например, обозначение СЧ 12-28 указывает,
что данный чугун имеет предел прочности при растяжении не менее 12кГ/л«.и2
и предел прочности при изгибе не менее 28 кГ/.им2.
Чугуны высокопрочного литья, в соответствии с ГОСТ
7293—54, обозначаются буквами ВЧ (высокопрочный чугун) и следующими
за буквами цифрами: первой двухзначной, определяющей минимальный
предел прочности при растяжении (кГ/мм2), и второй однозначной, указы-
вающей минимальное относительное удлинение при растяжении (%). Между
первыми и вторыми цифрами ставится разделительное тире. Например, обо-
значение ВЧ 45-5 указывает, что данный чугуи имеет предел прочности при
растяжении не менее 45 кГ/мм2 и относительное удлинение не менее 5%.
Ковкие чугуны обозначаются буквами КЧ (ковкий чугуи) и сле-
дующими за буквами цифрами: первой двухзначной, определяющей мини-
мальный предел прочности при растяжении (кГ/лы;2), и второй однозначной
или двухзначной, указывающей минимальное относительное удлинение при
растяжении (%). Между первыми и вторыми цифрами ставится раздели-
тельное тире. Например, обозначение КЧ 30-6 указывает, что это ковкий
чугуи с минимальным пределом прочности при растяжении 30 кГ/мм2 и от-
носительным удлинением не менее 6%.
Антифрикционные чу г у н ы обозначаются буквами, которые
в марке имеют следующие значения: А — принадлежность чугуна к анти-
фрикционным; С, В или К — группа антифрикционного чугуна (С — серый,
В — высокопрочный, К — ковкий); Ч — чугуи.
ГОСТ 1585—57 предусматривает следующие марки антифрикционного
чугуна:
а)	по группе серого чугуна — АСЧ-1; АСЧ-2 и АСЧ-3;
б)	по группе высокопрочного чугуна — АВЧ-1 и АВЧ-2;
в)	по группе ковкого чугуна — АКЧ-1 и АКЧ-2.
Условные обозначения сталей, чугунов, бронз и латуней
11
При этом по каждой группе меньшая цифра определяет повышенные
требования к твердости парной детали (т. е. требует ее термообработки), а
большая цифра — допускает меньшую твердость парной детали (установку ее
в состоянии поставки—-«сыром» виде).
Например, марка АСЧ-1 указывает, что чугун принадлежит к антифрик-
ционным (буква А), к группе серых чугунов (буква С) и требует закален-
ной, или нормализованной, парной детали (цифра 1).
ОБОЗНАЧЕНИЕ КАТЕГОРИЙ ПРОЧНОСТИ
И ГРУПП ПОКОВОК
Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали [6],
в соответствии с ГОСТ 8479—57, по механическим свойствам разделяются
на категории прочности, а по видам испытания — на группы.
Категория прочности обозначается буквами КП и следующей за ними
двухзначной цифрой, обозначающей минимальное значение предела текучести
(кГ/мм2). За двухзначной цифрой проставляется буква, обозначающая
степень пластичности (А — повышенные пластические свойства, Б — нор-
мальные пластические свойства, С — специальные требования по пластиче-
ским свойствам).
По видам испытания поковки разделяются на группы — I, II, III, IV и V.
При этом чем больше цифра группы поковок, тем выше требования к испы-
таниям.
Например, гр. IV — КП50А (ГОСТ 8479—57) обозначает, что по услови-
ям испытания поковка относится к IV группе, предел текучести для данной
поковки не менее 50 кГ/мм2, требования по пластичности повышенные.
ОБОЗНАЧЕНИЕ МАРОК БРОНЗЫ И ЛАТУНИ
Марки бронзы имеют условное обозначение, состоящее из букв
и цифр. Первыми двумя буквами (обозначение Бр) указывается, что это
бронза. Следующие за ними буквы соответствуют обозначениям элементов,
принятым при маркировке бронз (табл. 2). После буквенного обозначения
Таблица 2
Условные обозначения химических элементов
в бронзах и латунях [7]
Элементы	Обозначения элементов		
	в химических формулах и 1 соединениях	при мар- j кировке бронз	при мар- кировке латуней
Алюминий 		А1	A	А
Железо		Fe	Ж	Ж
Свинец 		Pb	С	с
Олово		Sn	—	О
Марганец		Мп	Мц	Мц
Кремний .... • . . .	Si	К	К
Фосфор 		Р	ф	—
Никель		Ni	н	н
Цинк . . 		Zn	ц	ц
Сурьма 		Sb	Су	—
Хром		Cr	X	—
Титан 		Ti	т	—
Берилий 		Be	Б	—
12 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
ставят цифры, означающие среднее содержание входящих в сплав элементов:
между цифрами проставляются разделительные тире. Последовательность
расположения входящих в обозначение цифр та же, что и относящихся к ним
букв. Содержание меди в состав буквенного и цифрового обозначения не
включается.
Например, обозначением Бр. ОЦСН-3-7-5-1 указывается, что это бронза,
в которой содержится в среднем 3% олова, 7% цинка, 5% свинца и 1%
никеля.
Марки латуни имеют условное обозначение, состоящее, как и при
маркировке бронз, из букв и цифр. Первой буквой (обозначение Л) указы-
вается принадлежность сплава к латуни, следующими за ней буквами —
состав входящих в сплав основных элементов (табл. 2). После буквенного
обозначения ставят цифры, из которых первой указывается среднее содер-
жание меди, а следующими за ней — содержание основных элементов,
указанных в буквенном обозначении (последовательность расположения
входящих в обозначение цифр та же, что и букв). Между цифрами ставится
разделительное тире. Содержание цинка в состав буквенного и цифрового
обозначения не включается.
Например, обозначением ЛМцС 58-2-2 указывается, что это латунь,
в которой содержится в среднем 58% меди, 2% марганца и 2% свинца. -
ГЛАВА II
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ,
ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ИСПЫТАНИИ МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ. ОБРАЗЦЫ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Все металлы и сплавы обладают определенными свойствами, на основа-
нии которых, в зависимости от технических требований, предъявляемых
к элементам оборудования и конструкциям, производится выбор соответ-
ствующего материала.
а
Рис. 1. Распределение напряжений при рас-
тяжении в стержнях с резким изменением
поперечного сечения:
~ср — среднее (номинальное) напряжение; ~макс —
наибольшее (местное) напряжение.
Свойства металлов и сплавов подразделяются на механические, техноло-
гические и физические.
Механические свойства являются наиболее важной характеристикой
металлов, так как оии служат критерием способности его без разрушения
сопротивляться воздействию нагрузок. Понятием «механические свойства»
охватывается большое количество показателей, определяющих способность
металлов и сплавов выдерживать механические усилия различного характера.
Напряжения. Внешние усилия — нагрузки, действующие на детали
оборудования, вызывают внутренние силы сопротивления, величину которых,
определяемую силой, приходящейся на единицу площади, называют напря-
жением и обозначают буквой О.
Местное повышение напряжений в области резкого изменения размеров
поперечного сечения деталей оборудования и конструкций называют кон-
центрацией напряжений. Например, при растяжении круглого
образца с выточкой (рис. 1, а) или прямоугольного с отверстием (рис. 1, 6J
14 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
напряжения в опасном поперечном сечении распределяются неравномерно:
в небольшой зоне имеет место резкое повышение напряжений; с удалением
от этой зоны напряжения уменьшаются. Поломки частей машин обычно
происходят в местах концентрации напряжений.
Формы деталей машин должны обеспечивать такое направление усилий,
чтобы нагрузка распределялась на возможно большую часть объема детали.
Деформации. Действие механических усилий (нагрузки), которым
подвергаются детали оборудования в процессе эксплуатации, вызывают
в материалах, из которых они изготовлены, различные изменения формы
и размеров. Эти изменения называют деформацией. Величина деформации,
т. е. степень изменения формы и размеров деталей, зависит от величины
и характера напряжений.
Деформации бывают упругими и остаточными (пластическими).
Упругими называют деформации, при которых после прекращения
действия нагрузки изменения формы и размеров детали, полученные под
влиянием последней, исчезают и деталь принимает первоначальный вид.
Остаточными или пластическими называют деформации, при которых
после удаления нагрузки первоначальные размеры и форма детали не вос-
станавливаются.
Виды нагрузок. По характеру действия нагрузки подразделяются
на статические, динамические (ударные), повторно-переменные и длительно
действующие при повышенных температурах.
Статической называют нагрузку однократно приложенную и спокойно,
плавно и относительно медленно возрастающую от нуля до предельной
величины.
Динамической (ударной) называют однократно приложенную нагрузку,
воздействующую на металл резко и с чрезвычайно большой скоростью (почти
мгновенно), возрастающую от нуля до предельной величины.
Повторно-переменной называют нагрузку, многократно приложенную
к металлу (детали), причем скорости возрастания и убывания нагрузки
могут быть разнообразными.
Повторно-переменная нагрузка в свою очередь делится на два вида
нагрузок:
а)	знакопеременная, изменяющаяся как по величине, так и по направ-
лению — знаку (от + Р{ до — Р2);
б)	пульсирующая, изменяющаяся от нуля до некоторой предельной
величины (от 0 до + Р).
На все перечисленные виды нагрузок металлы и сплавы реагируют
по-разному. Как показывает опыт, они далеко не одинаково выдерживают
однократно приложенные спокойную и ударную нагрузки.
Детали оборудования, хорошо сопротивляющиеся спокойно приложенной
нагрузке, могут во многих случаях разрушиться от действия сравнительно
небольшой ударной нагрузки. Изделия, хорошо сопротивляющиеся однократ-
но приложенной спокойной нагрузке, могут быстро разрушиться под дей-
ствием повторно-переменной нагрузки.
Преждевременно могут разрушиться также детали, подвергающиеся
длительным нагрузкам при повышенных температурах (близких к темпера-
турам рекристаллизации), так как при этом происходит постепенно увеличи-
вающаяся пластическая деформация. Такое явление разрушения называют
ползучестью металлов.
Классификация испытаний. Для определения механических
свойств производят испытание образцов, вырезанных из испытуемого метал-
ла. Напряженное состояние материала во время испытания должно по
возможности совпадать с условиями, в которых находится деталь или
образец при эксплуатации. В соответствии с этим испытания механических
свойств материалов подразделяются сообразно тем нагрузкам и видам
деформаций, которым подвергаются образцы или детали в процессе исследо-
вания. Основные виды испытаний механических свойств следующие:
Механические свойства материалов
Ч-. 1 5
1)	статическое испытание на растяжение, сжатие, изгиб, кручение и срез;
2)	динамическое испытание на удар (ударную вязкость);
3)	испытание сопротивляемости повторно-переменным нагрузкам (испы-
тание на усталость);
4)	испытание иа ползучесть.
Кроме указанных испытаний большое значение в технике определения
механических свойств имеют испытания, связанные со сложным напряжен-
ным состоянием. К ним относится испытание на твердость и испытание на
износ (истирание).
ОБОЗНАЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
Обозначение механических свойств, в соответствии с данными стандар-
тов [8, 9, 10, 11, 12, 13] и технической литературы [1, 4], приведены в табл. 3
и 4.
Таблица 3
Обозначение механических свойств
Наименование терминов	Обозначение	Размерность
Растяжение		
Временное сопротивление (предел прочности)	®в	кГ/мм*
Предел текучести (условный)		°0.2	»
Предел текучести (физический)		от	
Предел упругости (условный)		’0,05	»
Предел пропорциональности (условны!!) ....	апц	
Относительное удлинение после разрыва ....	®2,5	%
Относительное сужение после разрыва		ф	»
Кручение		
Предел прочности при кручении:		
истинный		4	кГ/мм-
условный	-		тпч	
Предел текучести при кручении (условный) . . . Предел пропорциональности при кручении (тех-	т0.3	»
нический)		ТПЦ	»
Сжатие		
Предел прочности при сжатии			»
Относительное укорочение при сжатии		£	%
Усталость		
Цикл напряжений (цикл)	 Предел выносливости (усталости) при симмет-		—
ричных циклах под действием напряжения:		
нормального		Ы 1	кГ/мм*
касательного . 		т— 1	»
Предел выносливости (усталости) при асиммет-		
ричных циклах под действием напряжения:		
нормального 		a-k	кГ/мм*
касательного		~~k	»
Коэффициент асимметрии цикла		k	—
16 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Табл. 3 (окончание),
Наименование терминов	Обозначение	Размерность
Ползучесть Предел ползучести				^пл^ тпл	кГ/мм1-
Скорость ползучести 		V	%/час
Удар Работа удара при изгибе 		Ak	кГ  м
Ударная вязкость (образца типа I, принятого за основной, — см. рис. 7, табл. 12)		ak	к Г м/см2
Примечание. Когда возникает необходимость отличить соответствующие меха-
нические показатели растяжения от изгиба илн кручения, в местах алгебраического по-
казателя степени ставятся индексы: р —растяжение; н —изгиб; кр — кручение.
Р	*	и
Например, <з^ означает предел прочности растяжения в отличие от «в, обозначаю-
щего предел прочности изгибу.
Таблица 4
Обозначение твердости
Показатели	Обозначение твердости	Основание
Твердость по Брииелю: а) при измерении твеодости шари-	НВ	гост
ком диаметром D—Юмм под нагруз-	Например, 400НВ	9012—59
кой А=3000 кГ с выдержкой 10 сек. б) при других условиях измерения	Например, НВ 5/250/30—	То же
обозначение НВ дополняется индек- сом, указывающим условия измерения	200 означает твердость по Бринелю 200 при испы-	
в следующем порядке: диаметр ша- рика, нагрузка, продолжительность выдержки Твердость по Роквеллу	тании шариком D—5 мм под нагрузкой Р—.250 кГ, приложенной в течение 30 сек. HRB; HRC; HRA	ГОСТ
(обозначается значком HR с добав-	Например, i/JHRC	9013—59
лением обозначения шкалы В, С, А, по которой производилось испы-	(твердость 50 по шка- ле С)	
тание) Твердость по Викерсу: а) при выдержке 10—15 сек. обоз-	Например, 5OO/7V	ГОСТ
начается символом HV б) при выдержке, отличной от	Например, HV 10/30—500	2999—59 То же
10—15 сек., обозначается символом HV с дополнением индексом, указы- вающим величину нагрузки Р и про- должительность ее приложения Твердость по отскоку (с по-	означает число твердо- сти 500, полученное при нагрузке Р=10 кГ, при- ложенной в течение 30 сек. Нот или HSh	Техничес-
с о б Шара) Твердость по царапанью	Нц	кая лите- ратура [4J То же
Механические свойства материалов
17
ЗАПАС ПРОЧНОСТИ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Запас прочности служит основным фактором надежности н продолжи-
тельности работы деталей оборудования.
Запасом прочности (или коэффициентом безопасности) п называется
отношение разрушающих (или вызывающих недопустимые пластические
деформации) к расчетным действующим напряжениям.
При определении запаса прочности необходимо уч'нтывать влияние
конструктивных и технологических факторов, а также режима нагрузки
(статической, повторно-переменной, ударной, длительной прн повышенных
температурах н т. п.).
Не так давно считали запас прочности как отношение предела прочности
(временного сопротивления) материала к расчетному напряжению.
В последнее время принято запасом прочности считать другую величи-
ну— отношение напряжения материала, начиная с которого возникают
недопустимо большие деформации, к расчетным напряжениям. В частности,
за основу принимают предел текучести.
При повторно-переменных нагрузках запас прочности необходимо при-
нимать относительно предела выносливости (усталости) материала, а при
работе деталей в условиях высоких температур — относительно предела пол-
зучести.
Вопросу о методах определения допускаемых напряжений в технической
литературе уделено значительное внимание, как вопросу, важному для
рационального выбора размеров деталей машин.
В настоящей книге рассматриваются основные вопросы выбора запасов
прочности и приводится упрощенный метод подбора допускаемых напряже-
ний.
Допускаемые напряжения и запасы прочности для многих видов обору-
дования и конструкций установлены соответствующими техническими законо-
дательствами.
Так, например, в области проектирования паровых котлов запасы проч-
ности установлены «Нормами расчета элементов паровых котлов на проч-
ность», утвержденными Госгортехнадзором СССР [14].
При выборе допускаемых напряжений (или запасов прочности) пользу-
ются нормами, установленными или рекомендуемыми для отдельных групп
деталей. В связи с этим в книге нормы допускаемых напряжений приведены
в подразделах расчета соответствующих деталей (валы, зубчатые колеса,
шпонки, тросы, металлоконструкции кранов и т. п.). Этими нормами следует
Йв«ь§оваться при практических расчетах.
СТАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ НА РАСТЯЖЕНИЕ
Классификация терминов
испытаниях на растяжение деформация образца происходит при
плавно возрастающей нагрузке вплоть до разрыва. При этом на диаграммных
приборах, которыми обычно оборудованы машины для испытаний, автома-
тически вычерчивается кривая, показывающая зависимость между разры-
вающей нагрузкой и вызываемой ее деформацией
На рис. 2 показана кривая растяжения, полученная при испытании
образца из мягкой отожженной стали. По оси ординат отложены приложен-
ные нагрузки Р (кГ), а на оси абсцисс — увеличение расчетной (взятой за
основу промера) длины образца /0 или абсолютное удлинение А/.
На указанной диаграммной кривой расположены точки а, б, в и г,
соответствующие силам, определяющим предел пропорциональности, предел
упругости, предел текучести и предел прочности.
Пределом пропорциональности (условным) <гпц назы-
вают напряжение, при котором отступ пение от динейной зависимости между
2 П. Г. Львовен lit г. " е С Р
cam ь„нархо9
Уфнмскин химзавод
Техническая библиотека
18 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла накло-
на, образуемого касательной к кривой деформации Р — М с осью нагрузок
увеличивается на 50% своего значения на линейном упругом участке [8].
При наличии в стандартах или технических условиях на металлопро-
дукцию особых указаний разрешается определение предела пропорциональ-
ности (Тпц при допуске на увеличение указанного тангенса угла наклона
касательной на 10 и 25%. Величина допуска должна быть указана в обозна-
чении, например <ГПц кь <Лщ25-
Физическая сущность предела пропорциональности наглядно выражена
на диаграммной кривой (рис. 2). По изменению кривой видно, что в начале
растяжения, от нуля до точки а, соответствующей силе (Рр), зависимость
между нагрузкой и деформацией выражается прямой линией, т. е. на участ-
ке оа с увеличением нагрузки пропорциональ-
но растет и деформация (удлинение) образца.
Указанная зависимость носит название закона
прямой пропорциональное!.1.
Начиная с некоторого предела (точка а,
соответствующая силе Рр) прямо пропорцио-
нальная зависимость между ростом нагрузки
и деформацией нарушается: удлинение воз-
растает более интенсивно, чем растет на-
грузка.
Напряжение, при котором впервые отме-
чается нарушение прямо пропорциональной
зависимости между напряжением и удлине-
Рис. 2. Диаграмма рас-
тяжения. нием, называют пределом пропорциональности
(физическим).
Ввиду того, что упругие деформации не у всех металлов точно подчиня-
ются закону прямой пропорциональности, ГОСТ 1497—61 вводится понятие
об условном пределе пропорциональности (<тНц), который и определяется при
испытаниях.
Он вычисляется по формуле
(1)
10
где Раа—нагрузка (кГ), соответствующая точке диаграммной криво'й,
в которой отступление от линейной зависимости между напряже-
ниями и деформациями достигает величины, указанной выше;
[о — площадь первоначального поперечного сечения образца, мм2.
Пределом упругости (условным) сГо.оз называют напряжение,
при котором остаточное удлинение достигает 0,05% от длины участка образ-
ца, равного базе тензометра [8].
При наличии в стандартах или технических условиях на металлопродук-
цию особых указаний разрешается определение предела упругости (услов-
ного) и с меньшими (до 0,005%) допусками на величину остаточного
удлинения. Величина использованного допуска должна быть указана в обо-
значении, например о0,(и; Оо.оа-
Физическая сущность предела упругости заключается в следующем: если
при постепенном повышении нагрузки на образец, каждый раз вновь раз-
гружать его до нуля, то до предела упругости наблюдаемые деформации
исчезают, т. е. образец возвратится к своим первоначальным размерам.
Но, начиная с некоторой точки б, соответствующей силе Ре (рис. 2),
появляются остаточные (пластические) деформации, которые служат при-
знаком того, что предел упругости (физический) достигнут.
Условный предел упругости вычисляется по формуле
_	_ ^0,05
^0,05-^-
(2)
Механические свойства материалов
19
где Ро.05 — нагрузка (кГ), соответствующая такой точке диаграммной кривой,
в которой остаточные деформации впервые достигают величины
0,05% от длины участка образца, равного базе тензометра;
/о — площадь первоначального поперечного сечения образца, мм2.
Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорцио-
нальности, и точка б (рнс. 2) может находиться и выше и ниже точки а
иа диаграммной кривой, а также совпадать с точкой а.
В абсолютном значении разница между а0 05 и апц незначительна.
Пределом текучести (физическим) as называют наименьшее
напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения
нагрузки [8]. При автоматической записи кривой растяжения участок теку-
чести представляет зигзагообразную линию (рис. 2).
Величина предела текучести определяется по формуле
Ps
От = -г- ,	(3)
/о
где Рг—нагрузка (кГ), соответствующая такой точке диаграммной кривой
(точка в на рис. 2), в которой образец начинает деформироваться
без заметного увеличения нагрузки;
[о — площадь первоначального поперечного сечения образца, мм2.
Но не все металлы имеют при испытании на кривой растяжения ярко
выраженную площадку текучести. Крупнозернистые стали, стали с повышен-
ным содержанием углерода и большинство легированных сталей этой
площадки не имеют. Для них определяется условный предел текучести (а02),
т. е. то напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение
0,2% от первоначальной расчетной длины.
Пределом прочности при растяжении ( °в ) называют напря-
жение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению
образца.
Из рис. 2 видно, что н точке г диаграммы, соответствующей приложен-
ной силе Р/,, кривая растяжения достигает своего максимума. Напряжение
в материале, соответствующее указанному максимуму, равно пределу проч-
ности; оно может быть вычислено по формуле
где Р/, — нагрузка, соответствующая максимиму кривой растяжения, кГ;
fo — площадь первоначального поперечного сечения образца, мм.
Момент разрыва образца соответствует разрушающей нагрузке Рк
(рис. 2), которая по своей абсолютной величине меньше нагрузки Pt>,
определяющей предел прочности. Последнее является результатом того, что
в момент разрыва сечение образца уменьшается (на образце образуется
шейка). Это явление в ряде случаев имеет практическое значение при иссле-
довании причин разрушений конструкций и деталей.
Относительным удлинением после разрыва д называют
выраженное в процентах отношение приращения длины образца доведенно-
го до разрыва, к первоначальной длине образца [8]. При этом определение
удлинения производится на гладкой и ровной части образца, на размеры
сечения которой не отразились переходы от одного диаметра к другому.
Эту гладкую и ровную часть образца называют расчетной. На образце перед
испытанием расчетная длина отмечается кернами (рис. 3).
Относительное удлинение вычисляется по формуле
(5)
Л)
2*
20 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
где То— первоначальная расчетная длина образна, мм (рис. 3, а);
/1 — расчетная длина образца после разрыва, мм (рис. 3, б).
Относительным сужением после разрыва ip называют выра-
женное в процентах отношение уменьшения площади поперечного сечеиия
Расчетная длина £
Расчетная длани £,
Шейна
Рис. 3. Образец для испытания
на растяжение:
а - до испытания: б — после испы-
тания.

образца в месте разрыва к первоначальной площади его поперечного сече-
иия. Оно вычисляется по формуле
(fo-fi) • 100
h ’	(6)
где fo — начальная площадь поперечного сечения образца, мм2;
fi — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва (в шейке).
Л1Л12.
Относительное сужение, как и относительное удлинение, характеризует
пластичность материала, т. е. способность сохранять полностью или частично
деформацию, полученную под действием нагрузки после прекращения дей-
ствия последней.
Зависимость результатов испытания
от соотношения размеров испытуемых образцов
Цифровые величины всех указанных ранее свойств: пределов упругости,
текучести, прочности, пропорциональности, относительного сужения, относи-
тельного удлинения, за исключением последнего, зависят от качества испы-
тываемого материала и не зависят от формы и размеров образцов.
Цифровая величина относительного удлинения, наоборот, зависит от
отношения расчетной длины к диаметру, поэтому образцы для испытания
на растяжение должны изготовляться только стандартных форм и размеров.
Таблица 5
Таблица ориентировочного сравнения относительного удлинения образцов
с разными соотношениями расчетной длины и диаметра, %
510	^8	8s	ОД	S3,5	°2,5	810	^3	^5	S4	S3,5	52,5
8	8	10,0	10,5	11,0	12,5	19	19,5	23,0	25,0	25,0	30,5
9	9,0	11,0	11,5	12,5	14,5	20	20,5	24,0	26,0	27,5	32,0
10	10,5	12,0	13,5	13,5	16,0	21	22,0	25,0	27,0	29,0	34,0
11	10,5	13,0	14,5	15,0	17,5	22	23,0	26,0	29,0	30,5	35,0
12	12,5	14,0	15,5	16,5	19,0	23	24,0	27,0	30.0	32,5	37,0
13	13,5	14,0	17,0	18,0	21,0	24	25,0	28,0	31,5	33,5	38,5
14	14,5	17,0	18,0	19,5	22,5	25	26,0	30,0	33.0	34,5	40,0
15	15,5	18,0	19,5	20,5	24,0	26	27,0	31,0	34,0	36,0	42,0
16	16,5	19,0	21,0	22,0	25,5	27	28,0	32,0	35,5	37,5	—-
17	17,5	20,0	22,0	23,5	27,5	28	29,0	33,0	36,5	39,0	—•
18	18,5	22,0	23,5	25,0	29,0	—	—	—	—	—	—.
Механические свойства материалов
21
Обычно пользуются образцами с отношением расчетной длины к диамет-
ру, равным 10 или 5.
Относительное удлинение таких образцов обозначается дю и ds.
Иногда, в силу особых условий (недостаток металла н др.), пользуются
образцами с другими соотношениями.
Для этих случаев в табл. 5 приведены данные, позволяющие ориентиро-
вочно определять относительное удлинение образцов с разными соотноше-
ниями расчетных длин и диаметров сечений по результатам испытания
других образцов [15].
Образцы для испытания металлов на растяжение
Методы испытания металлов на растяжение, в том числе методы
изготовления образцов, форма образцов и размеры их установлены
ГОСТ 1497—61.
Для испытаний на растяжение применяются образцы с начальной рас-
четной длиной /о = 5,65 У fo или /о = 11,3 У" f0 диаметром от 3 мм и более
или толщиной от 0,5 мм и более.
Образцы с расчетной длиной /о = 5,65 У f0 именуются «короткими», а
образцы с /о =11,3	/ /о — «длинными», причем применение первых пред-
почтительнее.
Литые образцы и образцы из хрупких металлов допускается изготовлять
расчетной длиной /0 = 2,82 У f0.
При испытании в натуральном виде полуфабрикатов или изделий (ка-
танка, арматура и др.) допускается применение образцов с иной расчетной
длиной (условной), величина которой должна быть указана в соответствую-
щих стандартах или технических условиях на продукцию.
Для цилиндрических образцов в качестве основных применяются образ-
цы с диаметром do =10 мм и начальной расчетной длиной /о— 10-d0 и
I = ado. Образцы с расчетной длиной /0 = 5d0 именуются «короткими»,
а образцы /о = 10-do—«длинными».
Форма, размеры, допускаемые отклонения по размерам образцов должны
соответствовать ГОСТ 1497—61. (Четыре типа образцов из десяти, преду-
смотренных ГОСТ, приведены в табл. 6—11, на рнс. 4). Допускается, за
Таблица 6
Размеры (в мм) пропорциональных
цилиндрических образцов типа 1 (рис. 4, а)
:	Общие размеры						1о=Ю  do			Zo=5 do		
do ,	D	О1	^мин		112	№ об- разца	<0	1	№ об- разца	Zfl	1
25	45	28	25	12,5	25	1	250	275	1к	125	150
20	36	24	20	10,0	20	2	200	220	2к	100	120
15	28	18	15	7,5	15	3	150	165	Зк	75	90
10	20	13	10	5,0	10	4	100	ПО	4м	50	60
П|	эи м е	чан и	е. Прин	имать £	= 1 +	>Л + 2Л1	+ 2Й2.				
исключением арбитражных испытаний, применение пропорциональных образ-
цов других размеров с обязательным указанием толщины, ширины иля диа-
метра рабочей части в протоколе испытаний. Кратность образцов указы-
вается в технических условиях или стандартах на продукцию.
22 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Рабочая длина испытуемых образцов должна составлять:
а) для цилиндрических образцов — не менее /о + до:
б)	для плоских образцов — не менее 1п + — .
Таблица 7
Размеры (в лл) пропорциональных
цилиндрических образцов типа II (рис. 4, б)
Общие размеры						/о = Ю-		do	1о = 5  do		
do	D	Di	'’мин	Л1	Ла	№ об- разца	10	1	№ об- разца	<4	1
25	45	28	25	12,5	Q	5	250	270	5к	125	150
20	36	24	20	10,0	5	6	200	220	6к	100	120
15	28	18	15	7,5	4	7	150	165	7к	75	90
10	20	13	10	5,0	4	8	100	НО	8к	50	60
8	16	11	8	4,0	3	9	80	88	9к	40	48
6	13	7	6	4,0	3	10	60	66	Юн	30	36
4	11	8	4	4,0	2,5	11	40	44	11к	20	24
Примечание. Принимать £ = I 4- 2h +- 2hj 4- 2ftj и R - Иг.
Таблица 8
Размеры (в мм) пропорциональных
цилиндрических образцов типа III (рис. 4, в)
Общие размеры					1 = 10 • do			1 =: 5  с/ф		
do	D	Лмин	Л1		№ образца	1о		№ образца	1о	1
20	45	30	5	5	12	250	275	12к	125	150
20	34	25	5	5	13	2и0	220	13к	100	120
15	28	20	3	3	14	150	165	14к	75	90
10	16	10	3	3	15	100	ПО	15к	50	60
8	13	10	3	V	16	80	88	16к	40	48
6	12	10	2,5	1,5	17	60	66	17к	30	36
5	11	10	2,5	1,5	18	50	55	18к	25	30
4	9	8	2,5	1,5	19	40	44	19к	20	24
3 Пр	7 и м е ч а	7 н и е. Разм	2,5 Приннм еры (е	1,5 1ть L — мм) (ти	20 1 + 2Л + плоских па I, рис	30 >Л,. образц 4, г)	33 ЭВ с П	20к Т зловкой	15 а б л и	18 ца 9
	Общие	размеры		. '•> =	11,3 - Vfo		lo 3	5,65 • /0	
«4	*0	в	'"мни	№ образца	lo	t	№ образца	1о	1
25	30	40	100	49	310	325	49к	155	170
24	30	40	100	50	310	325	50к	15U	170
23	30	40	90	51	300	315	51к	150	165
22	30	40	90	52	290	305	52к	145	160
21	30	40	80	53	280	295	53к	140	155
Механические свойства материалов
23
Табл. 9 (окончание)
	Общие	размеры		1о = 11.3 У /0			1о =	5,65 • /	
«0	Ьо	В	^МИН	№ образца	1о	1	№ образца	<0	1
20	30	40	80	54	280	295	54к	140	155
19	30	40	80	55	270	285	55к	135	150
18	30	40	80	56	260	275	56к	130	140
17	30	40	80	57	250	265	57к	125	140
16	30	40	80	58	250	265	58 к	125	140
15	30	40	70	59	240	255	59к	120	135
14	30	40	70	60	230	245	60к	115	130
13	30	40	70	61	220	235	61к	НО	125
12	30	40	60	62	210	225	62к	105	120
И	30	40	60	63	210	225	63к	105	(25
10	30	40	60	64	200	215	64к	100	115
9	30	40	50	65	180	195	65к	90	105
Примечания: 1. Принимать L= l + 2h + 2hi. 2. Радиус сопряжения рабочей
части с головкой принимает 25—40 мм в зависимости от формы фрезы; при этом ftj при-
нимают 20—25 мм соответственно.
Для арбитражных испытаний рабочая длина образцов должна состав-
лять;
а)	для цилиндрических образцов — 4 + <4;
б)	для плоских образцов — /о Ч--- 
Места вырезки заготовок для образцов, количество их и направление
продольной оси образцов по отношению к загоотвке должны быть указаны
Рис. 4. Образцы для испытания на растяжение по
ГОСТ 1497—61:
а — цилиндрический тип I; б — цилиндрический тип II; в — ци-
линдрический тип III; г — плоский тип I.
в стандартах илн технических условиях на продукцию нли на методы отбора
проб.
Вырезка заготовок может производиться на металлорежущих станках,
ножницах, штампах, путем применения кислородной и анодно-механической
24 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
резки и др. Необходимо принимать меры предосторожности против возмож-
ного изменения свойств металла образцов вследствие нагрева или иаклепа.
При вырезке заготовок на ножницах, путем штамповки, кислородной и
других видов резки должны быть предусмотрены определенные припуски на
зону металла с измененными свойствами (величина припусков должна быть
указана в технических условиях на продукцию).
Таблица 10
Допускаемые отклонения (в мм)
в размерах диаметра рабочей
части цилиндрических образцов
Номинальный диаметр	Допускаемые отклонения по диаметру (±)	Допускаемая разность наибольшего и наименьшего диаметра
До 10	0,1	0,03
От 10 до 20	0,2	0,04
Свыше	0,25	0,00
При меч а ни е. Для литых 'обрабо-
танных образцов допускаемые отклонения
по диаметру удваивается.
Таблица 11
Допускаемые отклонения (в мм)
в размерах плоских образцов
по ширине рабочей части
Номиналь- ный размер	Допускаемые отклонения по ширине рабочей части (±)	Допускаемая разность наибольшей и наименьшей ширины рабо- чей части
10	0,2	0,05
15	0,2	0,10
20	0,5	0,15
30	0,5	0,20
Глубина резания прн окончательной обработке образцов ие должна
превышать 0,3 мм.
Сортовой прокат, литые образцы и готовые изделия, согласно указаниям
соответствующих технических условий на продукцию, могут испытываться
в натуральном виде без предварительной механической обработки с учетом
допусков, предусмотренных для указанных целей.
Плоские образцы должны сохранять поверхностный слой нетронутым.
Острые заусенцы иа гранях образцов должны быть удалены легкой запи-
ловкой с радиусом закругления ие более 1 мм; при наличии в соответствую-
щих технических условиях на продукцию особых указаний разрешается про-
ведение испытаний на образцах с обработанными поверхностями.
Из заготовок толщиной 10 мм и более могут изготовляться цилиндри-
ческие образцы.
Поверхность литых образцов должна соответствовать требованиям
поверхности для литых изделий.
Заготовки для образцов и образцы должны маркироваться номером
плавки, партии или условным индексом вне рабочей части.
Методика отбора проб (заготовок) под образцы для испытаний горяче-
катаной и холоднокатаной сталей, в том числе наиболее распространенных
сталей по ГОСТ 380—60 н ГОСТ 1050—60, определена ГОСТ 7564—55 (см.
стр. 51).
СТАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ
При сжатии образца зависимость между сжимающей силой и сокраще-
нием его длины изображается графически в виде кривой, в общих чертах
напоминающей кривую растяжения. Предел пропорциональности определя-
ется точкой кривой, где линия перестает быть прямой. Предел текучести
при сжатии выражается менее отчетливо, чем при растяжении.
Механические свойства материалов
25
Предел прочности (раздробления) прн сжатии выражается отчетливо
только для хрупких материалов (чугун, сталь), мягкие и пластичные метал-
лы (медь, железо) ие могут быть доведены до раздробления, так как им
свойственно большое изменение формы без признаков раздробления.
При испытании на сжатие определяются те же величины, что и при
испытании иа растяжение.
Предел прочности при сжатии определяется по формуле
р
'сж.макс „.	.
= -------- кГ/мм2,
/о
(7)
где /’сж.макс—наибольшая нагрузка сжатия, предшествующая разрушению
образца, кГ;
fo — площадь поперечного сечения образна до испытания, мм2.
Рис. 5. Схема испытания на сжатие:
1— головка испытательной машины; 2 —
плита испытательной машины; 3 — опора
с шаровой поверхностью; 4 — шаровая
поверхность; 5 — образец; 6 — опорная по-
душка.
Относительное укорочение е образца, выражаемое в процентах, опреде-
ляется по формуле
(Ло —Л) 100
t =------------ ,	(«>
ло
где ho — начальная высота образца, мм;
h — высота образца после испытания, мм.
Форма образца при испытании на сжатие имеет большее влияние на
результаты испытания, чем при растяжении. Одним из наиболее важных
требований, предъявляемых к образцам, является параллельность плоскостей,
соприкасающихся с зажимами, и правильное направление усилий при
испытании.
Отношение площади поперечного сечения fo к длине образца влияет ие
только иа результат относительного укорочения образца, но и на величину
разрушающего усилия.
Образцы для испытания на сжатие применяют^ [16] с отношением
'I — 1 (нормальный образец) и с отношением /< 1 (при опреде-
лении упругих свойств материалов).
Статические испытания на сжатие стальных образцов и образцов
цветных металлов производятся сравнительно редко, и соответствующего
стандарта на метод испытания, на форму, размеры и методы изготовления
таких образцов нет [17]. Испытание на сжатие производится преимуществен-
но при определении свойств чугунного литья.
Новые стандарты на приемку чугунного литья (ГОСТ 1412—54 и
7293—54) не требуют испытания на сжатие. В случае необходимости испы-
тание на сжатие образцов чугуна может производиться в соответствии с
ГОСТ 2055—43 «Отливки из серого н ковкого чугуна. Методы механических
испытаний».
При испытании образцов чугуна на сжатие определяют предел прочности
при сжатии, соответствующий условному напряжению при наибольшей на-
грузке, предшествующей разрушению образца.
'26 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Схема испытания на сжатие показана на рис. 5. Образцы изготовляются
из отдельно отлитых или прилитых к отливкам образцов, или же вырезаются
из отливок.
Способ отливки отдельных и приливных заготовок для образцов — вер-
тикальный или горизонтальный; для отливок, получаемых в металлических
формах, образцы должны вырезаться из готовых отливок.
Образцы для испытания на сжатие изготовляют цилиндрической формы
диаметром от 10 до 25 мм, соответственно средней толщине стенок отливок.
Высота образца принимается равной его диаметру (для производственных
испытаний) и трем диаметрам (для более точных испытаний). Поверхность
образцов должна быть гладкой, без рисок и следов резца. Торцы должны
быть плоскопараллельными и перпендикулярными к оси образца.
Нижняя и верхняя стальные закаленные опоры, между которыми
помещают испытуемый образец, должны иметь хорошо обработанные поверх-
ности; при этом верхняя опора, как это показано на рис. 5, должна иметь
шаровую поверхность с центром на плоской противоположной стороне опоры.
Во избежание эксцентричной нагрузки ось образца должна совпадать
с осью верхней шаровой опоры с точностью до 0,25 мм.
Испытание производится на любой испытательной машине, имеющей
относительную погрешность не более + 1 % и обеспечивающую скорость
подвижной опоры не более 2 мм/мин.
СТАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ НА ИЗГИБ
Общие положения
При испытании на изгиб образец
нагружают на середине сосредоточенной
устанавливают на двух опорах и
нагрузкой до разрушения (рнс. 6).
Для этого испытания может быть
использована любая машина, при-
меняемая для испытания на раз-
рыв — сжатие, со скоростью пе-
ремещения подвижной Головин не
более 0,1 мм/сек и с силой, доста-
точной для разрушения образца.
В результате испытания опре-
деляется наибольшее усилие,
необходимое для разрушения, и
Рис. 6. Схема испытания на изгиб, вычисляется предел прочности при
изгибе а также измеряется иаи-
большая стрела прогиба образца по середине пролета между опорами.
Предел прочности прн изгибе а® определяется по формуле
кг/мм\
где М — изгибающий момент в момент разрушения, кГ • мм-,
IF — момент сопротивления, мм3.
Наибольший изгибающий момент М определяется по формуле
Р  1в
М -------- кГ • мм,	(10)
4
где Р — сила, сосредоточенная по середине в момент разрушения (рис. 6), кГ;
I» — расстояние между опорами (рис. 6), мм.
Механические свойства материалов
27
Для цилиндрических образцов предел прочности при изгибе (кГ/мм1)
равен
где Р — сосредоточенная по середине сила в момент разрушения (рис. 6), кГ;
/о — расстояние между опорами (рис. 6), мм;
d — диаметр образца, мм.
Стрела прогиба f образца в момент разрушения определяется по кривой,
полученной на записывающем диаграммном приборе испытательной машины,
либо измеряется специальным прибором.
В последнем случае, если машина имеет постоянную скорость перемеще-
ния подвижной головки, стрела прогиба может быть определена по времени,
затраченному на испытание с момента приложения нагрузки до разрушения,
путем умножения скорости иа время.
Образцы для испытания чугуна на изгиб
Для деталей машин, изготовляемых отливкой из серого чугуна, наиболее
важной характеристикой прочности является сопротивление изгибу, так как
наибольшие напряжения наблюдаются на поверхности деталей и разрушение
последних происходит, как правило, при появлении изгиба.
Образцы испытывают в необработанном виде, так как при обточке
снимается наиболее прочный слой, что искажает результаты испытания,
разрешается только предварительное снятие неровностей поверхности
наждачным кругом или напильником.
Деформация чугунного образца в момент разрушения при изгибе явля-
ется упругой, примерно на 85% своей величины, поэтому измерение стрелы
прогиба образца является ценным критерием для суждения об упругих
свойствах чугуна в эксплуатационных условиях. Чем больше стрела прогиба,
тем более вязок и прочен чугун.
Согласно ГОСТ 1412—54 «Отливка из серого чугуна», испытанию на
изгиб должно быть подвергнуто три образца от партии отливок. Отливки
партии считаются годными, если соответствующее испытание выдержали
два образца.
Согласно ГОСТ 2055—43 «Отливки из серого и ковкого чугуна. Методы
Механических испытаний», при испытании на изгиб применяются цилиндри-
ческие образцы:
а)	размером 30 X 650 мм при расстоянии между опорами испытательной
машины 600 мм;
б)	размером 30 X 340 мм при расстоянии между опорами испытательной
машины 300 мм; -
в)	отклонение по диаметру образца в любом сечении не должно пре-
вышать + 1 мм; результаты испытаний рассчитываются с учетом отклонений.
В протоколе испытания обязательно должно быть указано расстояние
между опорами (300 или 600 мм).
Образцы, имеющие дефекты формы или поверхности (искривление,
раковины и т. д.), к испытанию не допускаются, а при обнаружении
внутренних дефектов в образце после его разрушения таковой может быть
заменен образцом нз числа запасных.
ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА УДАР
Общие положения
Испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб под действием
статической (т. е. медленно и постепенно возрастающей) нагрузки не всегда
в достаточной степени характеризует их свойства. При условии, если детали
28 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
будут подвергаться в процессе эксплуатации быстро возникающим напряже-
ниям и ударам, то испытания образцов статической нагрузкой не дадут
достаточных данных для суждения о склонности материалов к хрупкости,
о способности противостоять ударам.
Поэтому во многих технических условиях оговаривается необходимость
испытаний материалов на удар.
Наиболее распространенным методом испытания является испытание
на ударную вязкость.
Испытание производится на образцах с надрезом, что делается с целью
вызвать в них при нагрузке резкую неоднородность напряжений, затруднить
Рис. 7. Схема испытания для опре-
деления ударной вязкости.
пластическую деформацию и об-
легчить определение склонности
материала к переходу в хрупкое
состояние. Метод испытания и
размеры образцов установлены
ГОСТ 9454—60 «Метод определе-
ния ударной вязкости прн нор-
мальной температуре».
ГОСТ 9454—60 распростра-
няется на сталь, а также другие
металлы н сплавы, склонные к
переходу в хрупкое состояние под
влиянием понижения температу-
ры, наличия концентрации напря-
жений, увеличения абсолютных
размерив, увеличения скорости де-
формации и других факторов.
Ударная вязкость определяется работой, расходуемой для ударного
излома на копре (рис. 7) образца определенного типа, отнесенной к рабочей
площади сечения образца (в месте надреза).
Образцы для определения ударной вязкости
Величина ударной вязкости в большой степени зависит от формы образ-
ца и условий испытания.
При изготовлении образцов, в соответствии с ГОСТ 9454—60, необходимо
соблюдать следующие требования:
1.	Расположение по профилю и длине места вырезки проб (заготовок)
для образцов определяется в соответствии с ГОСТ 7564—55 (см. стр. 51)
и дополнительными требованиями стандартов или другой технической доку-
ментации на данный вид и материал изделия.
2.	Для определения ударной вязкости принимаются надрезанные по
середине длины образцы типов I, II, III, IV и V с размерами в соответствии
с рис. 8.
В качестве основного образца при определении ударной вязкости должен
приниматься образец типа I. Он должен приниматься и в тех случаях, когда
в стандарте или иной технической документации не указан тип образцов.
Допускается применять:
а)	при наличии технических обоснований и по соглашению сторон —
дополнительные типы образцов (предпочтительно образцы типов II, III, IV);
б)	для специальных целей — ненадрезанные образцы с размером 10 X
X Ю X 55 мм;
в)	в тех случаях, когда размеры сечения заготовки не позволяют выре-
зать образцы типа I, — образец типа V.
Рекомендуется при определении ударной вязкости на образцах типов II,
III и IV проводить параллельно определение ударной вязкости на образцах
типа I.
Механические свойства материалов
29
3.	Результаты испытаний образцов уменьшенного сечения, а также
образцов без надреза, должны сравниваться только с результатами испыта-
ний образцов таких же размеров. Для отдельных марок сталей могут быть
экспериментально установлены частные переводные коэффициенты с удар-
Тип II
Н-	V
Рис. 8. Стандартные образцы для определения
ударной вязкости.
— 55 ±0,6
WJ____
ной вязкости, полученной иа образцах типа V, иа ударную вязкость образ-
цов типа I.
Не существует общего метода для перевода путем пересчета результа-
тов, полученных при определении ударной вязкости на образцах одного
типа, на результаты, получаемые на образцах другого типа.
4.	Ударная вязкость, определенная на образцах с указанными на рис. 8
надрезами, условно обозначается в соответствии с табл. 12.
5.	Вырезка заготовок для образцов, как правило, производится на
металлорежущих станках. При вырезке другими способами должны быть
30 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 12
Обозначение показателен ударной вязкости
при различных типах образцов
Тип образца	Характеристика образна		Обозначение показателя ударной вязкости
	габаритный  размер	надрез	
I (основной)	10ХЮХ55	Полукруглый глубиной 2 мм	«к
II	10X10X55	Полукруглый глубиной 3 мм	йкз
III	10хЮх55	Полукруглый глубиной 5 мм	Ок 5
IV	10X10X55	Треугольный с углом 45°, радиусом 0,25 мм	Ок45°
V	10X5X55	Полукруглый глубиной 2 мм	(7КТ
Примечание. Указанные в таблице обозначения относятся
к данным испытания на копре с энергией 30 кГм‘, при испытании на
других копрах обозначение ударной вязкости дополняется индексом
энергии копра, при которой производилось испытание. Например,
при испытании на копре с энергией удаоа в 15 кГи упяпняя вяз-
кость обозначается через
— для образцов
л ,, _
к/ 1 5
основного типа,
а о—для образцов II типа, а	—для образцов Ш типа,
ко/1 о	ко/15
соблюдены условия ГОСТ 7564—55 в части, гарантирующей от влияния
нагрева от кислородной резки и наклепа при резке на ножницах (см.
стр. 51).	*
Рекомендуется окончательная обработка образцов на плоскошлифоваль-
ных станках (для арбитражных испытаний такая обработка обязательна).
Надрез производится на сверлильных, фрезерных или заточных станках.
На поверхности надреза не должно быть рисок, видимых без применения
оптических приборов. Допускается дополнительная обработка (доводка,
шлифовка) дна надреза. При изготовлении надреза не допускается нагрев
образца, влияющий на механические свойства металла.
Если для испытания применяется термически обработанный образец,
термообработка должна быть произведена до изготовления надреза (при
отсутствии других указаний в стандартах или иной технической документа-
ции на материал или изделия).
6.	Не должны быть допущены к испытанию образцы:
а)	со следами обработки на поверхности надреза в виде поперечных
рисок;
б)	с искривлениями, закалочными и другими трещинами;
в)	с заусеницами на ребрах.
7.	Маркировка образца производится на торцах, или на боковых сторо-
нах, или на противоположной надрезу стороне, не далее 15 мм от конца,
но не на опорной поверхности.
ИСПЫТАНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ
Понятие об усталости металлов
Большинство деталей механического оборудования в процессе работы
подвергаются действию переменных нагрузок, вызывающих переменные
напряжения, т. е. напряжения, периодически изменяющиеся во время
Механические свойства материалов
31
работы. Установлено, что части машин и конструкций, подвергающиеся
длительное время переменным напряжениям, могут разрушиться внезапно
без заметных остаточных деформаций при напряжениях, значительно мень-
ших предела прочности, что объясняется усталостью металлов.
Определяя термин «усталость металлов», нужно отметить следующее:
1) длительное действие переменных напряжений не изменяет механиче-
ских свойств и структуры металлов, не делает его более хрупким;
2) если переменные напряжения превосходят определенную величину,
установленную для данного металла, то после некоторого числа изменений
напряжений" в металле появляется трещина; эта трещина называется
усталостной, а явление снижения прочности, как следствие образования
трещины, — явлением усталости.
Трещина усталости обычно появляется в местах наибольших напряже-
ний, в частности, в местах концентрации напряжений (рис. 1).
Образовавшаяся трещина сначала очень маленькая, невидимая невоору-
женным глазом, постепенно увеличивается. Когда усталостная трещина
достигнет величины, заметно ослабляющей сечение детали, происходит
внезапный излом.
Терминология явлений усталости
Переменные напряжения в деталях оборудования изменяются между
двумя крайними значениями, между наибольшим
Переход от максимального к минимальному на-
пряжению и наоборот носит циклический ха-
рактер.
Циклом называют замкнутую однократную
смену напряжений, проходящих непрерывный ряд
значений (рис. 9, 10, 11).
Число изменений нагрузки (число циклов) в
секунду называют частотой изменения напря-
жений.
Алгебраическую полусумму наибольшего и
наименьшего напряжений цикла называют сред-
ним напряжением цикла и обозначают аСр
(для нормальных напряжений) и ~Ср (для каса-
тельных напряжений). Среднее напряжение вычис-
ляется по формулам:
°макс + ’мин .	тмакс + хмин ,,п
аср= ------’ тср = --------------Z----- -(12,13)
®макс и наименьшим ^мин*
Рис. 9. Схема асиммет-
ричного знакопостоян-
ного цикла.
Абсолютную величину алгебраической разности наибольшего и наимень-
шего напряжений цикла называют интервалом (размахом) напряже-
ний цикла.
Половину интервала напряжений называют амплитудой цикла
и обозначают аа (для нормальных напряжений) и та (для касательных
напряжений). Амплитуда равна
°макс ®иин .	хмакс хмии	... . г
°а =------------ ,	т3=.-------------- .	(14,1о>
Коэффициентом асимметрии (или коэффициентом амплитуды) цикла
называют отношение наименьшего напряжения к наибольшему, взятому
с алгебраическим знаком
, ’мин .	, ХМИН	/|г
k —-------, k ------------ •	(16,171
’макс	хмаКс
32 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
При определении знака напряжений принято считать:
а) напряжение растяжения — положительным, напряжение сжатия —
отрицательным;
б) знак в случае касательных напряжений принимают условно: напря-
жение, направленное в одну сторону, считают положительным, направлен-
ное в другую — отрицательным.
Циклы напряжений разделяют на симметричный и асимметричный.
Асимметричным (рис. 9) называют цикл с неодинаковыми по
величине наибольшими и наименьшими напряжениями. Он может быть
в зависимости от характера нагрузки как знакопеременным, так и знако-
постоянным (на рис. 9 в качестве примера приведен знакопостоянный цикл).
Рис. 10. Схема симметрия
ного цикла.
—Цим
Рис. 11. Схема пульсирующего
. цикла.

Симметричным (рнс. 10) называют цикл, имеющий наибольшие
и наименьшие напряжения, одинаковые по величине, но противоположные
по знаку, т. е. коэффициент асимметрии k — —1.
Пульсирующий цикл (рис. 11)—разновидность асимметрич-
ного цикла, когда одно из предельных значений напряжений равно нулю
(коэффициент асимметрии А = 0).
Предел выносливости (усталости) при симметричных циклах,
обозначаемый н t_i, — наибольшее напряжение симметричного цикла
с максимальной амплитудой, допускающей повторение цикла без разрушения
образца N раз, где N — заданное техническими условиями большое число
(например: 10s, 107, 108).
Примечание. Слова «при симметричных циклах» добавляются лишь в случае
противопоставления «асимметричным циклам».
Предел выносливости (усталости) при асимметричных циклах,
обозначаемый <т_к и х__к (где k — коэффициент асимметрии), — наибольшее
напряжение асимметричного цикла с максимальной амплитудой, допускаю-
щей повторение цикла без разрушения образца W раз, где Л' — заданное
техническими условиями большое число (например: 10е, 107, 108).
Определение предела усталости и образцы для испытания
При расчете деталей оборудования и конструкций, подвергающихся
действию переменных напряжений, основной характеристикой прочности
материала является предел усталости (выносливости). Данный показатель
механических свойств является основным как при конструировании машин,
так н в процессе их эксплуатации (при усовершенствовании агрегатов, при
анализе аварий и т. п.). В задачу испытания металлов на усталость входит
Механические свойства материалов
33
определение пределов усталости и выявление влияния на их величину ряда
факторов.
Хотя для конструкторов, технологов и ремонтников знание предела
усталости при различных видах знакопеременных нагрузок (изгиб, кручение,
растяжение, сжатие) и имеет большое значение, тем не менее наибольшее
распространение получил только
метод определения предела уста-
лости изгибающей нагрузкой, так
как он наиболее прост в отноше-
нии применяемых испытательных
машин. Метод этого испытания
рекомендуется ГОСТ 2860—45
«Метод определения предела вы-
носливости (усталости)».
Согласно ГОСТ, испытание
производят при симметричном
цикле (рис. 10), как наиболее
опасном, и вследствие этого
значение.
Рис. 12. Схема закрепления образ-
ца одним концом при испытании
на усталость.
наибольшее практическое
представляющем
Рис. 13. Стандартные образцы для испытания на усталость при одном
п(п	<t>d	
/	В ±0,0!	9j5i0,0Z
г	IQ-Ofll	li^±O,OB
закрепленном конце:
а — гладкий образец; б — образец с надрезом и форма надреза.
При определении предела усталости испытывается не менее шести
образцов, которые должны быть изготовлены по форме и с соблюдением
размеров, указанных в ГОСТ 2860—45.
Схема одного из распространенных методов испытаний показана иа
рис. 12. Как видно из рисунка, образец имеет головку, служащую дл:<
3 п. г. Львовский
34 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
закрепления одного конца образца в патроне испытательной машины.
На другой конец надевают шарикоподшипник, к которому с помощью под-
весок подвешивают грузы, создающие изгибающий момент.
Форма и размеры одного из стандартных образцов для испытания на
усталость показаны на рис. 13. Образец может быть изготовлен как без
надреза, так и с надрезом, в зависимости от целей испытания. Особенно
тщательно должен быть сделан переход от утолщенной головки к рабочей
части образца, так как незначительные неровности или отступления от раз-
меров могут исказить результаты испытания.
Образцы должны быть шлифованными. Припуск на шлифовку прини-
мается равным: 0,3 л:л1 для закаленных и 0,5 мм— для нормализованных
образцов. Отклонение от заданного диаметра образцов не должно превы-
шать 0,1 мм. Конусность образца (уменьшение диаметра рабочей части от
галтели к середине) должна быть не более 0,005 мм.
Таблица 1‘
Предел усталости и другие механические свойства стали и чугуна
	Механические свойства, кГ1мм*						
Марка стали	а		с11	-	„и	„Р .	
или чугуна			Т		— I		
				не менее			
10	34	21	22	11	16	13	8
15	37	22	24	12	17	13,5	8/
20	41	25	26	13	18	15	10
25	44	26	29	14	19	16	11
30	48	29	31	15,5	20	17	12
35	52	31	34	17	21,5	18	13
40	57	32	36	18	23	19	14
45	60	34	38	19	25	21	15
50	63	35	41	20	27	22	16
45Г2	70	41	48	24	34	28	18
60Г	70	38	40	20	30	25	15
20Х	80	60	61	33	35	27	21
40Х	100	80	83	39	40	29	24
20ХН	80	60	67	36	33	25	20
ЗОХ.МА	95	75	84	45	47	31	.25
12ХНЗА	95	70	67	40	33	25	20
20ХНЗА	95	75	78	42	38	29	23
18ХНВА	115	85	88	48	40	30	24
СЧ12—28	12	—	—	——	14	9	10,5
СЧ 15—32	15	—			16	10	12
СЧ18—36	18		—	—	18	12	13,5
СЧ21—40	21	—	—	—	21	14	15
СЧ24—44	24	—	—	—	22	15	16
СЧ28—48	28		—	—	24	16	18
СЧ32—52	32		—	—	26	18	20
Примечания. 1. Приведенные в таблице данные ав и чт приняты по ГОСТ, ос-
тальные величины по технической литературе [201.
2. Дтя углеродистой стали обыкновенного качества предел усталости при изгибе
при симметричном цикле J ) MOJKHO принять: для ст. 2—17 кГ/мм^; для ст. 3—1 £•
к Г/ мм*; для ст. 4—19 к/'/.м.и-; для ст. 5—21,5 кГ/мм*; для ст. 6—23 кГ/мм2.
Механические свойства материалов
35
Опытами установлено [19], что если стальной образец не разрушился
после перенесенных им 10 млн. циклов, то он может без разрушения пере-
нести и бесконечно большое число циклов. Образец же из цветных металлов
после 10 млн. циклов может сломаться при той же нагрузке при большем
числе циклов.
По ГОСТ 2860—45 рекомендуется определять предел усталости сталь-
ных образцов на базе 5 млн. циклов, а легких литейных сплавов — на базе
20 млн. циклов. При этом для сталей, вновь применяемых или предназна-
ченных для изготовления деталей, длительность работы которых в условиях
эксплуатации может значительно превышать 5 млн. циклов, база испытаний,
может быть увеличена до 10 млн. циклов.
Для испытания изгибающей нагрузкой методом вращения образцов,
закрепленных одним концом, имеется ряд машин, которые различаются
между собой устройством для крепления образцов, способом нагружения
и т. п. Число оборотов этих машин 2SOO—3000 в минуту. Одной из распро-
страненных, серийно изготовляемой машиной, является машина типа УКИ-10.
Конструкцией ее предусматривается немедленное прекращение вращения
шпинделя при разрушении образца, что одновременно отмечается зажига-
нием сигнальной лампочки.
На основании большого числа испытаний сталей [19] установлены сле-
дующие приближенные зависимости между пределом усталости при изгибе
и пределами усталости при других видах деформации:
= 0,7 •	;	(18}
<Р1 = 0,58 • clj ,	(19)
где а—"—предел усталости на изгиб при симметричном цикле, кГ/мм2',
— предел усталости на растяжение при симметричном цикле, кГ/мм2,
— предел усталости на кручение при симметричном цикле, кГ/мм2.
Для приближенной оценки пределов усталости сталей и чугунов можно
пользоваться диаграммами, приведенными на рис. 14 и 15, а также табл. 13.
ИСПЫТАНИЕ ТВЕРДОСТИ
По твердости металла судят о его обрабатываемости, сопротивляемости
износу, режущей способности и т. п. Твердость характеризует механические
свойства металла; для отдельных материалов, например для стали, твер-
дость увязывается с прочностью даже при помощи формул. Последнее
обстоятельство является чрезвычайно важным, дающим возможность в
цеховой обстановке с достаточной для практики точностью производить
подбор материалов для деталей по показаниям твердости.
Поэтому приборы для испытания твердости являются необходимыми
для каждого механического, термического и литейного цеха.
Испытание твердости производится методом царапания, методом вдав-
ливания статической нагрузкой, методом вдавливания динамической нагруз-
кой, методом удара
Метод испытания царапанием
Метод царапания заключается в определении сравнительной твердости
путем нанесения царапин на испытуемом материале материалами с норми-
рованной твердостью. По шкале Мооса твердость материалов разбивается
на 10 групп, причем самым мягким считается тальк, твердость которого при-
3*
Рис. 14. Зависимость пределов усталости сталей от
предела прочности [11]:
/ — нелегированные стали; 2 — марганцовистые стали; 3 —
никелевые стали; 4 — хромистые стали; 5 — хромоникелевые
стали; 1—6 — полированные образцы; Г—6" — образцы с
надрезом
О /О 2030 005060 70 8030 /00 6Q /20/30/00 -
Предел прочности кГ/ля1
Рис. 15. Сравнительная диаграмма пределов
усталости образцов стали, серого и ковкого
чугуна в зависимости от предела прочности [11]:
А — изгиб с симметричными циклами стали; Б — кру-
чение с симметричными циклами стали; Л' — изгиб
с симметричными циклами серого чугуна; А"— изгиб
с симметричными циклами легированного чугуна;
В — кручение с симметричными циклами серого чугу-
на; В' — кручение с симметричными циклами ковкого
чугуна.
Механические свойства материалов
37
нята за единицу, а самым твердым — алмаз, твердость которого принята за
10 (табл. 14). Условное обозначение твердости по шкале Мооса Нц.
Т аб лица 14
Твердость по шкале Мооса
.Материал	Твердость	Материал	Твердость
Минера л ы	
Тальк			1,0
Каменная соль (гипс)	2,0
Известковый шпат ....	3,0
Плавиковый шпат ....	4,0
Апатит 	•	.	5,0
Полевой шпат (ортоклаз) .	6,0
Кварц 		7,0
Топаз			8,0
Корунд 		9,0
Алмаз 		10,0
Металлы	
Цезий ...			0,2
Натрий		0,4
Калий 		0,5
Свинец	.  		1.5
Олово 		1,8
Висмут 		1,9
Кадмий 		2,0
Кальций 		2,3
Церий 		2,5
Золото . . 		2,5
Цинк		2,5
Магний 		2,6
Серебро 		2,7
Алюминий 		2,9
Сурьма . .  . . •	•	3,0
Медь		3,0
Мышьяк		3,5
Железо 		4,0
Палладий 		4,0
Платина		4,3
Никель		5,0
Марганец		6,0
Молибден		6,0
Кремний 		6—7
Иридий 		6,5
Вольфрам 		6,5—7,5
Осмий . 		7,0
Тантал		7,0
Хром		9,0
Бор		9,5
Метод определения твердости по Бринелю
Определение твердости по Бринелю, т. е. методом вдавливания шарика
статической нагрузкой, стандартизовано ГОСТ 9012—59 [12]. Этот стандарт
распространяется на измерение твердости черных и цветных металлов и
сплавов с твердостью от 8 до 450 единиц при температуре 20+10° С.
Основные определения и обозначения. При измерении
твердости по Бринелю стальной шарик диаметром D вдавливается в ис-
пытуемый образец (изделие) под действием нагрузки Р, приложенной в
течение определенного времени. После удаления нагрузки измеряется ди-
аметр отпечатка d, оставшийся на поверхности образца (рис. 16).
Твердость по Бринелю (НВ) определяется по формуле:
2Р
НВ = ---------------	(	(20)
т„ D \D — ]/о2 — d2
где Р— нагрузка, кГ;
D — диаметр шарика, мм;
d — диаметр отпечатка, мм.
Обозначение твердости производится символом НВ с индексами в со-
ответствии с табл. 4.
38 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Шарик, показавшим после
’превышающую установленный
При измерении твердости в отношении нагрузки должны быть соблю-
дены следующие условия: плавное возрастание нагрузки до необходимого
значения Р; поддержание постоянства приложенной нагрузки Р в течение
установленного времени; приложение нагрузки Р перпендикулярно к по-
верхности образца или изделия; допустимая относительная погрешность на-
грузки Р не должна превышать + 1%.
Применяемые при измерении твердости по БринеЛ!о шарики должны
соответствовать следующим требованиям:
а)	материал для шариков — термически обработанная сталь с твер-
достью не менее 850 HV;
б)	диаметры применяемых шариков — 2,5; 5,0; 10,0 л.ч;
в)	допускаемые отклонения диаметров шариков не должны превышать
норм,ГОСТ 9012—59.
измерения твердости остаточную деформацию,
допуск по размеру, или какой-либо поверх-
ностный дефект, заменяется другим, а со-
ответствующее измерение считается недей-
ствительным. Шарик должен иметь класс
чистоты поверхности не ниже 12 по ГОСТ
2789—51 и не иметь поверхностных де-
фектов, видимых с помощью лупы при
5-кратном увеличении.
Поверхность испытуемого образца об-
рабатывается в виде плоскости так, чтобы
края отпечатка были достаточно отчетли-
вы для измерения его диаметра с требуе-
мой точностью. Поверхность образца долж-
на быть свободна от окалины и других
посторонних веществ.
При подготовке поверхности испытуе-
мого образца необходимо принять меры
предосторожности против возможного из-
менения твердости испытуемого образца
вследствие нагрева или наклепа поверхности в результате механической
обработки.
Опорные поверхности образца и столика прибора должны быть очищены
от посторонних веществ.
При применении специальных подставок необходимо применять меры
предотвращения прогиба образца во время определения твердости.
Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее
10-кратной глубины отпечатка (по соглашению сторон допускается произво-
дить измерение твердости по Бринелю с минимальной толщиной испытуемого
образца не менее 8-кратной глубины отпечатка).
При известной твердости по Бринелю примерная глубина отпечатка h
(мм) -определяется по следующей формуле (рис. 16):
Рис.
НИЯ
16. Схема определе-
твердости при вдав-
ливании шарика.
К тс DHB
(2!)
где Р — нагрузка испытательного прибора, кГ;
D — диаметр шарика, мм;
НВ — число твердости по Бринелю, кГ/мм2.
На обратной стороне испытуемого образца после измерения твердости не
должно быть заметно следов деформации.
При выборе диаметра шарика D, нагрузки Р, продолжительности вы-
держки под нагрузкой и минимальной толщины испытуемого образца сле-
дует руководствоваться табл. 15. .
Механические свойства материалов
39
Таблица 15
Выбор диаметра шарика и величины нагрузки
в зависимости от твердости и толщины испытуемого образца
Материал	Интервал твердости в числах твердости Бринеля	Толщина испытуе- мого образца мм	Соотношение между нагруз- кой Р и диа- метром шари- ка D	Диа- метр шарика мм	На- грузка Р, кГ	Вы- держка под на- груз- кой сек.
Черные металлы . .	140—450	6-3 4—2 Менее 2	Р=М  D2	10,0 5,0 2,5	3000 750 187,5	10
То же		Менее 140	Более 6 6-3 Менее 3	Р=10 . D2	10,0 5,0 2,5	1000 250 62,5	 10
Цветные металлы . .	Более 130	6—3 4-2 Менее 2	Р=30 • D3	10,0 5,0 2,5	3000 750 187,5	30
Т< > же		35—130	9-6 6-3 Менее 3	Р=10 • D2	10,0 5,0 2,5	1000 250 62,5	30
То же		8—35	Более 6 6—3 Менее 3	Р=2,5 • D’-	10,0 5,0 2,5	250 62,6 15,6	60
Измерение твердости. Расстояние от центра отпечатка до
края образца должно быть не менее чем 2,5d, а расстояние между центрами
двух соседних отпечатков — не менее 4,0d (при твердости НВ меньше 35
указанные расстояния должны быть соответственно не менее 3,0d н 6,(И).
При измерении твердости на образцах или деталях с криволинейной
поверхностью длина и ширина подготовленной плоскости должна составлять
не менее: при Д = 10,0 мм — 20,0 мм; при 0 = 5,0 мм—10,0 мм и при
О -= 2,5 мм — 5,0 мм.
Измерение необходимо производить таким образом, чтобы результаты
его не были искажены явлениями вспучивания краев образца (изделия).
Диаметры отпечатков d должны находиться в пределах:
0,2 • D < d < 0,6 • D.
В случае несоблюдения этого условия испытание признается недействи-
тельным, и должно быть повторено с применением соответствующей нагрузки.
Диаметр отпечатка измеряется с помощью отсчетных микроскопов, по-
грешность которых не должна превышать +0.01 мм на одно наименование
деления шкалы и + 0,02 мм на всю шкалу. Диаметр отпечатка измеряется
в двух взаимноперпендикулярных направлениях и определяется как среднее
арифметическое из двух измерений. Разность измерений диаметров одного
отпечатка не должна превышать 2% от меньшего из них.
Твердость по Бринелю (НВ) определяется по формуле (20) или по
таблицам, приложенным к ГОСТ 9012—59 [12].
Метод определения твердости по Роквеллу
Определение твердости металла по способу Роквелла производится
вдавливанием в испытуемый образец алмазного конуса или стального шари-
ка под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок—предва-
рительной и общей. Разность глубин, на которые проникает алмазный конус
40 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
или стальной шарик под действием двух последовательно приложенных
нагрузок, характеризует твердость испытуемого металла.
Величины твердости по Роквеллу не имеют общего точного метода пе-
ревода их на другие величины твердости или прочности при растяжении.
Поэтому следует избегать таких переводов, за исключением частных случаев,
когда благодаря сравнительным испытаниям имеются основания для пере-
вода.
ГОСТ 9013—59, распространяющийся на метод измерения твердости по
Роквеллу черных и цветных металлов и сплавов по шкалам А, В, С при
температуре 20 + 10° С, устанавливает нижеследующие требования испы-
таний.
Основные определения и обозначения. При измерении
твердости металлов по Роквеллу наконечник стандартного типа (алмазный
Рис. 17. Положение индикатора при определении твердости с пред-
варительным нагружением (Ро— предварительная нагрузка; Pi —
основная нагрузка).
конус или стальной шарик) вдавливается в испытуемый образец(изделие)
под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок — предвари-
тельной Рп и общей Р, которая равна сумме предварительной Ро и основной
Pi нагрузок, т. е. Р = Рп + Pi (рис. 17).
Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. За единицу
твердости принята величина, соответствующая осевому перемещению нако-
нечника на 0,002 мм.
Числа твердости по Роквеллу HR выражаются формулами:
а)	при измерении по шкалам А и С:
HR = 100—<?;
б)	при измерении по шкале В:
HR = 130 - е.
Величина е определяется по формуле:
h — ha
0,002 ’
(22)
где Ло — глубина вдавливания наконечника в испытуемый образец под дей-
ствием предварительной нагрузки Ро (рис. 17, //);
h — глубина вдавливания наконечника в испытуемый образец под дей-
ствием общей нагрузки Р, измеренная после снятия основной
нагрузки Pi, с оставлением предварительной нагрузки Р„
(рис. 17, IV).
Механические свойства материалов
41
Измерение твердости по шкалам А и С производится путем вдавливания
в испытуемый образец алмазного конического наконечника под действием
двух последовательно прилагаемых нагрузок:
а)	при измерении по шкале А; Рп—\П кГ; Pi = 50 кГ; Р= 10 4-50 =
= 60 кГ;
б)	при измерении по шкале С: Ро— 10 кГ; Pi = 140 кГ; Р = 10 + 140 =
= 150 кГ.
Измерение твердости по шкале В производится путем вдавливания в
испытуемый образец стального шарика под действием двух последовательно
прилагаемых нагрузок: Ро= 10 кГ; Pi — 90 кГ; Р = 10 + 90 = 100 кГ.
Пределы измерения твердости по шкалам А, В, С, в соответствии с
ГОСТ 9013—59, указаны в табл. 16.
Таблица 16
Пределы измерения твердости по шкалам
Обозначения		Пределы измере- ния в единицах твеодостн по Р.квсллу HR	Соответствующие приближенные зна- чения ч.^сел твер- дости, измеренных алмазной пирамидой по Викерсу Н\
шкалы	чисел твердости		
в	HRB	25—100	60 - 240
с	HRC	20—67	240—900
А	HRA	70-85	390 -900
Обозначение твердости по Роквеллу производится символами в соответ-
ствии с табл. 4.
Условия измерения твердости. Прн измерении твердости
по Роквеллу допускаются отклонения от нормального значения:
а)	по величине предварительной нагрузки Рп не более + 0,2 кГ;
б)	по величине основной Pi и общей Р нагрузок не более + 0,5%•
Применяемый при измерении твердости по Роквеллу алмазный кони-
ческий наконечник должен иметь образующий угол при вершине а= 120° +
±30' и закругленную вершину с радиусом сферы р = 0,200 + 0,005 мм;
для эталонный испытаний — 0,200 + 0,002 мм. Отклонение оси конуса от оси
оправки не должно превышать ЗОЛ Поверхность конуса должна переходить
по касательной в поверхность сферы.
Поверхность алмазного конуса на протяжении 0.3 мм от вершины, счи-
тая по его оси, должна быть тщательно отполирована и свободна от трещин
и других поверхностных дефектов, видимых прн 30-кратном увеличении.
Конус должен быть прочно заделан в оправке.
Применяемые при измерении твердости по Роквеллу шарики должны
соответствовать следующим требованиям:
а)	материал для шариков — термически обработанная сталь с твер-
достью ие менее 850 HV;
б)	диаметр шарика 1,588 мм;
в)	диаметр шарика в любом направлении не должен отличаться от но-
минального более чем на +0,001 мм; если шарик после измерения твердости
имеет остаточную деформацию, превышающую указанный допуск по раз-
меру, или какой-либо поверхностный дефект, то он заменяется другим, а
соответствующее измерение считается недействительным.
г)	шарик должен иметь класс чистоты поверхности не ниже 12 по ГОСТ
2789—59.
Поверхность испытуемого образца должна быть соответствующим об-
разом подготовлена и свободна от окалины и других посторонних веществ,
не должна иметь трещии, выбоин и т. п.
42 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Испытуемый образец должен лежать
могло произойти его смещение во время
Таблица 17
Примерная минимальная толщина
образца при испытании
Шкала	Число	j твердости । по Роквеллу	Минимальная толщина образца, мм
А	70	0,7
А	80	0,5
А	90	0,4
В	25	2,0
В	30	1,9
в	40	1,7
в	50	1,5
в	60	1,3
в	70	1,2
в	80	1,0
в	90	0,8
в	100	0,7
с	20	1,5
с	30	.	1,3
С'	40	! 2
с	50	1,0
с	60	0,8
с	67	6,7
При подготовке поверхности испытуемого образца необходимо принять
меры предосторожности против возможного изменения твердости испы-
туемого образца вследствие нагрева или наклепа поверхности в результате
механической обработки. Опорные поверхности образца и столика прибора
должны быть очищены от посторонних веществ.
на подставке устойчиво, чтобы не
измерения твердости. При приме-
нении специальных подставок не-
обходимо принимать меры для
предотвращения прогиба образца
во время измерения твердости.
Применяемые подставки должны
иметь твердость по контактной
плоскости не менее 50 HRC.
При измерении твердости
должна быть обеспечена перпен-
дикулярность приложения дейст-
вующего усилия к поверхности
образца или подготовленного уча-
стка изделия.
Не допускаются случаи кон-
такта наконечника с поверхностью
опорных столиков.
Измерение твердости по Рок-
веллу производится на образцах
с плоской н криволинейной по-
верхностями. При измерении твер-
дости на образцах с криволиней-
ной поверхностью радиус кривиз-
ны последней должен быть не
менее 15 мм.
Прн измерении твердости на
образцах с радиусом кривизны
менее 15 мм числа твердости
имеют относительное значение —
для сравнения твердости образ-
цов с одинаковой кривизной испытуемой поверхности.
Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не меньше
восьмикратной глубины внедрения наконечника после снятия основной на-
грузки Pt. На обратной стороне испытуемого образца после измерения
твердости не должно быть заметно следов деформации. Примерная мини-
мальная толщина испытуемого образца в зависимости от ожидаемой твер-
дости указана в табл. 17.
Измерение твердости. Расстояние между центрами двух со-
седних отпечатков или расстояние от центра какого-либо отпечатка до края
образца должны быть не менее 3,0 т.н (в отдельных случаях, по соглаше-
нию сторон, расстояния могут быть уменьшены).
При приложении предварительной нагрузки Ро (рис. 17) образец дол-
жен перемещаться только в одном направлении, сближаясь при этом с наконеч-
ником.
Если по приложении предварительной нагрузки Ро величина ее ока-
залась выходящей за пределы допуска, что в рычажных твердомерах соот-
ветствует отклонению стрелки индикатора от вертикального положения
более чем на 5 делений шкалы, то предварительная нагрузка должна быть
снята, а измерение твердости произведено в другой точке образца.
В рычажных твердомерах точная установка стрелки индикатора в на-
чальное положение производится вращением шкалы индикатора.
Механические свойства материалов
•13
После приложения предварительной нагрузки Ро плавно прикладывается
основная нагрузка Р, (рис, 17, ///). Скорость приложения последней огра-
ничивается условием, что при холостом ходе под нагрузкой Р= 100 кГ
время перемещения грузового рычага прибора должно составлять 3 -6 сек.
В отдельных случаях, по соглашению сторон, при твердости испытуемых
металлов выше 50HRC, время перемещения грузового рычага прибора мо-
жет быть меньше 3 сек.
Основная нагрузка Pi снимается плавно через 1—3 сек. после резкого
замедления движения стрелки индикатора.
В случае измерения твердости металлов, проявляющих склонность к
значительному7 пластическому течению под действием общей нагрузки Р, до-
пускается измерение твердости с удлиненной выдержкой, равной 10; 30 нли
60 сек.
При записи результатов измерения твердости должна быть указана
примененная выдержка.
Отсчет результатов измерения твердости по шкале индикатора произво-
дится при продолжающемся действии на наконечник предварительной на-
грузки Ро (рис. 17, IV).
Отсчет результатов измерения твердости производится в целых делениях
шкалы индикатора. Точность отсчета по индикатору должна быть +0,5 еди
ницы шкалы, т. е. + 0,001 мм.
За число твердости принимается результат отдельного измерения, при
чем на каждом образце должно быть произведено не менее трех измерений
(при массовом контроле изделий по твердости число измерений, по соглаше-
нию сторон, может быть сокращено).
Твердость изделий оговаривается в стандартах пли технических усло-
виях на данный вид продукции.
Первые два измерения после смены наконечника или опор в расчет не
принимаются.
Метод определения твердости по Викерсу
Определение твердости по Викерсу производится вдавливанием в испы-
туемый образец (изделие) правильной четырехгранной пирамиды (рис. 18).
Благодаря большому углу в вершине пирамиды, даже малой глубине отпе-
чатка соответствует диагональ отпечатка сравнительно большой величины.
Это увеличивает чувствительность метода н делает его особенно пригодным
для изучения свойств тонких поверхностных слоев металла (например, при
обезуглероживании, поверхностном наклепе, химикотермической обработке
поверхности и тонких листов — до 0,3 мм и т. п.).
ГОСТ 2999—49, распространяющийся на метод измерения твердости по
Викерсу черных и цветных металлов н сплавов, а также тонких, поверх-
ностных слоев и покрытий с твердостью от 8 до 1000 единиц при темпера-
туре 20+10° С, устанавливает нижеследующие требования испытания.
Основные определения и обозначения. При измерении
твердости металлов наконечник в форме правильной четырехгранной пира-
миды вдавливается в испытуемый образец (изделие) под действием нагруз-
ки Р, приложенной в течение определенного времени, н после удаления на-
грузки измеряются диагонали d отпечатка, оставшегося на поверхности
образца (рис. 18).
Твердость (HV) определяется путем деления нагрузки Р (кГ) на пло-
щадь боковой поверхности полученного пирамидального отпечатка (лич2) и
может быть определено по следующей формуле:
//7х= 1,8544	,	(23)
d2
44 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
алмазной пирамидон
Рис. 18. Отпеча-
ток при вдавлива-
нии пирамиды.
2789—51, должна
где Р — нагрузка, кГ;
d — среднее арифметическое обеих диагоналей отпечатка после снятия
нагрузки, мм.
Числа твердости, вычисленные по указанной формуле, в зависимости от
длины диагонали при стандартных значениях нагрузки Р и угла между про-
тивоположными гранями пирамиды при вершине, приведены в таблицах
ГОСТ 2999—59.
Обозначение твердости по Викерсу производится символами в соответ
ствии с табл. 4.
Условия измерения твердости. При измерении твердост:!
должны быть соблюдены следующие условия:
а)	плавное возрастание нагрузки до необходимого
значения;
б)	поддерживание постоянства приложенной иа
грузки Р в течение установленного времени;
в)	допускаемая относительная погрешность иагруз
ки Р не должна превышать + 1%.
Применяемый при измерении твердости алмазный
наконечник должен представлять собой правильную
четырехгранную пирамиду с углом между противопо-
ложными гранями при вершине а =136°+ 30' Все
грани пирамиды наклонены к оси под одним и тем же
углом, с отклонениями от номинала в пределах 30'.
Длина линии стыка противоположных граней пирамиды
не более 0,002 мм. Рабочая часть алмаза составляет
не менее 0,3 мм по оси алмаза.
Грани алмазной пирамиды должны быть тщатель
но отполированы и свободны от трещин и других по
верхностных дефектов, видимых при 30-кратном уве
личении.
Поверхность испытуемого образца должна иметь
класс чистоты поверхности не ниже 10 по ГОСТ
ять блестящей и свободной от посторонних веществ.
При измерении твердости на криволинейных поверхностях радиус кри-
визны их должен быть не менее 5 .иль При измерении твердости на образцах
с радиусом кривизны менее 5 мм числа твердости имеют относительное зна
чение — для сравнения твердости образцов, имеющих одинаковую кривизну
испытуемой поверхности.
При подготовке поверхности испытуемого образца необходимо принять
меры предосторожности против возможного изменения твердости испы
туемого образца вследствие нагрева или наклепа поверхности в результате
механической обработки.
Опорные поверхности образца и столика приборов должны быть очи
щены от посторонних веществ.
Образец во время измерения твердости не должен прогибаться или
пружинить. Испытуемый образец должен лежать на подставке устой
чиво, чтобы не могло произойти его смещение во время измерения твер
дости.
При измерении твердости должна быть обеспечена перпендикулярность
приложения действующего усилия к поверхности образца или подготовлен-
ного участка изделия.
Минимальная толщина испытуемого образца или слоя должна быть
больше диагонали отпечатка для стальных изделий в 1,2 раза, для изделий
из цветных металлов — в 1, 5 раза. На обратной стороне испытуемого об-
разца после измерения твердости не должно быть заметно следов дефор-
мации.
Измерение твердости. При измерении твердости алмазной пира-
мидой применяется одна из следующих нагрузок: 5,0; 10,0; 20,0; 30,0; 50,0;
Механические свойства материалов
45
100,0 кГ. При наличии соответствующих приборов допускается производить
измерения при меньших нагрузках.
Для получения наиболее точного результата измерения твердости на-
грузка Р должна быть возможно большей, при условии соответствия выше-
указанным требованиям о минимальной толщине испытуемого образца, а
также требованию, чтобы на обратной, стороне образца после измерения
твердости не было следов деформации.
Продолжительность выдержки под нагрузкой должна составлять: для
черных металлов—10—15 сек.; для цветных — 30 + 2 сек.
При измерении твердости цементованных или других слоев металла на-
грузка должна быть тем меньше, чем тоньше слой. Если толщина испы-
туемого слоя неизвестна, то рекомендуется произвести несколько измерений
при различных нагрузках, например при 10,0; 20,0 и 50,0 кГ. Если основная
масса (сердцевина) образца не влияет на результаты измерений, то твердо-
сти совпадут или будут близкими друг к другу.
Если твердости при возрастании нагрузки будут уменьшаться или уве-
личиваться, то необходимо применять меньшие нагрузки до тех пор, пока
две смежные нагрузки не дадут совпадающих или близких друг к другу ре-
зультатов.
Расстояние между центром отпечатка и краем образца или краем сосед-
него отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка.
Измерительное устройство прибора должно обеспечивать при проверке
его с помощью точных оптических шкал измерение длины менее 0,2 мм с
погрешностью, не превышающей + 0,001 мм, и длины 0,2 мм и более с по-
грешностью, не превышающей + 0,002 мм.
Разность диагоналей одного отпечатка не должна превышать 2% от
меиыцей из них.
Метод испытания упругим отскоком бойка
(при помощи склероскопа системы Шора)
Твердость по Шору, обозначаемая HSh, — твердость материала,
определяемая при падении на него со стандартной высоты ударника склеро-
скопа, измеряемая в условных единицах по высоте отскока бойка.
Склероскоп состоит из стального ударника с алмазным наконечником
весом 2,6 Г, падающего с высоты 257 мм на горизонтальную поверхность ис-
пытуемого образца. Чем тверже образец, тем выше отскакивает ударник от
образца. Для мягких материалов применяют ударник с широкой нижней по-
верхностью без алмаза.
Толщина и вес испытуемого металла могут оказывать влияние на пока-
зания склероскопа в связи с динамическим действием ударника. Вследствие
этого тонкие детали при испытании нужно класть на массивную подставку;
однако нужно учитывать, что в последнем случае на результате может ска-
зываться твердость самой подставки. Закаленные тонкие изделия должны
иметь толщину не менее 0,15 мм, твердо вальцованные сталь и латунь — не
менее 0,25 мм, отожженные — не менее 0,4 мм, иначе показания прибора
будут неверны.
При испытании цементированного слоя толщина последнего должна
быть не менее 0,4 мм; если сердцевина испытуемого изделия выше 30 HSh,
толщина цементированного слоя, определяемая испытанием, может быть
снижена до 0,25 мм.
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ПОКАЗАТЕЛЕМ ТВЕРДОСТИ
И ПРОЧНОСТЬЮ
Достоинством методов испытания металлов на твердость следует считать
наличие, в достаточной для практики мёре, зависимости между числами
твердости н пределами прочности (временным сопротивлением разрыву),
46 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудованы
приведенной для стали на графике рис. 19. Это позволяет при многих при-
емочных испытаниях металлов заменить значительное число сложных испы
таний на разрыв простыми испытаниями на твердость [16].
Л» /Л7IW (80220260300300380 020 06050050058062065070070378ОМ7мнг
llllllll»! I I I I I I I I I I i i I I I I I I I I I \L'U
7/8100(00160 ^20 ^бОЗОО^р^О^бО^^^^бОО 700780^0кГ/мл1*
(?C Q Л .8 J2j,6 2^^^35 0o\w^,52.56,6p,60t6Q70
OB5550.535Ш,70,7Q J8 0? 86,8QSO 08 (0^ (Op (10(IQ(IplQO
80 37 88 0? 0650 50 53 52 65 70 7^Ш12е50д 0038(00
Рис. 19. График для определения предела прочности при растя-
жении по числам твердости.
Кроме графического метода определения предела прочности стали в за-
висимости от твердости, зависимость может быть определена аналитически
при помощи следующих формул:
са ~ 0,345 • НВ кГ/мм* при НВ > 175;	(24. а,
о,,» 0,362 НВ кГ/ммг при НВ< 175.	(24, г>>
Механические свойства материалов
Для чугуна само по себе повышение твердости не во всех случаях вызы-
вает повышение предела прочности и однозначная связь между этими вел.:
чинами отсутствует.
На графике рис. 20 представлена приближенная зависимость между
твердостью н пределом прочности чугуна при схематически изображенной
структуре [22].
Рис. 20. График зависимости между твердостью,
структурой и пределом прочности чугуна [18]:
1 — повышение твердости за счет сорбитизации; 2 —
повышение твердости за счет эвтектического цементита.
Как видно из графика, с повышением твердости до 200—220 НВ предел
прочности повышается вместе с увеличением содержания перлитной состав-
ляющей чугуна. После этого повышение предела прочности вместе с твер-
достью происходит лишь за счет увеличения дисперсности перлита. Повы-
шение твердости за счет образования заэзтектоидного цементита или це-
ментита ледебурита ведет скорее к понижению предела прочности, чем
его возрастанию.
48 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ТВЕРДОСТИ,
ИЗМЕРЕННОЙ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ
В табл. 18 приведено соотношение чисел твердости, замеренных различ-
ными методами; при пользовании данной таблицей следует иметь в виду за-
мечание ГОСТ 9013—59 (см. стр. 40) о неточности перевода единиц в показа-
тели других шкал твердости.
Таблица 18
Соотношение чисел твердости [4]
Твердость по Викерсу HV	Твердость по Бринелю НВ		Твердость по Роквеллу HR			Твердость по Шору HSh	Твердость по Викерсу HV	Твердость по Бринелю НВ		Твердость по Роквеллу HR		
	диаметр отпе- чатка, мм	при испыта- 1 нни стальным шариком	шкалы					диаметр отпе- чатка. мм	при испыта- нии стальным ; шариком	шкалы		
			С	А	В					С	д	в
1224	2,20	780	72	84			106	228	4,00	229	20	61	100
1116	2,25	745	70	83			102	222	4,05	223	19	60	99
1022	2,30	712	68	82	—	98	217	4,10	217	17	60	98
941	2,35	682	66	81	—	94	213	4,15	212	15	59	97
868	2,40	653	64	80	—	91	208	4,20	207	14	59	95
804	2,45-	627	62	79			87	201	4,25	201	13	58	94
746	2,50	601	60	78			84	197	4,30	197	12	58	93
694	2,55	578	58	78	—	81	192	4,35	192	И	57	92
650	2,66	555	56	77	__	78	186	4,40	187	9	57	91
606	2,65	534	54	76	—	76	183	4,45	183	8	56	90
587	2,70	514	52	75	—	73	178	4,50	179	7	56	90
551	2,75	495	50	74		71	174	4,55	174	6	55	89
534	2,80	477	49	74			68	171	4,60	170	4	55	88
502	2,85	461	48	73			66	166	4,65	167	3	54	87
474	2,90	444	46	73			64	162	4,70	163	2	53	86
460	2,95	429	45	72	—	62	159	4,75	159	1	53	85
435	3,00	415	43	72			61	155	4,80	156	0	52	84
423	3,05	401	42	71	—	59	152	4,85	152	—	—	83
401	3,10	388	41	71	__	57	149	4,90	149	—	—	82
390	3,15	375	40	70		56	148	4,95	146		—	81
380	3,20	363	39	70			54	143	5,00	143		—	80
361	3,25	352	38	69			53	140	5,05	140	—			79
344	3,30	341	36	68	—	51	138	5,10	137	—	—	78
334	3,35	331	35	67			50	134	5,15	134	—	—	77
320	3,40	321	33	67		49	131	5,20	131				76
311	3,45	311	32	66		47	129	5,25	128	—			75
303	3,50	302	31	66		46	127	5,30	126					74
292	3,55	293	30	65	—	45	123	5,35	123						73
285	3,60	285	29	65		44	121	5,40	121					72
278	3,65	277	28	64			43	118	5,45	118				71
270	3,70	269	27	64	—	42	116	5,50	116					70
261	3,75	262	26	63		41	115	5,55	114		—	68
255	3,80	255	25	63	—	40	113	5,60	111	—	—	67
249	3,85	248	24	62			39	НО	5.G5	НО	—	—	66
240	3,90	241	23	62	102	38	109	5,70	109	—		65
235	3,95	235	21	61	101	37	108	5,75	107	—	—	64
с
Шору HSh
36
35
34
34
33
32
31
30
30
29
29
28
28
27
27
26
26
25
24
24
24
23
23
23
22
22
22
21
21
21
20
20
20
20
19
19
50 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
глубине отпечатка, вращающийся диск дает некоторое углубление в об-
разце.
Объем углубления, образовывающегося в образце после определенного
числа оборотов диска, при определенной нагрузке на вращающийся диск
(5; 10; 15 или 20 кГ) характеризует степень износа образца.
На этой машине нельзя воспроизвести условия трения, соответствующие
условиям трения в процессе эксплуатации деталей, н можно сделать лишь
сравнительный анализ износостойкости поверхностных слоев различных
металлов.	,
ПРИЛОЖЕНИЕ
МЕТОДИКА ОТБОРА ПРОБ (ЗАГОТОВОК) ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ
И ХОЛОДНОКАТАНОЙ СТАЛИ
Методы отбора проб (заготовок) для проведения испытаний на растя-
жение, ударную вязкость, загиб, излом и осадку, в соответствии с ГОСТ
7564—55, установлены следующие:
1.	При вырезке заготовок для образцов должны быть соблюдены усло-
вия, предохраняющие металл образца от наклепа и нагрева, которые могут
изменить его свойства.
Примечание. При вырезке огневым способом должны быть оставлены необхо-
димые припуски от краев реза заготовки до края готового образца — не менее одной
толщины проката, но не менее 20 мм.
2.	Для испытания на растяжение, на загиб и ударную вязкость двутав-
ровых балок, тавров и швеллеров изготовляют плоские образцы, заготовки
для которых берут вдоль направления прокатки из стенки профиля на рас-
стоянии >/з высоты профиля.
Примечание. В случае невозможности отбора и изготовления образцов из
стенки, образцы могут отбираться из полки профилей.
Для испытания на растяжение, на загиб и ударную вязкость уголков, ши-
рокополочных двутавровых балок н зетевых профилей изготовляют плоские
образцы, заготовки для которых берут от одной из полок на расстоянии
*/з ширины полки от ее края.
Для испытания других фасонных профилей образцы изготовляют соглас-
но указаниям в соответствующих стандартах или технических условиях.
3.	Для испытания на растяжение полосовой и шнрокополосовой стали
изготовляются плоские или круглые образцы, в зависимости от толщины
полос. Для полосовой стали заготовки для образцов берут вдоль прокатки
на расстоянии >/з ширины, считая от края полосы. Для широкополосной
стали заготовки для образцов берут поперек прокатки.
4.	Сортовая сталь (круг, квадрат, полоса) размером до 40 мм может
испытываться на растяжение без обработки, с сохранением наружных по-
верхностей металла.
Прн недостаточной мощности машины для испытания допускается об-
точка образцов или вырезка части профиля.
5.	Для испытания на растяжение н ударную вязкость сортовой стали
заготовки для образцов вырезают из готового проката следующим образом;
а)	при размере проката до 60 мм ось заготовки должна совпадать с
осью прутка;
б)	при размере проката более 60 мм ось заготовки должна проходить на
расстоянии '/3 диаметра или диагонали от наружной поверхности прутка.
6.	При испытании на растяжение листовой стали заготовки для образцов
вырезают поперек прокатки из средней трети ширины листа.
Если при изготовлении листов направление осн прокатки не меняется
(при прокатке из слитков и из слябов), заготовки вырезают от головной
части листа.
7.	При толщине листа до 25 мм включительно для испытания на рас-
тяжение изготовляют плоские образцы с сохранением на них поверхностных
4*
52 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
слоев листа; при толщине листа свыше 25 мм изготовляют цилиндрические
образцы, при этом ось образца должна быть возможно ближе к поверхности
проката так, чтобы образующая головки образца совпадала с поверхностью
листа (чтобы на головке оставалась незначительная чернота).
Для листов толщиной 18—25 мм испытание на растяжение может произ-
водиться на цилиндрических образцах вместо плоских.
8.	Испытание на растяжение должно производиться в соответствии с ука-
заниями ГОСТ 1497—61 (см. стр. 17).
9.	Заготовки для изготовления образцов для определения ударной вяз-
кости отбирают: от сортового и фасонного проката — вдоль прокатки, от
листовой и широкополосной стали — поперек прокатки.
10.	Для определения ударной вязкости образцы вырезают таким образом,
чтобы одна из боковых граней образцов совпадала с поверхностью проката,
а ось надреза была перпендикулярна к этой поверхности.
И. Испытание на ударную вязкость должно производиться в соответствии
с указаниями ГОСТ 9454—60 (см. стр. 27).
12.	Вырезка заготовок для изготовления образцов для определения удар-
ной вязкости после искусственного старения производится тем же порядком,
что и для определения ударной вязкости до старения.
13.	Заготовки для изготовления образцов для испытания на загиб выре-
зают от концов полос или прутков, а на листах — в любом месте по ширине.
14.	При испытании на загиб полосовой стали заготовки для изготовления
образцов отбирают вдоль прокатки, от широкополосной стали — поперек про-
катки.
15.	При испытании на загиб листов и полос толщиной до 30 мм образцы
вырезают толщиной, равной толщине листа или полосы, шириной, равной двум
толщинам, но не менее 10 мм. При 'испытании листов и полос толщиной бо-
лее 30 мм образцы вырезают толщиной 20 мм, шириной не менее 30 мм; при
этом на образцах должна сохраниться поверхность листа или полосы, рас-
полагаемая с наружной стороны при загибе.
16.	При испытании на загиб сортового и фасонного проката толщиной
(или диаметром) до 35 мм образцы изготовляют толщиной, равной толщине
проката, а при толщине более 35 мм применяют выточенный круглый образец
диаметром 25 мм или вырезанный плоский образец толщиной 20 мм и шири-
ной не менее 30 мм. При выточке круглого образца на его образующей
должна сохраниться полоска поверхности проката, находящаяся с наружной
стороны при загибе образца. При вырезке плоского образца на его широкой
грани должна сохраниться поверхность проката, находящаяся с наружной
стороны при загибе образца.
17.	Испытание на загиб производится в соответствии с ОСТ 1683 (см.
стр. 54).
18.	Для испытания на холодную осадку прутков диаметром до 30 мм от-
бирают необточенные образцы в соответствии с ГОСТ 8817—58 (см. стр. 55).
Для прутков диаметром более 30 мм образцы обтачиваются до диаметра
30 мм. Высота образца должна быть равна двум диаметрам.
19.	Для испытания на горячую осадку от прутков отбирают необточенные
образцы высотой, равной двум диаметрам или двойной толщины, с торцовыми
поверхностями, перпендикулярными к оси образца.
20.	Для испытания на излом толстолистовой стали толщиной до 30 мм от-
бирают образцы шириной, равной двум толщинам листа, и толщиной, равиой
толщине листа. Для листов толщиной более 30 мм ширину образца берут
равной 1,5 толщины листа.
Перед изломом предварительно на одной из сторон образца по его шири-
не делается надрез глубиной 5—10 мм перпендикулярно к поверхности листа.
21.	Для испытания на излом сортовой стали предварительно производят
одно- или двусторонний надрез прутка с последующим отламыванием.
ГЛАВА III
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ХИМИЧЕСКИЙ
И СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ. ДЕФЕКТОСКОПИЯ
ИСПЫТАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ
Технологические испытания, проводимые как. в лабораториях, так и в
цеховых условиях, предназначаются для выявления у испытываемого металла
способности воспринимать определенные деформации или воздействия, по-
добные тем, которым металл будет подвергаться при обработке или в дальней-
шем в процессе эксплуатации в виде изделий. Показателем результата техно-
логического испытания служит состояние поверхности образца после испыта-
ния: отсутствие надрывов, излома, трещин.
Технологические пробы очень разнообразны, но принципом их построе-
ния являются испытания, близкие к условиям работы данного металла.
Испытание технологических свойств можно разбить на три основные
группы: испытание изгибом, кузнечные пробы, специальные испытания.
Стандартизированные технологические пробы приведены в табл. 19.
Таблица 19
Перечень
стандартизованных основных технологических проб
и методов испытания
1 Наименование	| ОСТ 1	гост
Проба на загиб в холодном и нагретом ]
состоянии.............................
Проба на незакаливаемость загибом . . .
Проба на свариваемость загибом........
Проба па перегиб..................	. .
То же, в части проволоки и прутков круг-
лого сечения..........................
Проба на развертывание фасонного мате-
риала ...........................•	. .
Проба на навивание проволоки .........
Проба на двойной кровельный замок . . .
Метод испытания на сплющивание труб .
Метод испытания на бортование труб . .
Метод испытания на раздачу труб ....
Метод испытания на осадку металлов . .
Метод испытания на загиб труб..........
Метод испытания на расплющивание .ме-
таллов ...........................
Метод испытания на скручивание прово-
локи ........................•	. . . .
1683
1884
1685
1688
1694
1695
1697
1579-42
8695—58
8693—58
8694—58
8817—58
3728-58
8818—58
1545—42
Некоторые из перечисленных выше испытаний рассматриваются
ниже.
54 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Проба на загиб* производится в зависимости от технических усло-
вий в холодном или нагретом состоянии и служит для определения способ-
ности металла принимать заданный по размерам и форме загиб. Испытание
стандартизировано ОСТ 1683. Согласно стандарту, ширина Ь испытуемых об-
разцов из листового, фасонного и полосового материала при ширине полосы,
равной или большей 100 лсл, должна быть равна двойной толщине h мате-
Рис. 22. Технологическая проба на загиб.
риала, но не менее 10 мм, длина L -- 5Л -f-150 мм, при ширине полосы
меиее 100 мм, для прутков поперечное сечение образца должно соответство-
вать поперечному сечению материала, длина же L « 5й + 150 мм.
В зависимости от технических условий загиб может быть произведен:
а) до определенного угла; б) до параллельности сторон вокруг оправки; в) До
соприкосновения сторон, т. е. вплотную (рис. 22).
Испытываемый
ния
Рнс. 23. Технологиче-
ская проба на пере-
гиб.
Рнс. 24. Схема испытания
листового металла на вы-
давливание.
Проба на перегиб служит для определения способности ме-
талла выдерживать повторный загиб и разгиб. Испытание стандартизиро-
вано ОСТ 1688, а для круглых прутков и проволоки — ГОСТ 1579—42.
Для листового материала толщина образца должна быть равна толщине
испытываемого материала, ширина должна быть 2Л + 10 мм, длина 150 мм.
Испытание на перегиб (рис. 23) производится загибом и разгибом образца
в плоскости, перпендикулярной к линии касания губок прибора, в котором
образец загибается в вертикальном положении.
Радиус закругления губок прибора указывается в технических условиях.
Испытание производится только В холодном состоянии. Загиб производится
со скоростью не более 60 перегибов в минуту.
Указанный метод имеет широкое применение при испытании стальных
тросов по ГОСТ 3241—46.
Испытание на выдавливание (рис. 24) применяется для
определения способности металла подвергаться вытяжке.
♦Порядок отбора проб см, в приложении к гл. II.
Технологические свойства, химический и структурный анализ
55
При испытании образец закладывается в прибор, который особым штам-
пом с шаровой поверхностью выдавливает лунку до появления трещины на
выдавленной части: появление трещины наблюдается в зеркале. Отсчет ве-
дется по шкале, нанесенной на упоре у рукоятки.
Этот вид испытания применяется для листового металла толщиной до
2 мм.
Проба на скручивание производится по ГОСТ 1545—42 для
определения степени однородности металла. При неоднородном металле или
сплаве скручивание идет неравномерно, проволока не выдерживает числа
скручиваний согласно техническим условиям.
Указанный метод применяется при испытании стальных тросов. Усло-
вия испытания проволоки для тросов установлены ГОСТ 3241—55.
Метод испытания металлов на осадку* установлен
ГОСТ 8817—58 и распространяется на испытания черных металлов и алю-
миниевых сплавов осадкой в холодном и горячем состоянии. Испытание пред-
назначено для определения способности металлов к деформации и для выяв-
ления дефектов поверхности изделий.
Устанавливаемый метод предназначается для испытания прутков и про-
волоки, применяемых для изготовления болтов, заклепок и других крепежных
изделий горячей или холодной высадкой, а также торцовой штамповкой.
Условия испытания на осадку устанавливаются в зависимости от профиля
и поперечного сечеиия изделия (табл. 20).
Таблица 20
Условия испытания иа осадку
Условиятиспытання	Профиль	Измеряемая величина	Размер мм
В’холодно:.! состоянии		Круг	Диаметр	2—30
Тбуже		Квадрат	Сторона квадрата	2—30
В горячем состоянии		Круг	Диаметр	5—150
То же		Квадрат	Сторона квадрата	5—150
Состояние металла, подвергаемого испытанию, устанавливается стандар-
тами иа испытуемые изделия.
Образцы отрезают так, чтобы их диаметр или толщина были равны ди-
аметру или толщине изделий. Высоту образцов устанавливают в зависимости
от испытываемого металла: для стальных—равной двум диаметрам или
двум сторонам квадрата, а для образцов из алюминиевых сплавов—равной
полутора диаметрам. Допускаемое отклонение по высоте образца + 5%.
При испытании проволоки из алюминиевых сплавов диаметром 5 мм и
более, а также в случае испытания ее в термически обработанном состоянии,
высоту образцов оговаривают в стандартах на испытуемые изделия.
Место отрезки и количество образцов, отбираемых для испытания, уста-
навливаются стандартами на испытуемые изделия.
Отрезку образцов производят при скорости, не вызывающей наклепа, от-
пуска или окисления, которые могут изменить свойства металла.
Боковую поверхность образцов механической обработке не подвергают.
В особых случаях, при испытании в холодном состоянии стальных прут-
ков диаметром более 30 мм, разрешается производить обточку образцов в
соответствии с требованиями ГОСТ 7564—55 (см. стр. 51).
Испытание на осадку производят под прессом, механическим или пнев-
матическим молотом. -
♦Порядок отбора проб см. в приложении к гл II
56 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
При испытании образцов, отобранных от прутков или проволоки диамет-
ром 10 мм и менее, разрешается применять ручной молоток или кувалду
Осадку образцов алюминиевых сплавов производят под прессом.
При испытании образцов в горячем состоянии температура нагрева
устанавливается стандартами на испытуемые изделия.
Величина деформации (в процентах) при осадке устанавливается стан-
дартами на испытуемые изделия. Рекомендуемыми величинами деформации
для стальных образцов яв-
ляются: 50, 65 и 75%.
Для образцов алюми-
ниевых сплавов осадку про-
изводят только под прес-
сом до '/а диаметра об-
разца.
Рис. 26. Схема испытания на бортование.
' Рис. 25. Форма образца
для испытания на осадку:
1 — до испытания; б — после
испытания.
Относительную деформацию в процентах ’ (X)
(рис. 25):
• Ю0,
п
определяют по формуле
(25)
где h — высота образца до осадки, мм;
Й1 — высота образца после осадки, мм.
Осмотр образцов после испытания производится с применением или без
применения увеличительных приборов, что устанавливается стандартами на
испытуемые изделия.
Изделия считаются годными, если на боковой поверхности образцов,
подвергнутых испытанию, не наблюдается трещин, закатов, надрывов. На бо-
ковой поверхности образцов из алюминиевых сплавов, кроме указанных де-
фектов, не должно наблюдаться шероховатости и расслоений.
Метод испытания на отбортование труб установлен ГОСТ
8693—58. Испытание заключается в отбортовке конца трубы или отрезка ст
нее с образованием фланца заданного диаметра D (рис. 26).
Для испытания отрезают от конца трубы образец длиной не менее
0,5 D. Плоскость реза должна быть перпендикулирна продольной оси трубы.
Кромки образца могут быть закруглены. Испытание может производиться
непосредственно на трубе.
Испытание производится путем плавной отбортовки на 90° конца образца
при помощи оправки до получения заданного диаметра D (рис. 26, а). До-
пускается отбортовка с предварительной раздачей оправкой (рис. 26, б). Ве-
личина отбортовки в процентах (X) вычисляется по формуле:
, D — d
X = —-— , 100.	(26)
а
Технологические свойства, химический и структурный анализ
57
Рабочая поверхность оправки должна быть твердой (закаленной), шли-
фованной и при испытании покрыта коисистеитной смазкой. Радиус оправки
г берут по рис. 26, а, если не задан другой радиус.
Испытание производится на образце с температурой, равной температуре
окружающей среды, но не ниже —10° С, если не задана другая температура
образца.
При испытании не допускается вращательное движение оправки или
образца. Скорость внедрения оправки в образец В спорных случаях должна
быть 20—50 мм в минуту.
Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие в
нем после отбортовки трещин или надрывов.
Метод испытания на сплющивание труб установлен
ГОСТ 8695—58. Испытание заключается в сплющивании конца трубы или
Рис. 27. Схема испытания на
сплющивание.
отрезка от нее между параллельными плоскостями до заданного расстояния*
Н между этими плоскостями (рис. 27).
Для испытания отрезают от конца трубы образец длиной 20—50 мм.
Испытание может производиться непосредственно на трубе с предвари-
тельным ее надрезом перпендикулярно к продольной оси на глубину не менее
0,8 наружного диаметра трубы.
Для испытания помещают образец между двумя параллельными пло-
скостями и плавно сплющивают образец до сближения сжимающих плоско-
стей до заданного расстояния Н (рис. 27, а).
Испытание производят при температуре образца, равной температуре
окружающей среды, но не ниже—10° С, если не задана другая температура
образца.
Скорость сплющивания образца в спорных случаях должна быть 20—
50 мм в минуту.
При испытании сварных труб шов должен быть расположен на одинако-
вом расстоянии от сплющивающих плоскостей (рис. 27, б), если не задано
другое положение шва.
Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие
в нем после сплющивания трещин или надрывов.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
Определение химического состава производится н два приема: а) качест-
венный анализ, задачей которого янляется установление элементов, находя-
щихся в веществе, и их сравнительного количества (много, мало, следы);
б) количественный анализ, задача которого состоит в точном определении от-
носительных весовых количеств элементов и химических соединений в со-
ставе вещестна.
Основные химические элементы указаны в табл. 21.
Методика проведения химического анализа относится к специальной ли-
тературе, поэтому я данном подразделе освещаются только вопросы, с ко-
торыми в практической работе, в условиях цеха, встречается работник по-
надзору и уходу за оборудованием:
58 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 21
Химические элементы (основные)
Название	Символ	Поряд- ковый номер табл. Менде- леева	Атом- ный вес ।	Плотность sIcm*	Темпера- тура плав- ления, °C	Темпе- ратура кипения °C
Азот . . 		N	7	14,008	ж.* при'—196° L0.811	—210^	—195,8
Алюминий 		А1	13	26,97	2,7	658,9	2500
Барий 		Ва	56	137,36	3,5	704	1540
Бериллий 		Be	4	9,02	1,90	1285	2970
Бор		В	5	10,82	3,3 кристал. 2,3 аморф.	2300	2550
Бром		Вг	35	79,916	3,12	—5,7	59,0
Ванадий 		V	23	50,95	5,80	1710	3000
Висмут 		Bi	83	209,00	9,80	271,3	1560
Водород 	 •	Н	1	1,008	ж. при —252,7° 0,070	-259,4	-252,7
Вольфрам 		W	74	183,92	19,3	3370 ±50	5900
Гелий		Не	2	4,003	ж. при 268,9° 0,122	—272,2	—268,8
Железо		Fe	26	55,85	7,87	1535	3000
Золото . .	Au	79	197,20	19,3	1063	2966
Йод		J	53	126,92	4,93	. пз,о	183,00
Иридий 		Ir	77	193,10	22,40	2440	4900
Кадмий 		Cd	48	112,41	8,65	320,9	767
Калин , . • . . . .	К	19	39,096	0,86	63,0	760,0
Кальций 		Ca	20	40,08	1,54	850,0	1440
Кислород		О	8	16,000	ж. при —183,0° 1,142	—218,8	—182,97
Кобальт		Co	27	58,94	8,9	1490	2900
Кремиий 		Si	14	28,06	2,40	1415	2287
Литий		Li	3	6,940	0,534	186	1336
Магний ...	Mg	12	24,32	1,74	651	1107
Марганец •	Mn	25	54,93	7,4	1250	2151
Медь 		Cu	29	63,54	8,93	1083,3	2595
Молибден	Mo	42	95,95	10,20	2625	3700
Мышьяк		As	33	74,91	5,73	817 (36 атм)	615 возг.
Натрий 		Na	11	22,997	0,97	97,7	880
Неон		Ne	10	20,183	ж. при —245,9° 1,204	—248,6	—245,9
Никель •		Ni	28	58,69	8,90	1455	2900
Ниобий		Nb	41	92,91	8,56	2500	3700
Олово 		Sn	50	118,70	белое —7,28 серое —5,70	231,9	2270
Осмий 		О»	76	190,20	22,48	2700	5500
Палладий		Pd	46	106,70	11,90	1554	4000
Платина 		Pt	78	195,23	21,45	1773,5	4400
Радий 		Ra	88	226,05	5,0	960	1140
Рений 		Re	75	186,31	20,9	3170	5900
Родий 		Rh	45	102,91	12,41	1966	4500
Ртуть 		Hg	80	200,61	13,55	—38,87	356,9
Рубидий		Rb	37	85,48	1,53	38,5	700
Технологические свойства, химический и структурный анализ
59
Табл. 21 (окончание)
Название	Символ	Поряд- ковый номер табл. Менде- леева	Атом- ный вес	Плотность zJcm3	Темпера- тура плав- ления, °C	Темпе- ратура кипения °C
Свинец 		РЬ	82	207,21	11,34	327,4	1744
Селен 		Se	34	78,96	4,8	220	685
Сера		S	16	32,06	1,96	118,95	444,5
Серебро		Ag	47	107,88	10,50	960,5	2000
Стронций 		Sr	38	87,63	2,6	770	1370
Сурьма 		Sb	51	121,76	6,62	630,5	1635
Тантал 		Та	73	180,88	16,6	3000	5300
Теллур 		Те	52	127,61	6,24	450	1087
Титан 		Ti	22	47,90	4,54	1800	5100
Торий 		Th	90	232,12	11,5	1845	5200
Углерод		С	6	12,010	3,51 алмаз	3500 воз- гон	
Уран		и	92	238,07	18,7	-1133	3500
Фтор		F	9	19,000	ж. при—188,2° 1,11 1,82	—218	—188,2
Фосфор		Р бел.	15	30,98		44,2	280,5
Хлор		Cl	17	35,457	ж. при —33,9° 1,57	— 100,5	—33,9
Хром 		Сг	24	52,01	7,14	1800	2200
Цинк		Zn	30	65,38	7,14	419,5	907
Цирконий 		Zr	40	91,22	6,40	1900	5050
• ж. — жидкость
1) Способы примерного определения состава стали (при помощи сти-
лоскопа н искрового метода).
2) Методика отбора проб, необходимых для производства как качест-
венного, так и количественного анализов.
Определение состава при помощи стилоскопа при-
меняется для качественного или грубого полуколичественного, т. е. экспресс-
ного, средней точности анализа стали [1; 23]. В основе этого метода заложен
принцип спектрального анализа, заключающийся в следующем: между испы-
туемой деталью и электродом зажигают электрическую дугу (рис. 28). Свет
дуги при помощи линзы направляют в щель специального аппарата — сти-
лоскопа, в котором и рассматривают получившийся спектр.
Большинство элементов стали при сгорании дают в образующемся спек-
тре характерные линии, отличающиеся друг от друга. По характеру распо-
ложения « интенсивности этих линий, согласно прилагаемым к прибору таб-
лицам, определяют примерное содержание элементов в стали. Процесс
занимает несколько минут и не портит детали.
Углерод, серу и фосфор этим способом не определяют.
Искровой метод применяется для ориентировочного опреде-
ления химического состава стали по виду искр.
При соприкосновении вращающегося шлифовального круга с образцом
стали от последнего отрываются очень мелкие раскаленные частицы, образу-
ющие пучок искр. Соприкосновение раскаленных частиц с воздухом сопро-
вождается их окислением, причем углерод сгорает в СО2, образование по-
следнего вызывает взрыв искр. Чем выше содержание углерода в стали, тем
больше число взрывов. Это дает возможность отличить сталь с разным со-
держанием углерода с точностью до 0,2%.
60 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Наличие легирующих примесей в стали сказывается на ускорении или
замедлении взрывов, изменении цвета и формы искр.
Различные сорта стали дают примерно следующий характер искрового
пучка:
Рис. 28. Стилоскоп СЛ-10:
а — общий вид, б — оптическая схема; 1 — конденсатор;
2 — щель; 3, 7 — поворотные призмы; 4 — объектив;
5, 6 - дисперсионные призмы; 8, 9 — сменные окуляры.
малоуглеродистая сталь (0,15% С) — соломенно-желтого цвета искры
с очень слабыми и редкими вспышками;
среднеуглеродистая сталь (0,50% С) — светло-желтые искры со значитель-
ным числом вспышек;
70 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 23
Чувствительность, применяемая при контроле сварных швов, %
Толщина металла мм	Сталь всех марок, медь, латунь и прочие металлы с плотностью от 6 п выше		Алюминий и сплавы алюминия, магния и кремния	
	при рентгено- графировании	при гамма- графировапип Собо	при рентгено- графироваиии	при гамма- графировании СобО
5	3,5	6,0	6	12
10	2,5	4,0	4	8
20	1,5	3,0	3	6
50	2,0	2,5	2,5	3.5
100	2,5	3,0	3	4 .
150	—	4,0		—
При отсутствии на рентгено-, гамма-грамме изображения дефектометра
невозможно судить о чувствительности данного просвечивания. В связи с
этим на каждой рентгено-, гамма-грамме должно быть изображение дефекто-
метра (рис. 36).
Следует помнить, что чувствительность, установленная по дефектометру,
в полной мере не характеризует выявляемости реаль-
Рис. 36. Схема установки дефектометра и его изобра-
жения на рентгено-, гамма-грамме:
1 — дефектометр; 2 — просвечиваемый предмет; 3 — наименьшая
по высоте канавка дефектометра, видимая на рентгено-, гам-
ма-грамме; 4 — маркировка рентгено-, гамма-граммы.
пых дефектов. Выявляемость дефектов зависит от их конфигурации,
ориентировки и обычно в 3—20 раз меньше, чем чувствительность. Чувстви-
тельность характеризует уровень совершенства технологии
просвечивания.
Ультразвуковая дефектоскопия
Все акустические колебания в зависимости от частоты могут быть раз-
биты на три диапазона. Человеческое ухо воспринимает лишь колебания ча-
стотой от 16 до 20 000 гц. Эти колебания называются звуковыми. Колебания
с частотой менее 16 гц называются инфразвуковыми, а с частотой более
Технологические свойства, химический и структурный анализ
71
20 000 гц — ультразвуковыми. В практике ультразвуковой дефектоскопии ме-
таллов применяются ультразвуковые колебания частотой более 500 000 гц,
т. е 0,5 мггц [24].
Для получения ультразвука частотой более 500 000 гц используются ге-
нераторы, состоящие из источника переменного электрического тока и пьезо-
электрического преобразователя. Пьезоэлектрический преобразователь основан
на использовании пьезоэлектрического эффекта. Если пластинку, изготов-
ленную из определенных материалов, подвергать сжатию или растяжению, то
на ее гранях появятся электрические заряды. Появление этих зарядов и иа-
зывается пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект — явле-
Рис. 37. Схематическое изображение принципа ультразвуковой эхо-дефекто-
скопил:
а — схема без дефекта в теле детали; б — схема с дефектом в теле детали; /— де-
фект; 2 — исследуемая деталь; 3 — излучающая пьезопластинка; 4 — приемная пьезопла-
стинка; 5 — экран электронно-лучевой трубки; 6 — донный сигнал; 7 — сигнал от
дефекта.
ние обратимое, так как под влиянием электрического поля пластинки дефор-
мируются.
Для целей дефектоскопии могут быть использованы различные явления,
связанные с прохождением и отражением ультразвука. В условиях контроля
деталей оборудования в процессе ремонта и монтажа применяют только им-
пульсные— эхо методы, которые рассмотрены ниже. В принципе контроля
этим методом лежит известное явление эхо [28].
По звуковому эхо можно судить о наличии преграды, от которой
отразился сигнал, и о расстоянии до нее. Для этого нужно отметить время
прохождения звуковой волны до препятствия и обратно. Умножив это время
на скорость звука в воздухе, равную примерно 335 м]сек, легко подсчитать
длину пути, пробегаемого волной, половина которого и есть расстояние до
препятствия.
Пьезопластинка, генерирующая ультразвук, расположена в специальной
искательной головке 3 (рис. 37). Она излучает короткий ультразвуковой им-
пульс, который распространяется в изделии 2 и, отразившись от его дна,
попадает в приемную пьезопластинку 4. Время распространения ультразвука
в изделии регистрируется на экране 5 электронно-лучевой трубки. Так как
расстояние, пройденное ультразвуком, пропорционально времени, то эта
шкала на экране электронно-лучевой трубки для данного материала может
72 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
быть проградуирована в миллиметры. Отсчет на шкале ведется по всплеску
6 (рис. 37), этот всплеск называется донным.
При наличии дефекта отразившийся от него ультразвук пройдет мень-
шее расстояние и между началом шкалы и донным всплеском 6 появится но-
вый всплеск 7 (рис. 37).. Этот всплеск показывает, что в изделии имеется де-
фект. Шкала электронио-лучевой трубки поможет определить глубину зале-
гания этого дефекта.
Ультразвуковой контроль обладает по сравнению с просвечиванием ря-
дом преимуществ и недостатков. Так, например, чувствительность ультразву-
кового метода, как правило, значительно больше, чем при просвечивании.
Ультразвуком можно проконтролировать изделия с толщиной стенки в сотии
раз большей, чем просвечиванием (до нескольких метров). Однако
по результатам ультразвукового контроля значительно сложнее судить о
размере и характере несплошности. Наглядность методов просвечивания яв-
ляется главным их преимуществом.
ГЛАВА IV
ХАРАКТЕРИСТИКА И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ
Удельной теплоемкостью (теплоемкостью) называют количество тепла,-
необходимое для нагревания единицы массы вещества в данном процессе ня
1 °C.
Если масса вещества измеряется в килограммах, то теплоемкость выра-
жается в ккал/кг ° С, а если в граммах, то теплоемкость будет определена-
размерностью кал/г °C.
Теплоемкость в некоторой степени изменяется с изменением темпера-
туры.
В связи с этим необходимо отличать истинную теплоемкость (обозна-
чается буквой с), под которой понимают теплоемкость при дайной темпе-
ратуре, и среднюю теплоемкость (обозначаемую ст), измеряемую в опреде-
ленном интервале температур.
В табл. 24 и 25 приведены данные по теплоемкости углеродистой стали
и некоторых металлов [29].
Таблица 24
Средняя теплоемкость углеродистой стали ст, ккал/кг град
°с
Чистое
железо
0,22
Содержание углерода в стали, %
0,30 | 0,54
0,61
0,80	0,92 | 1.0 | 1,23	1,40
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
0,11!
0,117
0,122
0,128
0,134
0,142
0,143
0,1508
0,155
0,1613
0,1616
0,1623
0,1113
0,1143
0,1193
0,1229
0,1273
0,1354
0,1432
0,1620
0,1678
0,1678
0,1678
0,1693
0,1115
0,1148
0,1200
0,1233
0,1278
0,1357
0,1436
0,1646
0,1668
0,1670
0,1670
0,1676
0,1125
0,1149
0,1207
0,1248
0,1282
0,1366
0,1443
0,1645
0,1647
0,1646
0,1650
0,1657
0,1142
0,1157
0,1217
0,1253
0,1286
0,1368
0,1446
0,1636
0,1639
0,1640
0,1645
0,1650
0,1153
0,1160
0,1230
0,1255
0,1298
0,1373
0,1449
0,1620
0,1620
0,1622
0,1629
0,1635
0,1181
0,1200
0,1240
0,1275
0,1318
0,1391
0,1467
j0,1643
0,1600
0,1561
0,1575
0,1575
0,1162
0,1185
0,1230
0,1260
0,1300
0,1380
0,1456
0,1625
0,1606
0,1602
0,1610
0,1600
0,1173
0,1195
0,1233
0,1273
0,1310
0,1383
0,1460
0,1676
0,1660
0,1579
0,1590
0,1584
0,1159'
0,1200-
0,1230
0,1256-
0,1301
0,1375-
0,1451
0,1625-
0,1607
0,160В-
0,1610
0,161В
74 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 25
Истинная и средняя теплоемкость металлов, ккал/кг град
Металл	Истинная с при температуре, °C								
	—200	— 100	0	20	100	200	30 0	500	1000
Алюминий . .	0,075	0,175	0,210	0,214	0,224	0,235	0,241	0,26	
Хром ....	0,034	0,076	0,102	0,105	0,113	0,119	0,125	—	—
Железо ....	0,032	0,085	0,105	0,108	0,116	0, 127	0,139	0,162	—,
Медь ....	0,040	0,082	0.0906:0,0915		0,0947	0,0969	0,0994	0,1049	—
Магний ....	0,13	0,21	0,239	0,243	0,255	0,268	0,276	0,30	—
Марганец . . .	—	0,095	0,113	0,116	0,123	—	0, 14	—	—
Молибден . .	0,020	0,050	0,059	0,060	0,062	—				0,074
Никель ....	0,036	0,087	0,1055	0,1065	0,1115	0,123	0,136	—		
Платина . . .	0,018	0,028	0,0317	0,0318	0,0324	0,0325	0,0326	0,0335	0,035
Ртуть ....	0,0273	0,0322	—	0,0333	—			—	—		
Серебро . . .	0,0375	0,0516	0,0556	0,0559	0,0568	0,0595	0,061	0,063	0,074
Титан ....	—	——	——	0,146	—		—	—	—
Висмут ....	0,024	0,0278	0,0293	0,0295,0,0303		0,032	0,034	—	__
Цинк .....	0,058	0,085	0,091	9,092	0,095	0,099	0,1003	—	—
Табл. 25 (окончание)
Металл	Средняя ст в интервале температур, °C						
	—200—0	— 100—0	0—100	0—200	0—300	0—500	0—1000
Алюминий		0, 16-1	0,191	0,217	0,223	0,228	0,237	.	.
Хром		0,071	0,100	0. 108	—	0,116	—	0,135
Железо		0,08'9	0,0‘; 6	(•, 1 1 1	0,116	0,122	0,133	0, 168
Медь		0,078	(1,087	0,0926	0,0949	0,0958	0.0974	—
•Магний		9,20	0,225	0.247			0,260	0.27	—
Марганец		—	0,105	0.119			0.127	—	—_
Молибден 		0,047	О'. 055	0,061	—	—	—	0,6'67
Никель		0.(83	0.099	9, 108	0,112	0,118	—-	0, 13
Платина 		о.соз	0.0306	0,0321			0,0328	0,0333		
Сегюбро		0,0505	0.0539	0,0'562	—	0,0572				
Титан 		-	—	0.1462	0,1503	0, 1563	.—	—
Висмут		0,027	0,0286	0.0098	0,0.304	—		—
Цинк		6,082	0,(88	0.093	0,0'95	—		—
КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО РАСШИРЕНИЯ
Коэффициентом линейного расширения, обозначаемым буквой а и име-
ющим размерность лс.н/.илс °C, называют относительное приращение длины
при нагревании тела на 1 °C.
Коэффициент объемного расширения для твердых однородных тел может
быть принят & 3 а.
Значения коэффициента линейного расширения для ряда металлов и
сплавов [30] приведены в табл. 26 и 27.
Пример расчета удлинений. Определить удлинение паро-
провода при 200°, если при 20° его длина 10 м. По табл. 26 при температуре
Характеристика физических свойств металлов и сплавов
75
от 20 до 200° для стали марки Ст. 5, из которой сделан трубопровод,
а = 13,9- 10-6. Увеличение длины Д/ составит:
AZ = 10 000(200 — 20) • 13,9 • 10~6 « 25 мм.
Таблица 26
Коэффициенты линейного расширения железа, чугуна и стали
при разных температурах
Материал	Температуры, при которых определялся коэффициент линейного расширения, °C			
	20—100	20—200	20-400	20—600
Железо		11,5 • 10“6	11,7 • 10~е	11,8 • 10~6	12,0 • 10~6
Сталь 0,1 % С		11,6- 10—6	12,6 • 10~6	13,6 • 10~6	14,6 • 10~6
» 0,3% С		12,6  КГ 6	13,9 • 10~6	15,6 • 10-6	15,6 • 10~6
» 0,5% С		12,0 10-6	12,4  10“6	13,3 • 10~6	14,1 • 10~6
» 0,7% С 		11,5 • 10"6	12,3  10~й	13,0 • 10~6	13,8 • 10—6
Чугун 3,66% С . . . .	8,6 • 10“6	8,8 • 10~6	11,3 • 10~6	13,2 • 10~6
Таблица 27
Коэффициент линейного расширения некоторых металлов и сплавов
(при температуре 0—100°)
Материал	Коэффициент линейного расширения	Материал	Коэффициент линейиого расширения
Алюминий 	 Бронза оловянистая Бр. 010	 Бронза слов янист о-цин- ковая Бр. ОЦ8-4 . . . Бронза оловянисто-свин- цовая Бр. ОСУ-12 . . Бронза алюминиевая Бр. А10		0,0000231 0,0и00185 0,0000178 0,0000173 0,0000170	Латунь марганцовистая ЛМц60-2	 Латунь свинцовистая ЛС59-1	 Латунь оловянистая ЛС62-1	 Латунь никелевая ЛН65-5	 Медь . •		0,0000220 0,0000140 0,0000193 0,0000182 0,0000168
Латунь (томпак) ЛТ90 .	0,0000170	Никель		0,0000128
Латунь ЛТ67		0,0000180	Олово (р)		0,0000200
Морская латунь ....	0,0000170	Свинец 		0,00002909
Латунь Л63 		0,0000290	Цинк		0,0000300
КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
Коэффициентом теплопроводности (теплопроводностью), обозначаемым
буквой л, называют величину удельного теплового потока, отнесенную К
единице температурного градиента.
Размерность коэффициента теплопроводности ккал/м час °C (при изме-
рении массы вещества в килограммах) и кал/м час °C (при измерении массы
вещества в граммах).
Значение коэффициентов теплопроводности для ряда материалов при-
ведено в табл. 28.
76 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 28
Коэффициент теплопроводности металлов, огнеупорных
и теплоизоляционных материалов при разных температурах
Материал	Коэффициент теплопроводности, ккал/м час град при температуре, °C						
	0	1 00	200	300	400	500	600
Стал ь:							
0,15% С; 0,4% Мп • . .	55,5	53,6	45,8	38,9	34,1	30,3		
0,29% С; 0,94% Мп . . .	52,5	50,0	42,7	34,7	29,2	25,2		
0,52% С; 0,63% Мп . . .	47,5	45,0	36,6	30,2	23,6	20,8	—
1,00% С; 0,55% Мп . . . Чугун: 3,77% С; 1,81% Si;	45,6	43,3	33,1	27,8	22,2	18,1	—
0,43% Мп	 3,35% С; 0,65% Si;	—	33,8	33,2	32,0	31,4	—	—
0,85% Мп	 3,02% С; 1,89% Si,	—	48,5	46,0	44,0	41,0	—	—
0,76% Мп	 2,8% С; 0,39% Si;	—	42,5	41,0	39,2	37,4	—	—
0,1% Мп		—	41,0	36,9	39,0	39,2	—		
Алюминий 		174	177	197	234	274	319	364
Медь	 Латунь:	337	331	327	322	315	301	307
96% Си; 10% Zn . . . .	88	101	115	128	143	155	168
70% Си; 30% Zn . . . .	91	94	95	98	100	103	104
67% Си; 33% Zn . . . .	86	92	97	104	НО	116	130
Никель 		50,6	50,3	49,2	48,9	47,8	47,5	46,2
Олово		54,0	51,0	46,0	—	—			—
Свинец 			24,8	 29,5	28,3	27,4	—	—	—
Серебро 		364,0	358	353	348	344	339	334
Цинк		 Шамотный кирпич	97,0	92,0	88,0	84,5	80,0	—	—
Х = 0,6+ 0,00055/ . . . Динасовый кирпич	0,600	0,655	0,710	0,765	0,820	0,875	0,930
1 = 0,7+0,00065 / . . . Магнезитовый кирпич	0,700	0,765	0,830	0,895	0,960	1,025	1,090
к = 4,0 — 0,0009 / . . . .	4,0	о,91	3,82	3,73	3,64	3,55	3,46
Асбест (листовой)	 Теплоизоляционный кир-	0,130	0,167	0,180	0,186	0,192	0,198	—
пич X = 0,12 + 0,0001 / . Легковесный шамот (пеношамот)	0,120	0,130	0,140	0,150	0,160	0,170	0, 180
X = 0,20 + 0,0002 t . . .	0,20	0,220	0,240	0,260	0,280	0,300	0,320
Примечание, t — температура, °C.
УДЕЛЬНЫЙ ВЕС И ПЛОТНОСТЬ
Удельным весом тела называют отношение его веса к весу такого же
объема воды при 4° С. Удельный вес есть число отвлеченное (обозначается
буквой у).
Характеристика физических свойств металлов и сплавов
77
Плотностью, или объемным весом, называют вес единицы объема веще-
ства, выраженный в г[см2 или rn/xt®.
Если тело в занимаемом объеме не имеет пустот, то его удельный вес
численно равен плотности.
Для газообразных тел плотность, или объемный вес, выражают в г/л или
кг/л!3, а удельный вес определяют относительно воздуха.
Плотность основных металлов и технических сплавов приведена в
табл. 29.
Таблица 29
Плотность (объемный вес) металлов и сплавов
Материал	Плотность efCM*	Материал	Плотность г!смЪ
Алюминий (99,4% А1) . . .	2,70	Никель		8,9
Баббит Б83		7,38	Нихром 		8,4
Баббит БН		9,55	Олово 		7,29
Баббит БТ		9,7	Припой ПМЦ-42 ....	8,1
Баббит Б16		9,29	Припой ПОС-90		7,6
Баббит Б6 		9,6	Ппипой ПОС-ЗО		9,7
Баббит БК		10,5	Платина 		21,3—21,6
Бе рилий 		1,87	Свинец 		11,37
Бронза БрОЦ—8-4 ....	8,78	Серебро 		10,5
Бронза БрО 10 ...  . .	8,80	Сталь углеродистая ....	7,8—7,83
Бронза БрОС 7-17 . . . .	9,20	Сталь быстрорежущая	
Бронза Бр А7		7.9	(5% W) . . 			«8,1
Бронза Бр АЖМц 10-3-1,о	7,5	Сталь быстрореж. (20°(( W)	9,0
Бронза Бо МцС 8-20 . . .	8,83	Cena молотая 		2,0
Висмут . . •		9,82	Сурьма 		6,62
Вольфрам		19,32	Томпак ЛТ 96		8,80
Железо		7,88	Фосфор 		2,4—2,5
Кадмий . , • 		8,64	II,инк		7,14
Латунь Л68 		8,60	Хром		7,1
Латунь ЛАН 59-3-2 ....	8,40	Чугун белый		7,4—7,6
Латунь ЛМц 58-2		8,50	Низкопрочный серый чу-	
Магний		1,74	гун		6,6
Марганец		7,39	Обычный серый чугун . .	7,0
Медь		8,93	Высококачественный серый	
Молибден		10,0	чугун 		7,4
Примечание. С повышением в стали содержания углерода объемный вес ее по
вижается, с повышением содержания легирующих элементов, плотность которых выше
плотности железа, объемный вес ее повышается.
МОДУЛЬ НОРМАЛЬНОЙ УПРУГОСТИ
Модулем нормальной упругости, обозначаемым буквой Е, называют
отношение нормального напряжения к соответствующему относительному
удлинению при растяжении (сжатии) прямого стержня в пределах зависи-
мости, соответствующей закону пропорциональности, т. е.
S
(27)
где о — нормальное напряжение в сечении, не превышающее предела упру-
гости, кГ/см2-,
78 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
е — упругое относительное удлинение, равное отношению удлинения к
первоначальной длине, т. е.
е = Д Z: Z.
(28)
Модуль нормальной упругости для ряда металлов и сплавов приведен
В табл. §0.
Таблица 30
Показатели упругости некоторых металлов
Наименование материалов	Модуль упругости Е, к Г [см*	Модуль упругости при сдвиге G кГ/см%
Пружинная сталь		~2 200 000	850 000
Литая углеродистая сталь		~2 150 000	850 000
Хромоникелевая сталь		~2 100 000	820 000
Чугун 				750 000—1 050 000	290 000—400 000
Медь листовая красная		1 150 000	400 000
Медь желтая (литая)		800 000	—
Бронза марганцовистая		1 050 000	400 000
Бронза фосфористая .	.....	1 100 000	440 000
Бронза алюминиевая		1 050 000	420 000
Латунь холоднотянутая		1 120 000	420 000
Алюминий			675 000	.	250 000
Дуралюминий 		700 000	280 000
Цинк катаный 		840 000	320 000
Свинец 		170 000	70 000
Никель			2 050 000	—
Олово . . 		490 000	160 000
Примечание. Отдельные марки сталей {29] имеют следующие значения Е
(кПсл&у, сталь 15 и 25—20.2 • Ю5: сталь 40 — 21,35 • 10s; сталь 50—22,0 • 105; сталь
70-21,0 • 105; сталь 40Г—20,4 • !(Л; стали ЗОХ н 35Х—21,85 • 10s; стали 25СГ и
35СГ—21,4 • 105; стали 25Н и 35Н—21,5 • 105; сталь 20ХНЗ—20,3 • 103; сталь
ШХ15—21,0 • 105; стали 55С2 н 60С2—20,0 » IQ5; стали Я1 и Я1Т—20,0 • Ю5.
МОДУЛЬ УПРУГОСТИ ПРИ СДВИГЕ
Модулем упругости при сдвиге (см. табл. 30), обозначаемым G, назы-
вают отношение касательного напряжения к соответствующему углу сдвига
в пределах зависимости, соответствующей закону пропорциональности, т. е.
О = — ,
т
(29)
где т — напряжение, не превышающее предела упругости, к.Г!см2-,
7—относительный сдвиг или угол сдвига (в радианах).
ГЛАВ А V
ВАЖНЕЙШИЕ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ
АНТИКОРРОЗИЙНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Сохранность и долговечность оборудования, зданий и сооружений имеет
большое значение для народного хозяйства. Обычные машиностроительные и
строительные материалы (металлы, бетоны и др.), как правило, быстро под-
даются разрушительному действию промышленных агрессивных сред, особенно
в сочетании с механическим износом. Практика эксплуатации и восстанови-
тельных _ремонтов показывает наличие значительных коррозионных разруше-
ний оборудования и конструкций из-за агрессивных выделений [31, 32, 33,
34, 35].
Применение неметаллических химически стойких конструкционных мате-
риалов и покрытий является одним из основных видов защиты от 'коррозии.
Выбор неметаллических материалов и покрытий производится в зависимости
от вида агрессивной среды, конфигурации конструктивного элемента и условий
технологии: температуры, механического воздействия, давления.
В прошедший период свинец практически являлся единственным метал-
лом, химически стойким в серной кислоте низкой и средней концентраций,
плавиковой и фосфорной кислотах, растворах сернокислых солей и др. Этим
обусловливалось широкое его применение в машиностроении, металлургиче-
ской, химической, лесохимической и других отраслях промышленности.
В некоторых конструктивных элементах оборудования и сооружений по
условиям конфигурации, габаритов, прочности и другим факторам свинец не
мог быть применен, что сдерживало развитие соответствующих производств.
Кроме того, свинец является дефицитным металлом. С появлением неметалли-
ческих химически стойких материалов, вопросы защиты оборудования, работа-
ющего в агрессивных средах, поставлены на более высокий уровень техни-
ческой мысли.
Использование иеметаллических материалов в ряде случаев требует мо-
дернизации оборудования и создания новых его типов. Например, при за-
щите резиной необходимо предусматривать определенный радиус закругления
в местах сочленения отдельных узлов аппаратов, при футеровке плитками —
непроницаемость швов, при изготовлении аппаратов из кислотоупорной эма-
ли — их цилиндрическую или сферическую формы и т. д.
Несмотря, на многообразие неметаллических материалов, их в основном
можно подразделить по принципу происхождения на материалы органические
и неорганические.
Техническим и производственным центром по внедрению методов хими-
ческой защиты в промышленность при капитальном строительстве и, в значи-
тельной мере, при осуществлении капитальных ремонтов' в РСФСР является
трест «Монтажхимзащита» [34]. Необходимые технические указания ПКБ
треста «Монтажхимзащита» [34] по подбору химически стойких материалов
неорганического происхождения, а также сведения по подбору некоторых
химически стойких материалов органического происхождения (битумы, лаки,
мастики и др.) приведены в приложениях I и II.
В текстовой части главы рассматриваются главным образом химически
стойкие пластмассы, резины и графопласты, внедрение которых в ремонтную
рактику в настоящий период является одной из перноочередных задач.
SO Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
МАТЕРИАЛЫ НА ОРГАНИЧЕСКОЙ ОСНОВЕ
Пластические массы
Пластмассы изготовляются из природных и искусственных высокомоле-
кулярных органических смол (полимеров) с добавлением к ним наполните-
лей, пластификаторов, смазок, красителей и других веществ, необходимых
как для облегчения переработки пластмасс, так и для придания им опреде-
ленных свойств и внешнего вида.
Применяемые материалы этого типа обладают при определенных усло-
виях пластичностью, способностью формоваться, затвердевать и сохранять
приданную им форму. В зависимости от назначения, оии, обладая самыми
разнообразными физико-механическими свойствами, при применении в качестве
антикоррозионных материалов или защитных покрытий имеют также хими-
ческую стойкость к большинству агрессивных сред.
Помимо химической стойкости эти пластические массы, применяемые в
виде самостоятельных конструкционных материалов или в виде футеровок и
обкладок по металлу, бетону, керамике и т. п., обладают небольшим удель-
ным весом, значительной механической прочностью, водо- и морозостой-
костью и другими ценными свойствами. Они являются в большей или мень-
шей степени диэлектриками и обладают малой теплопроводностью. С целью
.повышения теплопроводности в качестве наполнителей для пластмасс иногда
применяют такие вещества, как графит. Эластичность и твердость этих
пластических масс колеблются в весьма широких пределах. Эти материалы
хорошо поддаются всем видам механической обработки, а некоторые из иих
и свариваются.
Химическая стойкость пластических масс объясняется сложностью их со-
•става. Чем состав сложнее, тем пластмассы обладают большей химической
инертностью; чем больше молекулярный вес вещества, тем более оно сопро-
тивляется действию агрессивных сред.
Окислители и некоторые органические растворители действуют, однако,
на них разрушающе. Недостатком пластических масс, как и других конструк-
ционных материалов иа органической основе, является их недостаточная
теплостойкость: большинство из них пригодно для температур не свыше
120—130°, а некоторые из них уже при 60—70° размягчаются и дефор-
мируются.
Большинство химически стойких пластических масс получаются искусст-
венным путем — уплотнением однородных, простых молекул в сложные в ре-
зультате полимеризации. Простейшим примером полимеризации может слу-
жить уплотнение молекулы этилена (С2Н4) в полиэтилен, (С2Н4)Л. Исход-
ный продукт является газообразным веществом, и по мере усложнения его
состава он переходит в вязкую жидкость и затем, в конечной стадии, в твер-
дое вещество.
Химическая стойкость пластмасс в основном определяется свойствами
связующего и наполнителя [31]. Наиболее химически устойчивы в отношении
всех агрессивных сред фторсодержащие полимеры — фторопласт-4 и фторо-
пласт-3. К числу кислотостойких пластмасс в отношении концентрированной
соляной кислоты могут быть отнесены винипласт, фенопласты с асбестовы-
ми наполнителями (фаолит) и др.; стойкими к действию щелочей являются
такие разновидности пластмасс, как асфальтопеновые, винипласт и хлорви-
ниловый пластикат.
Фенопласты и аминопласты с органическими наполнителями неустойчивы
к действию щелочей, причем гетинакс значительно менее стоек, чем тексто-
лит. В то же время фенопласты значительно лучше противостоят действию
слабых соляной и серной кислот. Фенопласты и аминопласты хорошо сопро-
тивляются действию бензина, трансформаторного масла и морской воды.
Техническая характеристика отдельных химически стойких пластмасс пои-
ведена ниже.
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
81
Винипласт
Винипласт является продуктом термической пластификации полихлор-
ииниловой смолы со стабилизатором н другими добавками и представляет
собой термопластическую массу, которая при нагреве приобретает большую
пластичность, утрачиваемую при остывании. Недостаток винипласта — его
малая термостойкость и хрупкость при температурах ниже — 20° С.
Винипласт применяется в качестве защитного покрытия от воздействия
кислот и щелочей при температурах от 0 до + 40°. Винипласт стоек при тем-
пературах до 40° С в щелочных 40%-яой концентрации растворах, практи-
чески не подвержен действию почти всех кислот н растворов солей, за исклю-
чением сильных окнслов (азотиая кислота с концентрацией свыше 40% и др.).
Винипласт нерастворим в органических веществах, за исключением хлори-
рованных и ароматических углеводородов. Он обладает высокой механической
прочностью, поддается механической обработке, склеиванию и сварке.
Физико-механические свойства винипласта приведены в табл. 31.
Таблица 31
Физико-мехаиические свойства винипласта
Свойства
Вел ичина
Удельный вес, Г/см?...............
Модуль упругости, кГ/см?..........
Предел прочности, кГ/см2-.
при разрыве......................
при сжатии .................
при изгибе..................
Теплопроводность, ккал/м-час-град.
Температурный предел применения,
Теплостойкость по Мартенсу, °C .
Горючесть........................
Относительные удлинения, % . . .
Морозостойкость, °C..............
1,38—1,43
40000
400—600
800—1000
1000—1200
0,13
От 0 до 40° (при кратковременном
воздействии до 90°)
65
Не горит, обугливается в пламени
10—25
—10 (до этой температуры прочность
на растяжение сохраняется)
Винипласт выпускается в виде листов, труб, прутков и стержней.
Листовой винипласт по ТУ МХП 3823—53 выпускается в ли-
стах длиной 1300—1500 мм, шириной 500—600 мм и толщиной от 2 до
20 мм.
Фольга (пленка) нз винипласта по ВТУ МХП 2025—49
выпускается длиной до 20 м, шириной 600—800 мм, толщиной от 0,3
до 1 мм.
Внннпластовую фольгу рекомендуется применить в условиях, указанных
в табл. 32.
Трубы из винипласта изготовляются методом непрерывного вы-
давливания.
В Советском Союзе виннпластовые трубы выпускаются, в соответствии с
ТУ МХП 4251—54, диаметром 8—150 мм с толщиной стенки 2—8 мм н дли-
ной 2000—3000 мм. Трубы диаметром 8—76 мм рассчитаны на внутреннее ра-
бочее давление до 6 ати, а трубы больших диаметров — до 2,5 ати. Вес
труб (при диаметре условного прохода 6 мм) от 0,07 кГ/пог  м до
5,6 кГ/пог-м (при диаметре 150 мм) (табл. 33)
6 П. Г. Львовский
82 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 32
Стойкость винипластовой фольги
Предельная
Среда	. концентрация 1	*	температура °C
Кислоты:		
серная			. . . .	40	40
то же	•	. .	40—80	60
> > . . . 		...	90	20
соляная 	 		. .	Любая	40—60
азотная		...	50	50
плавиковая 		. . . .	40	20
жирные 			. . . .	100	60
Растворы солей:		
хлористые соли натрия, калия, кальция,		
магния, железа, циика, олова	. . . •	Слабый	40
	концентрат	
то же			. . . Насыщен-	60
	ный раствор	
хлористая медь . 			. . . .	То же	20
сернокислые солн натрия, магния,	нике-	
ля, меди, цинка		. . . .	Слабый	40
	концентрат	
то же			. . . . Насыщен-	60
	ный раствор	
Газы:		
СО2		. . .	Любая	60
ог 			. . • .	Следы	60
НС1		. . .	Любая	60
хлор газообразный		. .	10	20
хлор влажный		. . .	50—60	20
Щелочи едкие 		. . .	50—60	60
Аммиак водный 		. . . .	25	50
Смазочные и растительные масла . . .		60
Бензин 		... —	20—40
Трубы из винипласта используются для работы в агрессивных средах, если
транспортируемая по ним жидкость нли газ имеет температуру не выше 40*
при напорном режиме движения жидкости и температуру 50° при самотечном
движении. Благодаря гладким стенкам внннпластовые трубы имеют меньшие
гидравлические сопротивления, чем чугунные или стальные. Пропускная спо-
собность виннпластовых труб на 6—10% больше чугунных.
Не допускается применение внннпластовых труб и средах, содержащих
ароматические углеводороды (бензол, толуол), галоидопроизводные углеводо-
родов жирного и ароматического рядов, кетоны и азодную кислоту концент-
рацией выше 50%.
Сварка винипласта применяется при получении изделий больших
размеров, футеровке и прочих работах.
Процесс сварки заключается в одновременном разогреве до 180—210° С
свариваемых элементов и сварочного электрода, представляющего собой
немного пластифицированный (8—10% трнкрезнлфосфата) поливинилхлорид-
ный пруток диаметром 3—5 мм, струей горячего воздуха с температурой
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
S3
Таблица 33
Техническая характеристика вииипластовых труб (ТУ МХП 4251—54)
Условный проход мм	Наружный диаметр мм	Рабочее давление			
		до 2,5 ати		до 6 ати	
		толщина стенки, мм	вес кГ	толщина стенки, мм	вес кГ
6	10					2	0,07
8	12,5	—	—	2,25	0,1
10	15	—	—	2,5	0,14
15	20	—	—	2,5	0,19
18	22	—	—	4,5	0,34
20	25	2	0,2	3	0,29
25	32	3	0,38	4	0,49
32	40	3,5	0,58	5	0,77
40	51	4	0,83	6	0,19
50	63	4,5	1,17	7	1,74
60	76	5	1,56	8	2,39
70	83	6	2,2	—	—
80	96	6,5	2,53	—	—
90	102	6,5	2,73		—
100	114	7	з,з	-	- .
125	140	8	4,64		—
150	166	8	5,6	I	—
заполнении сварочного
шва
слоями
из
сварочного электрода
230—260° С и
Сварка производится при помощи сварочного пистолета (рис. 38).
Электрическая мощность нагревателя сварочного пистолета ЧТЗ
(рис. 38, б) 300 вт. Воздух подается от компрессора через ресивер или от
баллона через редуктор под давлением 0,5—0,7 ати. Расход воздуха состав-
ляет 900—1000 л[час на один пистолет. Оптимальная температура воздуха
200—220°. Увеличение температуры воздуха до 270° способствует увеличению
производительности труда при сварке и повышению механической прочности
шва. Однако это требует более высокой квалификации сварщика. Сварка при
таких температурах должна производиться очень быстро, так как в противном
случае произойдет разложение материала. При изготовлении конструкций из
листового винипласта толщиной от 1,5 до 5 мм необходимо срезать края
листов под углом 30—35°,а при толщине более 5 мм — под углом 35—45°.
Наиболее распространенные формы сварных соединений винипласта:
угловое, V-образное, Х-образное и реже — внахлестку. Обработка кромок ли-
ста под сварку выполняется без неровностей и царапин, остатки масла н
эмульсий, вызывающие дефекты внутри шва, удаляются. Перед сваркой с по-
мощью термометра тщательно регулируют температуру воздуха, для чего
термометр вносят в струю горячего воздуха на расстоянии 5 мм от сопла
пистолета. Можно проверять температуру воздуха по иагреву поверхности
винипласта, т. е. по появлению на ней матового пятна. Однако этот способ
требует большого опыта и высокой квалификации исполнителя и допустим
в виде исключения. При сварке листового винипласта толщиной до 6 мм
рекомендуется применять сопло диаметром 1,5—2 мм, толщиной выше
6 мм — сопло диаметром 3—4 мм. Присадочный пруток рекомендуется прини-
мать диаметром 3—3,5 мм (при выполнении корня шва в стыковых швах реко-
мендуется применять пруток диаметром 1,5—2 мм). Во времи сварки пруток
присадочного Винипласта направляется перпендикулярно шву, прогревается
6*
Рис. 38. Пистолет для сварки винипласта:
а~в нормальном исполнении; б - упрощенной конструкции ЧТЗ; 1 — наконечник; 2 - горелка; 3 - защитный
ложух; 4 деревянная ручка; 5 — привод; 6 — нихромовая спираль.
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
85
струей горячего воздуха совместно с крошками листов до вязкотекучего со-
стояния и укладывается в шов. Чтобы не допустить пустот, в процессе свар-
ки слегка нажимают на пруток, не деформируя его до укладки в шов. При
сварке листы должны быть закреплены на сварочном столе.
Процесс сварки недостаточно производителен, так как в среднем на-
плавляется 15—20 м присадочного прутка в час. При заполнении, например,
разделки с V-образным швом толщиной 18—20 мм на 1 пог. м шва задал-
живается около 2 час.
Футеровка н приклеивание винипласта. Винипласт как
антикоррозийный материал широко применяется для футеровки оборудования
по металлу, дереву и бетону.
Футеровка винипластом производится путем:
а)	приклеивания винипластовой пленки толщиной 0,3—1,0 мм;
б)	вставок сварного вкладыша толщиной 2—10 мм в металлический,
деревянный или бетонный сосуд с заливкой зазора (цементом, битумом и
другими материалами);
в)	вставок сварного вкладыша из винипласта в решетчатый каркас.
Приклеивание винипластовой пленки (фольги) производится перхлорви-
инловым клеем, представляющим собой 10—20%-ный раствор перхлорвинила
в ацетоне, дихлорэтане или метиленхлориде с выдержкой до 24 час.
При приклеивании винипластовой пленки к дереву последнее не должно
быть влажным, поверхность бетонных сосудов должна быть чистой, гладкой
и без трещин. Поверхность дерева или бетона покрывают последовательно
тремя слоями 20%-кого перхлорвинилового клея. После (нанесения первого
слоя дается естественная сушка в течение 1 часа; после второго —10—
14 час. и третьего — 5—10 мин. Расход клея, наносимого в три слоя, 1,2—
1,5 кГ/м2. Поверхность винипластовой пленки покрывают одним слоем клея,
выдерживают 5—10 мин., затем пленку прикладывают к дереву или бетону
и плотно прижимают.
Стыки листов заклеивают полосками на клею или соединяют внахлестку.
Покрытый винипластом сосуд может быть пущен в эксплуатацию не ранее
чем через 10 дней.
Металлические поверхности перед покрытием должны быть освобождены
от ржавчины при помощи пескоструйного аппарата и обезжирены.
После ианесения трех слоев клея и перед покрытием пленкой (наружную
поверхность резервуара желательно нагреть, с тем чтобы температура вну-
тренней поверхности была около 140°, затем прижимают приклеиваемую ви-
нипластовую пленку.
Качество футеровки проверяется визуально и электроискровым индук-
тором, пробивающим слабые места.
Обнаруженные дефектные места заваривают или заклеивают.
Полиэтилен
Полиэтилен — продукт полимеризации этилена.
Полиэтилен обладает устойчивостью против действия воды, растворов
солей, кислот и щелочей (но он разбухает под действием ароматических и
хлорированных углеводородов), стойкостью в среде различных масел, (незна-
чительным влагопоглощением (до 0,01 % привеса после 24 час. выдержки) и
хорошим сопротивлением проникновению водяных паров, является хорошим
диэлектриком. Полиэтилен слабо воспламеняется и медленно горит. Полиэти-
лен, полученный по методу низкого давления, может использоваться при тем-
пературе от —70 до +110°, а по методу высокого давления — от —70
до +70°. Полиэтилен обладает хорошими механическими свойствами.
Его ударная вязкость сохраняется даже при низких температурах. Величина
гидравлического удара в полиэтиленовых трубах в 4—8 раз меньше, чем в
металлических, вследствие его затухания в эластичном полиэтилене.
86 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Основные физико-механические свойства полиэтилена следующие:
Объемный вес, г/см* . . •...........0,92—0,95
Предел прочности, кГ/см2'.
при растяжении.............•	.	120—160
при’ сжатии . . • .......... 125
Модуль упругости, кГ/см2...........	2500
Относительное удлинение, %.......... 300—600
Полиэтилен применяется в виде труб, пленки, в качестве электроизоля-
ционного антикоррозийного прокладочного материала при изготовлении кабе-
лей и проводов и т. п.
Трубы из полиэтилена выпускаются диаметром от 12 до
150 жл1. Трубы диаметром 150 мм с утолщенными стенками пригодны для
рабочего давления 5,25 кГ/см2, а диаметром 25 мм — для рабочего давления
8,4 кГ/см2. При изготовлении труб из полиэтилена прибавляют 3% газовой
сажи для предупреждения проникновения ультрафиолетовых лучей, отрица-
тельно влииющих на полиэтилен.
В США и других странах имеются передвижные агрегаты для производ-
ства труб из полиэтилена, установленные иа прицепе грузового автомобиля.
Такая машина, непрерывно передвигаясь, роет- канаву, изготовляет полиэти-
леновый трубопровод, укладывает его в канаву и засыпает землей. Произво-
дительность машины — до 400 м трубопровода в час, при этом агрегат обслу-
живается всего двумя рабочими и имеет двухдневный запас сырья [33].
Полиэтиленовая пленка выпускается шириной до 1,5 м и
более, толщиной от 30 до 200 мк, неограниченной длины, может быть окраше-
на в любые цвета.
Пленка паро- и водонепроницаема, обладает высокой химической стой-
костью в агрессивных средах. Эластичность пленки сохраняется при темпера-
турах до —70°. Недостатком пленки является ее склонность к старению, для
предотвращения чего она выпускается из стабилизированного полиэтилена.
Пленка может быть использована для гидроизоляции, остекления и т. п.
Соединение швов пленки производится через бумажную ленту металлическим
гладилом при температуре 90—130°.
Ф а ол ит
Фаолмт представляет собой прессованный материал иа основе смеси фе-
нольно-формальдегидной смолы резольного типа с наполнителями в виде
Таблица 34
Характеристика фаолита различных марок
Марка фаолита	Наполнитель	Свойства
А	Асбест антофиллитовый и	Хорошие механические свойства
	хризолитовый	Худшие механические свойства, чем у фаолита А, но повышенная теплостойкость; применяется для изготовления трубопроводной ар- матуры
П	Песок и хризолитовый ас- бест	
Г	Молотый графит и хризоли-	Большая теплопроводность; приме-
। графо- лит)	товый асбест	чиется дли изготовления тепло- обменной аппаратуры
Примечание: В химическом машиностроении применяется фаолит марки А.
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
асбеста, графита, песка, молотого кокса. Фаолит и фаолитовые изделия об-
ладают высокой химической стойкостью к кислотам, в том числе концентри-
рованной соляной, а также к плавиковой кислоте.
При изготовлении изделий фаолит может формоваться при нормальной
или немного повышенной температуре без применения высокого давления.
При формовании можно получить детали размером до нескольких метров по
длине и диаметру. Поврежденные во время эксплуатации фаолитовые изделия
легко поддаются ремонту.
Фаолит, в соответствии с ТУ МХП 322—45, выпускается трех марок, в
зависимости от наполнителя (табл. 34).
Физико-механические свойства фаолита приведены в табл. 35.
Таблица 35
Физико-механические свойства фаолита А
Свойства
Удельный вес, Г/см3 . . • ..........
Предел прочности, кГ/смг.................
при растяжении.....................
при сжатии.........................
при изгибе ........................
Ударная вязкость, кГм/см/' .... ........
Теплопроводность, ккал/м час • град ......
Теплостойкость, °C.......................
Удельная теплоемкость, ккал/кг • град . .
Коэффициент линейного расширения
Твердость по вдавливанию, кГ/ммг ...
Температурный предел применения, °C . ,
Усадка, %...............................
Водопоглощение за 24 часа, %.........  .	.
Величина
1.5—1,7
* 150—350
г400—9001 '
£500—800 ‘
•3,5—5,5
'0,3—0,4
. 110—170
0,25—0,35
(2—2,5) 10“5
17—40
160—180
0,3—0,5
с 1,4—1,8
Фаолит марки А в эксплуатационных условиях химически стоек в средах,
указанных в табл. 36.
Таблица 36
Данные по стойкости фаолита марки А
Среда	Пре дельные	
	концентрация %	температура °C
Кислоты: серная 	 		До 70	70
серная 		До 90	25
соляная 		До 50	90
фосфорная . 		Любая	100
кремнефтористоводородная	До 100	До 100
азотная слабая		До 0,5	До 100
Бензол 		До 100	До 100
Примечание. 1. Фаолит стоек в газах SOs; H2S; Cig при темпе-
ратуре до 4-120рС.
2. Фаолит не стоек в щелочах и сильных окислах, а также в броме,
йоде, ацетоне, феноле и спирте.
88 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Для уплотнения швов при сборке ванн, разных изделий и фасонных
частей из фаолита применяют фаолитовую замазку по ТУ МХП 33—44.
Фаолит используется для изготовления труб, листов различных деталей и
насосов.
Фаолитовые трубы и фасонные части к ним выпус-
каются нашей промышленностью двух марок, согласно техническим условиям
ТУ 321—51 МХП СССР, в зависимости от наполнителя. Трубы марки А имеют
в качестве наполнителя асбест, трубы марки Г— графит.
В зависимости от физнко-механических свойств трубы подразделяются
иа первый и второй сорта. В отдельных случаях могут выпускаться трубы по
чертежам заказчика, что очень важно для обогатительных и других про-
изводств. Основные параметры труб приведены в табл. 37.
Таблица 37
Основные параметры фаолитовых труб
Диаметр, мм			Толщина буртов, мм		Длина трубы мм	Вес трубы к Г
внутренний	наружный	буртов поверху	поверху	в основании		
33	50	67	12	21	2009	4,8
54	76	98	12	24	3000	9,3
78	102	126	15	27	2000	13,2
100	125	150	15	30	2000	16,8
150	175	210	20	50	1000	17,8
200	225	265	30	80	1000	20,1
250	275	330	40	88	1000	23
300	330	390	45	98	1000	22
Примечание. Соединение фаолитовых трубопроводов и арматуры производится
при помощи специальных муфт.
Фаолитовые листы выпускаются промышленностью:
а) сырые по ТУ МХП 322—45 (табл. 38);
Таблица 38
Размеры сырых фаолитовых листов, мм
Длина	Ширина	Толщина	| Длина	Ширина	Толщина
1000	700—800	5—20	1400	900—1000	5—15
1000	800—1000	5-20	1600	700—800	5—15
1200	700—800	5—18	1600	900—1000	5—12
1200	900—1000	5—18	1800	700—800	5—12
1400	700—800	5-15	2000	700—800	5—12
б) отвержденные по ТУ МХП 35—41 толщиной от 8 до 20 мм, с макси-
мальными размерами 1400 X 1000 мм.
Отвержденные фаолитовые листы выпускают трех марок, с маркиров-
кой А, П и Г, в соответствии с табл. 34.
Листы применяются для кислотоупорных ванн и другой химической стой-
кой аппаратуры.
Метод переработки изделий — механическая обработка и сборка на фа-
олитовой замазке (по ТУ ГХП 34—44).
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
89
Из фаолита изготовляют различные агрессивноупорные изделия, для чего
применяется сырая фаолитовая масса. Особо эффективно изготовление из
фаолита насосов для работы в арессивных средах.
Насосы из фаолита, по опыту Полевского криолитового завода
[35], являются большим достижением в ремонтной практике. Завод изготав-
ливает насосы марок Щ1Н-30 и ЦПН-50 производительностью соответствен-
но, 30 и 50 м^час, пригодных для работы в условиях агрессивных сред
(плавиковая, соляная кислота и т. п.).
Рис. 39. Центробежный насос ЦПН-30 с деталями из фаолита:
/ — фланцевая крышка; 2—глухая пластмассовая гайка; 3 — открытое рабочее ко-
лесо; 4 - цельнопрессованная улитка; 5 — стальной вал; 6 — грундбукса; / — пластмас-
совая втулка; 8 — нажимные гайки; 9 — шпильки; 10 — корпус насоса; 11 — муфта.
Конструкция насоса приведена на рис. 39. Вначале завод изготовлял
насосы из коксолита (56% бакелитовой смолы, 21,2% бумажной массы;
21,2% коксика молотого; 1,6% стеорина) и бумалита (56% бакелитовой
смолы, 42,4% бумажной массы и 1,6% стеарина), но стойкость их была в
пределах ранее работавших латунных. Применение фаолита значительно
повышает стойкость насосов.
Текстолит
Текстолит является слоистым пластиком, получаемым прессованием про-
питанных феноло- илн крезолоальдегидными смолами полотнищ ткани, уло-
женных равными слоями.
Текстолит выпускается как конструкционный материал:
1)	текстолит поделочный марок ПТК, ПТ и ПТ-1, по ГОСТ 5—52, харак-
теристика которого дана (табл. 260), применяемый для подшипников,
шестерен и т. п. нагруженных деталей (составными частями данных ма-
рок текстолита является хлопчатобумажная ткань, фенольно-формальдегид-
ная смола № 239 или крезольно-формальдегидная смола № 240, смола ре-
зольиого типа);
90 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
2)	текстолит плиточный марок 2 и 3 по ТУ НКХП 398—41 и 449—41,
применяемый для вкладышей подшипников и силовых технических изделий
(составные его части те же, что и для поделочного текстолита по ГОСТ
5—52);
3)	текстолит листовой электротехнический, по ГОСТ 2910—54, приме-
няемый для электротехнических деталей с повышенными электроизоляцион-
ными свойствами, механической прочностью, влаго- и маслостойкостью (со-
ставные части его те же, что и для поделочного текстолита по ГОСТ 5—52);
4)	из текстолита выпускаются также трубы, отводы и тройники диамет-
ром от 25 до 150 мм длиной 1,5—2 м, применяемые при давлении до 3 атм
и температуре рабочей среды до 100° С.
Во многих случаях текстолит может быть применен в качестве кислото-
упорной пластмассы. Так, при температуре до 100° ов стоек против воздей-
ствия соляной кислоты, 50%-ной серной кислоты, растворов солей и органи-
ческих растворителей; не стоек против воздействия щелочей концентрации
выше 5%, концентрированной азотной и серной кислот и окислителей.
Для повышения химической стойкости текстолит покрывают смесью из
100 вес. ч. 50%-ного бакелитового лака и 80—100 вес. ч. сернокислого
бария.
Перхлорвиниловые лаки, грунты и эмали
Перхлорвиниловые лаки, грунты и эмали (ГОСТ 7313—55) представляют
собой композиции перхлорвиниловых смол с другими смолами и пластифи-
каторами, растворенные в смеси органических растворителей.
Перхлорвиниловые лакокрасочные материалы (табл. 39) применяются
для защиты от коррозии металлической и бетонной аппаратуры, а также
различных строительных конструкций.
Таблица 39
Перхлорвиниловые материалы,
применяемые для антикоррозийной защиты аппаратов
Материал	Характеристика	Вязкость по вискозиметру ВЗ-4 в сек. при темпера- туре 18—20°
Грунт ХСГ-26		Химически стойкий	40—120
Эмаль ХСЭ-26		То же	20—50
Лак ХСЛ		» »	20—50
Пленка перхлорвинилового лака не воспламеняется, не горит, морозо-
стойка (до—40°), обладает стойкостью против большинства агрессивных
сред (кислых, нейтральных и щелочных при различных концентрациях и тем-
пературах до+60°), стойка против действия влаги и атмосферы; нестойка
против воздействия серной кислоты концентрации выше 90%, хлорированных
углеводородов, азотной кислоты концентрации выше 50%.
Грунт ХСГ-26. Химически стойкий перхлорвиниловый грунт ХСГ-26
представляет собой раствор сухой перхлорвиниловой смолы в смеси
летучих органических растворителей с добавлением пигментов и пластифи-
каторов. Он предназначен для улучшения сцепления между сталью и лако-
вым покрытием. Грунтовочный слой перекрывается химически стойкой пер-
хлорвиниловой эмалью ХСЭ-26 с последующим нанесением лака ХСЛ или
без него.
Перхлорвиниловые эмали. Химически стойкая перхлорвини-
ловая эмаль ХСЭ-26 представляет собой раствор сухой перхлорвиииловой и
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
91
полиэфирной смол в смеси летучих органических растворителей, в которую
добавляются пигменты и пластификаторы.
Эмаль предназначается для покрытия металлических поверхностей по
грунту ХСГ-26 или по незагрунтованному металлу с покрытием ХСЛ или без
него.
Химически стойкие перхлорвиниловые эмали ХСЭ-1; ХСЭ-3; ХСЭ-6;
ХСЭ-14; ХСЭ-23 и ХСЭ-26 представляют собой растворы сухой перхлорви-
ииловой и алкидной смол в смеси летучих органических растворителей с до-
бавлением пигментов и пластификатора. Они предназначаются для металли-
ческих поверхностей по грунту ХСГ-26 или по незагрунтованному металлу с
перекрытием лаком или без него.
Перхлорвиниловые лаки представляют собой растворы пер-
хлорвиниловой смолы в органических растворителях (смесь хлорбензола и
дихлорэтана), содержащие пластификатор или не содержащие его.
В зависимости от способа приготовления различают:
а)	перхлорвиниловый лак, приготовленный путем разбавления «концен
трата» (т. е. концентрированного раствора перхлорвиниловой смолы в смеси
дихлорэтана и хлорбензола) с добавлением пластификатора (хлор-парафии);
выпускается под маркой ОНИЛХ-3 (ТУ МХП 1250—48); предназначается для
антикоррозийных наружных покрытий аппаратуры и коммуникаций;
б)	перхлорвиниловый лак, приготовляемый путем растворения сухой пер-
хлорвиниловой смолы в органических растворителях с добавлением пласти-
фикаторов выпускается под маркой ХСЛ (ГОСТ 7313—55); предназначается
в качестве покровного лака, наносимого по химически стойкой эмали ХСЭ-26
или грунту ХСГ-26.
Полихлорвиниловый пластикат
Полихлорвиниловый пластикат (ТУ МХП 1374—46 и ТУ МХП 2024—49)—
материал, получаемый вальцеванием смеси полихлорвиииловой смолы с пла-
стификатором и стабилизатором.
Состав одного из применяемых сортов пластиката (вес. ч.): полихлорви-
ниловаи смола — 100; дибутилфталат (пластификатор) — 50 (может меняться
от 30 до 70); стеарат кальция (стабилизатор) —3.
Увеличение содержания пластификатора повышает пластичность мате-
риала, ио понижает прочность и химическую стойкость.
Физико-химические свойства полихлорвииилового пластиката:
Температура разложении, °C, не ниже . . . 160
Предел прочности при растяжении, кГ/см*,
не менее............................100
Относительное удлинение при разрыве, %,
не менее............................100
Пеиетрация, мм, не выше .............. 1.5
Морозостойкость, °C................... 15
Температурный предел применения, °C . . . 60—70
Пластификат не подвержен действию кислот и щелочей низких и средних
концентраций и многих органических растворителей, влагостоек. Недостат-
ки — малая термостойкость и слабая сцеплиемость со сталью.
Для антикоррозийных целей применяются листы пластика размером от
1 до 5 мм по толщине, а также трубы диаметром от 1 до 50 мм со стенкой
0,3—10 мм (по ТУ МХП 1374—46 и 1495—51).
Фторопласты
Фторсодержащие полимеры — фторопласт-4 и фторопласт-3 относятся к
числу наиболее химически стойких в отношении агрессивных сред.
Фторопласт-4, по составным частям являющийся водно-эмуль-
сиоиным полимером мономера фторопласт-4, по ТУ ГХП М—162—54, выпус-
92 • Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
кается й виде порошка или гранул белого цвета. По методу переработки в
изделия относится к гррячепрессованным.
Фторопласт-4 является хорошим материалом для работы в агрессивных
средах для труб, гибких шлангов, вентилей и т. п., термопластичен, совер-
шенно не смачивается водой и не набухает, дугостоек, имеет наиболее высо-
кие диэлектрические свойства из всех известных диэлектриков, особенно при
высоких и сверхвысоких частотах; эти свойства почти не меняются в интер-
вале температур от —60 до +200°С и практически не зависят от частоты;
обладает исключительной химической стойкостью, превосходит по стойкости
к агрессивным средам золото и платину; обладает хладотекучестью под на
грузкой и невысокой твердостью; имеет большой коэффициент линейного рас-
ширения; отличается большой нагревостойкостью и морозостойкостью; тем
пература фазового перехода 327° С, но изделия нельзя нагружать даже при
нормальной температуре выше 30 кГ/см1.
По ТУ МХП М191—54 выпускаются заготовки деталей нз фторопла-
ста-4 (листы и пластины различных размеров, от белого до серого цвета, но
лученные прессованием исходного порошкообразного материла с последую-
щей закалкой). Из этих заготовок путем механической обработки (обточки,
распиловки, разрезки) можно получать химически стойкие антифрикционные
прокладочные, уплотняющие и т. п. детали, а также изделия для высокоча
стотной техники.
Фторопласт-3 по составным частям является водно-эмульсиоиным поли
мером мономера фторопласт-3.
По ТУП ГХ М518—54 выпускается в виде однородного порошка белого
цвета. Метод переработки в изделия — горячее прессование или нанесение
растворов. Применяется в качестве суспензии для получения антикоррозий-
ных покрытий и для изготовления электроизоляционных изделий.
Резины и эбониты для гуммирования
Резиновые покрытия применяются для зашиты металла от коррозии под
действием агрессивных сред, защиты от механического истирания, улучшения
сцепления фрикционных пар, для обеспечения изоляции некоторых металли
ческих деталей и т. п.
Резиновые покрытия, как средства защиты от коррозии, устойчивы про-
тив большинства минеральных и органических кислот (кроме окислителей) л
их солей, а также против щелочей. Они обладают высокой сопротивляемо-
стью истиранию, высокой механической прочностью и эластичностью. Тем-
пературный предел стойкости мягкой резины от — 30 до + 70° С; эбонит стоек
до -j-60°C (кратковременно до 80°С). Химическая стойкость эбонита выше,
чем резины, но сопротивление его истиранию невелико.
Сорта резины и эбонита различают по номерам. Наиболее употребитель
ные резины для гуммирования приведены В табл. 40.
Таблица 40
Перечень наиболее употребительных резни и эбонита для гуммирования
Материал	Удель- ный вес Г/см3	Назначение
Мягкая резина № 1976 . , .	1,12	С эбонитовым подслоем № 1814 Для гуммирования металлических аппа- ратов, обкладки труб, ^меринков
Мягкая резина № 829 ....	1,07	Для открытой вулканизации в кипя- щей воде
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
93
Табл. 40 (окончание)
	Удель- ный вес Г {см?	Назначение
		
Материал		
		
Мягкая резина № 2566 • . .	1,07	Для обкладки аппаратуры, вулка- низируемой открытым способом в кипящем растворе хлористого каль- ция, каландрированная сырая ре- зина, предназначенная для гумми- рования аппаратов, выпускается в виде листов шириной 0,8—1 м, толщиной 1,5—3 мм и длиной по заказу
Эбонит № 1814 		1,33	Каландрированный, применяется в качестве подслоя под мягкую ре- зину № 1976
Эбонит № 2109 		1,21	Твердый, для гуммирования проб- ковых кранов
Эбонит № 2169 		1,14	Каландрированный, для гуммирова- ния аппаратуры при вулканизации открытым способом
Полуэбонит № 1751		1,32	Для гуммирования металлических аппаратов, труб, мешалок, центро- фуг. Устойчив в серной кислоте концентрации до 70%, в соляной кислоте и щелочах всех концен- траций. Верхний предел примене- ния +70° С
Данные по химической стойкости резины и эбонита приведены в табл. 41.
Таблица 41
Химическая стойкость резины и эбонита
Предельные параметры среды
Среда (реагент)	для мягкой резины		для эбонита	
	концентрация %	темпера- тура, °C	концентрация %	темпера- тура, °C
В н е о р г	анически	х средах		
Аммиак водный		—	—	Любая	38
Известковый раствор ....	Любая	50	»	50
Кислоты:				
азотиая 		2	25	8	25
плавиковая 		50	65	Концентри-	65
серная ... 		50	65	рованная 60	65
сернистая . 		Любая	65	Любая	65
соляная ........	»	20	»	65
фосфорная 		80	50	80	50
(.оли кислот:				
серной . . . . •	Насыщен-	65	Насыщен-	65
сернистой • 		ный раствор То же	65	ный раствор То же	65
соляной		» »	65	» >	65
94 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Табл. 41 (окончание)
Среда (реагент)	Предельные параметры среды			
	для мягкой резины		для эбонита	
	концентрация %	темпера* тура, °C	концентрация %	темпера- тура, °C
В о р г а	ническнх	сред	а х	
Анилин соляно-кислый ....	Любая	65	Любая	65
Ацетон		—	65	—	65
Глицерин 		Любая	65	Любая	65
Кислоты:				
дубильная		Насыщен-	65	Насыщен-	65
уксусная	  .	иый раствор 80	65	иый раствор Любая	65
щавелевая		Любая	65	»	65
Красители органические . .	>	65	>	65
Минеральные масла		—	—	—	38
Спирты:				
бутиловый .......	Любая	65	Любая	65
метиловый		>	65	»	65
пропиловый .	»	65		65
этиловый .......		65	»	65
Формальдегид 		—	—	40	38
Процесс гуммирования или обрезиниваиия состоит из следу
ющих основных операций: а) подготовки металла; б) обезжиривания металла
и резины; в) прикатки сырой резины к металлу; г) вулканизации резины
Подготовка металла заключается в заварке раковин, удалении заусенцев,
зачистке острых углов и другой механической обработке с окончанием ее
пескоструйной очисткой всех гуммируемых поверхностей. При отсутствии пес
коструйных аппаратов производят очистку обжигом с последующим пропари-
ванием и обработкой стальными щетками.
Обезжиривание металла и резины производят промывкой бензином.
Прикатка сырой резины к металлу производится после обезжиривания
При этом поверхности резины и металла промазываются резиновым клеем
(2—3 раза), после чего резина наклеивается на металл.
Прикатка производится роликами. При этом необходимо следить за плот
ностью прилегания резины к поверхности металла (если обнаруживаются
воздушные пузыри, резину в этих местах прокалывают). На стыки листов
резины накладывают ленты из тонкой резины.
Вулканизация резины производится тремя способами:
1)	путем подачи острого пара непосредственно в гуммируемый сосуд или
резервуар с нагревом по определенному режиму до 130—140° С;
2)	помещением гуммируемого изделия й вулканизационный аппарат;
3)	путем применения быстровулканизирующихся резин марок 829 и 2566
(табл. 39).
Вулканизация по первому способу может производиться при условии,
когда конструкция и прочность гуммируемого сосуда допускают иметь в ием
давление пара не менее 3 ати. По второму способу вулканизируют обкладки
малых аппаратов и деталей при наличии соответствующего вулканизацион-
ного котла.
По третьему способу производится вулканизация резиновых обкладок
открытых резервуаров и сосудов, не допускающих применения пара под
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы 95
необходимым давлением. При этом для повышения точки кипения воды в иее
добавляют соли (хлористый кальций и др.). Обкладки из быстровулканизи-
рующихся резин можно вулканизировать также при помощи перегретого пара.
Однако во всех случаях при вулканизации по третьему способу прочность
сцепления резины с металлом получается значительно ниже, чем при вулка-
низации под давлением острым паром (первые два способа).
Вулканизированная заранее резина, как правило, для обкладок приме-
няется редко (обычно при текущих ремонтах для устранения местных де-
фектов и для обкладки деревянных резервуаров), так как такой способ гум-
мирования не обеспечивает прочного сцеплении резины с металлом и тре-
бует применения специального клея (термопрена по ТУ МКП 351—Н).
Графопласты
Графопласты представляют собой изделия из графита, пропитанные син-
тетическими смолами [37].
Изделия из графопластов изготовляются двумя способами:
а)	при повышенных давлениях и температуре иа прессах с обогревае-
мыми формами;
б)	методом холодного литья, не требующего в процессе изготовления из-
делий прессования и термообработки.
В ремонтной практике, когда количество изготовляемых деталей не вели-
ко, второй способ имеет большое практическое значение. Методом холодного
литья из графопластов возможно нзготовлеиие сложных и крупногабаритных
изделий без наличия мощных прессой и дорогостоящих пресс-форм.
Литьевые графопласты основаны иа применении ускорителей (парохлор-
бензолсульфонислота, солянокислый анилин, фенилуретилансульфокислота,
контакт Петрова и др.), вызывающих процесс конденсации смол и являющих-
ся связующим компонентом графопластов. Широкое применение графопласты
находят для футеровочных работ.
В табл. 42 приведены новые виды графопластов, обладающих литейными
свойствами, не требующими прессования и термообработки в процессе изго-
товления изделий.
Таблица 42
Состав литьевых графопластов
Марка графе пластов	Составляющие компоненты	Для литья	Для футе- ровки. %
нл	Графит электродный 		45	60
	Графит серебристый 		5	 5
	Смола ВИАМ-Б (фенолформальдегидная)	45	30
2ФНЛ	Парохлорбензолсульфокислота ....	5	5
	Графит электродный 		42	60
	Графит серебристый 		5	5
	Смола ФЛ-2 (фуриловая)	 Солянокислый анилин (или парохлорбен-	47	30
	золсульфокислота или фенилуретилан- сульфохлорид) 	 .	7	7
5ЭФНЛ	Графит электродный 		42	55
	Графит серебристый 		5	5
	Смола эпоксидная ЭД-5	 Парохлорбензолсульфокислота нли кубо-	47	34
	вый остаток гексаметилендиамнн . .	6	6
96 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Физико-механические свойства и химическая стойкость литьевых графо-
пластов указаны в табл. 43 и 44.
Таблица 43
Физико-механические свойства литьевых графопластов
Показатели	Графопласт	Графопласт	Графопласт
	НЛ	2ФНЛ	5ЭФНЛ
Удельный вес, Г/см3	 Предел прочности, кГ/смг\	1,4—1,45	1,3	1,52
при сжатии		. .	650-800	520	944
при статическом изгибе . . .	300	273	456
при растяжении		125	58	145
Таблица 44
Химическая стойкость графопластов НЛ и 2ФНЛ
Среда	Концен- трация %	Темпера- тура, °C	Графо- пласт НЛ	Графо- пласт 2ФНЛ
Хлористый аммоний 		Любая	До кипе- ния	Стоек?	Стоек
Ацетон		»	Кипение	»	»
Бром	 Бромистоводородная кислота 4-а-бром-л-нитроацетофенон-|-ди-	100	»	Нестоек	Нестоек
хлорэтан 			33	Удовле- твори- тельно стоек	Стоек
Медь сернокислая 	 Медь полухлористая и 28%-ная сер-	Любая	До 100	Относи- тельно стоек	
ная кислота		>	До 80	Стоек	>
Муравьиная кислота		>	Кипение	>	
Серная кислота		До 70	100		»
Муравьиная кислота		До 10	100		>
Уксусная кислота		До 10	100	>	»
То же		До 100	20	»	>
Соляная кислота		Любая	100	>	»
Хлористый водород (влажный) . . . Изопропионат алюминия и 30%-ная	>	100	>	»
серная кислота .........	>	60	>	>
Азотная кислота 		5	20	>	»
Азотнокислая ртуть 	 Альдегид:	10	20	*	
уксусный		100	20		
сернокислый		Любая	До кипе- ния	>	»
хлористый 		»	То же	>	>
Аммиак 			> »		>
Аммоний 		у	» >	>	
Железо хлористое		»	» »	>	»
Важнейшие неметаллические антикоррозийные материалы
97
Табл. 44 (окончание)
Среда	Концен- трация %	Темпера- тура, °C	Графо- пласт НЛ	Графо- пласт 2ФНЛ
Медь:				
сернокислая 		Любая	20—100	Стоек	Стоек
хлористая 			До кипе- ния	Относи- тельно стоек	»
хлорная	  .	»	То же	То же	»
Натрий:				
кислый сернокислый		>	» >	» »	1
серноватистокислый		»	> »	» »	»
сернистый ангидрид 		»	До 120	» »	»
фосфорная кислота 		До 75	До кипе- ния	» »	»
Фтористоводородная кислота ....	До 30	То же		1
Графопласт 5ЭФНЛ стоек в кислых и щелочных средах, нефтяных про-
дуктах, на него практически не действуют органические растворители —
спирты и углеводороды.
Поверхность аппаратуры, подвергающейся футеровке, должна быть очи-
щена от ржавчины химическим (соляной кислотой) или механическим спо-
собом (пескоструйной или дробеструйной очисткой).
Учитывая, что графопласты для футеровки на фенолформальдегидной,
фуриловой или эпоксидной смолах при применении ускорителя имеют слабо-
кислую реакцию (что вызывает на очищенном металле образование окисных
пленок и уменьшение адгезии), необходимо футеровку вести по подслою.
В качестве подслоя применяется жидкое стекло, бакелитовый лак и клей БФ
с добавкой порошка электродного графита (с размером зерен 0,001—0,1 мм).
Процесс нанесения подслоя повторяют два-три раза, после чего приступают
к футеровке.
Футеровка ведется обычным способом при температуре 20—25° С (ра-
боту цроизводят в перчатках, при хорошей вентиляции). Свежеприготовлен-
ный состав графопласта, в который за 10—15 мин. до начала работ добав-
ляют ускоритель, наносят на подслой и плитки из графопласта марки АТМ-1.
Плитки прижимают к стенке изделия до тех пор, пока не выдавится замазка
в швах.
Для изготовления литых изделий из графопластов применяют любые
формы (земляные, деревянные, металлические, винипластовые, графопласто-
вые из пластика НЛ и др.).
Формы перед заливкой покрывают:
а)	металлические и графопластовые — техническим вазелином;
б)	деревянные и земляные — парафином (формы для крупных изделий
парафином не покрывают).
Формы должны иметь литник и выпора; при серийном изготовлении ре-
комендуется отливка в кокиль.
Литье в кокиль небольших изделий следует производить с применением
вибрации, для чего кокиль на 10—15 мин. ставят на вибростол, что обеспе-
чивает лучшее заполнение формы и более высокую механическую прочность
изделия.
Приготовление состава производят двумя методами:
а)	при небольших объемах работ отвешенные порции составляющих ком-
понентов загружают в растворомешалку, включая ее на 10—30 мин. (ускори-
тель добавляют за 10—15 мин. до заливки в формы);
7 П. Г, Львовский
98 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
б)	при изготовлении серийных изделий для улучшения механической
прочности рекомендуется составляющие компоненты загружать в аппарат с
мешалкой, в котором создают вакуум (до 720—750 мм) и на 10—15 мин.
включают перемешивающее устройство (ускоритель добавляют за 5—15 мин.
до заливки форм).
Применяемый во втором случае аппарат с мешалкой должен быть при-
годен для работы под вакуумом с емкостью, рассчитанной для работы на
одну смену.
Изделия из формы вынимают через ~ 1 час и в случае необходимости
обрабатывают на станках.
Из графопластов изготовляют [37]:
1) центробежные насосы, работающие в агрессивных средах (например,
для растворов, содержащих 5%-ную соляную и 7%-ную серную кислоту при
температуре от— 10 до -|-70оС); особенность конструкции заключается в том,
что во время отливки в колесо закладывают кусок стали, на котором при
сборке нарезают резьбу под вал насоса;
2) адсорбционные колонны, мешалки, реакторы и т. п.
ПРИЛОЖЕНИЕ !
ХАРАКТЕРИСТИКА ДИАБАЗА И БАЗАЛЬТА
КАК МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ КАМЕННОГО ЛИТЬЯ
Химически стойкие детали и плиты из специальной диабазовой или ба-
зальтовой породы получают путем отливки их в металлических формах с по-
следующей термической обработкой расплава.
Плиты выпускаются по ВТУ МХП, утвержденном 2 февраля 1955 г., и
представляют собой черновое литье с отбитыми по краям заусеницами (цвет
черный, одна поверхность волнистая). Изделия обладают механической проч-
ностью, плотностью, химической стойкостью по отношению ко всем щелочам
(кроме горячих расплавленных) и кис-
лотам (кроме плавиковой), твердостью
и высоким сопротивлением истиранию.
К числу недостатков каменного
литья относятся пониженная стойкость
против резких температурных перепа-
дов, а также ударная хрупкость; кроме
того, стоимость его в 3—4 раза выше,
чем керамики.
Химический состав диабаза приве-
ден в табл. 1, физико-механические
свойства каменного литья из диабаза —
в табл. 2.
Диабазовые и базальтовые кислото-
упорные плитки имеют прямоугольную
форму: размеры плитки 180X115X18 мм
(табл. 3); по внешнему виду они разделяются на три сорта.
Таблица 1
Химический состав
плавленого диабаза, %
Составные части	Количество
SiO2		46,4—49
А12оз		16—19,25
Fe2O3		13,6—16
MgO 		.	6,4—9,5
CaO		1	8,9—10,5
К2О 		1,25—2
Таблица 2
Физико-механические свойства каменного литья из диабаза
I
Показатели	| Величина
Объемный вес, кГ/м?	 i	2950—3000
Водопоглощение, %, не более	 j	0,15
Кислотостойкость, %:	I	
в серной кислоте 		99—99,8
в соляной кислоте		96—99,8
Теплопроводность, ккал/м • час град		0,85—1,2
Теплоемкость, ккал/кг  град		0,25
Коэффициент линейного расширения (до 200°)		1 • 10-5
Температура, °C:	
начало размягчения		1100
плавления		1250
Твердость по шкале минералов Мооса 		7-8
7*
100 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Показатели
Табл. 2 (окончание)
Величина
Предел прочности, к.Г/смг: при растяжении	 	,.	200 при сжатии	 2000 при изгибе	 300—400 при срезе	 200 Истираемость, Г/сл*	 0,17 Модуль упругости, кГ/смг: при сжатии	 1	• 10е—1,2 • 10* при изгибе	 1	• 10е—1,3 • 10* Допустимые температурные перепады, °C: при быстром остывании	 100—7 прн медленном остывании (в течение 2—3 час.) . . ।	180—4 Таблица 3 Допускаемые отклонения в размерах диабазовых и базальтовых плиток, мм			
Показатели	Сорт		
	I	П	ш
Отклонения: по длине	. по ширине 	 по толщине		±4 ±2 ±2	±4 ±3 ±4	±4 ±3 ±4
Разница в толщине в разных точ- ках плитки		2	4	4
Кривизна плитки (стрела прогиба) .	1	2	2
Конусность' боковых н торцовых сторон 		2	2,5	2,5
Отбитые углы		Не допус- каются	Допускают- ся не более одного	Допускает- ся не более двух, распо- ложенных на одной сторо- не, но не свыше 7% от общего количества плиток
Раковины, пузыри мелкие 		Допускаются только на литьевой поверхности		
Сколы, зазубрины, щербины ....	Допускаются		
Приложение I	101
Диабазовое и базальтовое каменное литье применяется:
а)	для изготовления различных изделий (например, детали насосов, ра-
ботающих в условиях механического износа в кислой и щелочной среде);
б)	для футеровки средних размеров аппаратов, работающих в кислой и
щелочной среде;
в)	для футеровки бункеров, течек н т. п. поверхностей горных и других,
предприятий, работающих в условиях большого механического износа (исти-
рания);
г)	для футеровки методом центробежного литья труб, работающих в ус-
ловиях мехаинческого износа, в кислой или щелочной среде.
ПРИЛОЖЕНИЕ И
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
АНТИКОРРОЗИЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ [34]
Химически стойкие материалы неорганического
происхождения
Жидкое стекло
Жидкое стекло — водный раствор силикат-глыбы (силиката натрия), при-
меняется в качестве клеящего, вяжущего, пропитывающего вещества.
В технике защиты от коррозии оно применяется Для приготовления кис-
лотоупорных замазок и бетонов, для пропитки асбестового шнура (кислото-
упорного уплотнения) и древесины.
В зависимости от вида исходного полуфабриката (снликат-глыбы) жидкое
стекло подразделяется на содовое, содово-сульфатное и сульфатное (табл. 1).
Таблица 1
Физико-химические свойства жидкого стекла (ГОСТ 962—41)
Показатели	Жидкое стекло		
	содовое	содово-суль- фатное	сульфатное
Удельный вес, Г/см1-	 SiO2 Модуль стекла		 Na2O Химический состав, %: SiO2 		1,5—1,55	1,43—1,5	1,43—1,5
	2,6—3	2,56-3	2,56—3
	32—34,5	28—32	28—32
Na3O		11 — 13,5	10—12	10—12
СаО, не более		0,2	0,3	0,35
SO3, не более		0,18	1	1,5
(Fe2O3 + AlgOg), не более . . Вода (Н2О), не более ....	0,25	0,4	0,5
	57	60	60
С и л и к а т - г л ы б а
Силикат-глыба — твердый аморфный стекловидный сплав силиката нат-
рия— применяется для изготовления жидкого стекла (уд. вес 1,35—1,5), упот-
ребляемого при производстве кислотоупорного бетона и для приготовления
кислотоупорных силикатных замазок.
В зависимости от вида исходных материалов, применяемых для изготов-
ления силикат-глыбы, последняя подразделяется на содовую, содово-сульфат-
ную и сульфатную (табл. 2).
Приложение II
103
Таблица 2
Физико-химические свойства силикат-глылы (ГОСТ 917—41)
Показатели	Силикат-глыба		
	содовая	содово-суль- фатна я	сульфатная
Химический состав, %: SiO3		71,5—73	70—72,5	70—72,5
Fe2O3 + А120з, не более		0,7	1,2	1,5—2
СаО, не более 			0,4	0,6	0,8
SO3, не более		0,36	1,5	2 .
\а2О, не более		26—27,5	25—27,5	25—27,5
SiOs Модуль М = ——	 Na2O	2,65—3	2,63—3	2,63—3
Кремнефтористый натрий
Кремнефтористый натрий — по внешнему виду тонкий кристаллический
порошок белого цвета (допускается серый или желтоватый оттенок), приме-
няется для изготовления кислотоупорных замазок и бетона, вырабатывается
трех сортов. Для футеровочных работ применяются I или II сорта (табл. 3).
Таблица 3
Физико-химические свойства кремиефтористого натрия
(ГОСТ 87—41), %
Показатели	Сорт	
	1	II
Кремнефтористый натрий (Na2SiF6),		
не менее 		95	93
Свободная кислота в пересчете на		
НС1, не более		0,2	0,3
Фтористый натрий (NaF), не более	3	5
Влага, не более		1	1,2
Тонкость помола (остаток иа сите		
250 меш.), не более		15	15
Природные к и с л от о у п о р ы
Андезитовый камень, или андезит, (табл. 4 и 5) — горная поро-
да. подвергающаяся сравнительно легко обработке. Наравне с бештауиитом
андезит нашел широкое применение в практике противокоррозионных работ.
Андезит обладает высокой кислотоупорностью, плотностью, значительной
механической прочностью, малой кислотопроницаемостью, термической стой-
костью. Он хорошо обрабатывается инструментом.
Применяется как конструктивный и футеровочный материал, а также в
виде щебня и муки для приготовления кислотоупорных замазок и бетона.
Для получения щебня и муки обычно используют получаемые при оттесыва-
нии камней отходы, которые сортируют и размалывают.
Таблица 4
Химический состав природных кислотоупоров
Вид кнслотоупора	Содержание, %					
	SiOa	А18О,	СаО	MgO	FejO8-|-FeO	МпО
Аидезит		59,7-63,6	14,9—17	5,5-5,7	2,4—3,6	5,2—7,7	0,2—0,56
Бештаунит		69,4—69,7	12,5—13,2	2,36—2,74	1,36—1,4	2,3—2,7	0,06
Гранит (кашинский, сайдагубский, умань- ский)		72—73,7	19,7—16	1,26—2,88	0,13—1	0,47—2,Т	0—0,03
Диабаз		50	14,2	11,2	4,1 \	16,8	—
Кварцит: уральский		70-98	0,2—8,2	0,07—2,6	0—0,87	0,12—3,27,			
шокшинский 		91—91,4	4,7—5,8	0,5—1	—			——
Маршалит (пылевидный кварц)		75-98	2-15	0,2—0,9	0,2—0,9	0,2—0,4	—
Табл. 4 (окончание)
Вид кислотоупора	Содержание, %						Потери при про- каливании %
	ТЮ2	Рао,	SO8	NajO	К2О	HSO	
Андезит		0,49—1				3,37-5	2,0—3,5				0,1—0,6
Бештаунит		0,27	1,12-1,63	—-	3,1—3,3	6,3—6,5	0,3—0,4	—
Гранит (кашинский, сайдагубский, умань- ский)		0,18—0,27			0,1—0,3	2,7—4,3	1,44—4,56	__	0,3—0,54
Диабаз			—	—	—	2,8	2,4	——	3,5
Кварцит: уральский			-			—							0,1—1,6
шокшинский				—	-—	——	—	—				0,57—0,6
Маршалит (пылевидный кварц)		—	—	0-0,08	—		0,17	1,03-1,62
Приложение II
105-
Таблица 5
Характеристика кислотоупорных материалов
Вид кислотоупора	Плот- ность т]мъ	Темпе- ратура плавле- ния, °C	Твер- дость по Мо- осу	Пре дел проч- ности при сжатии к Г см2	Модуль упругос- ти кГ!смъ	Коэф- фици- ент линей- ного расши- рения а * 10®	Кислотоупор- ность, %	
							в сер- ной кисло- те	в азот- ной кисло- те
Андезит казбекский	2,56— 2,78	1190— 1260	6	800— 1590	222 000	6	95,5— 97	95,6— 97
Бештаунит 		2,67	1330	6—7	1480	227 000	6,41	98	98,2
Гранит:								97,4
кашинский . .	2,71	—1	7	1527— 2758	——	—	97	
уманьский . .	2,65		7	1700	303000	8,1	99	99
Кварцит:							99,8	
шварцевский .	2,62	—	—	4800	—	—		—.
шокшинскнй .	2,65	—	7	2676	—		99,5	—
шолоховский .	2,63	—	7	2500	—	—	99,9	—
Бештаунит (табл. 4 и 5) — горная порода вулканического происхож-
дения. Минералогический состав ее: 75% полевого шпата, 20% кварца и 5%
других минералов.
Применяется при температурах до 500° как конструктивный и футеровоч-
ный материал для условий воздействия агрессивных сред. В измельченном
виде используется в качестве наполнителя для кислотоупорных замазок и
бетона.
Гранит (табл. 4 и 5) — плотная горная порода. К кислотоупорным,
разновидностям ее относятся: уманьские, карельские, сайдагубские, уральские,
жежелевские и другие граниты. Наибольшее применение в химической про-
мышленности нашли уманьские и карельские граниты. Их применяют для
сооружения абсорбционных башен в производствах азотной и соляной кислот
и в других, подобных этим аппаратах.
Широкому использованию гранитов препятствует их большая твердость.
Кроме того, граниты нетермостойки, их нельзя применять в аппаратах, рабо-
тающих при температурах более 250°.
Кварциты и кварцитовые песчаники (табл. 4 и 5) —
самые высококачественные кислотоупорные материалы, отличающиеся высокой
термостойкостью, непроницаемостью и кислотоупорностью. Кварциты доста-
точно стойки против воздействия всех кислот, кроме плавиковой и горячей
(300°) фосфорной; нестойки против воздействия щелочей.
Кварциты являются лучшим материалом для изготовления насадок ба-
шен, а также для кислотоупорных цемента и бетона (в дробленом и измель-
ченном виде). Недостатком кварцитов является твердость, затрудняющая
изготовление изделий из них.
Маршалит — рыхлый, очень тонкий порошок, состоящий из мельчай-
ших зернышек кварца, имеет уд. вес. 2,6—2,65 г/с.и3, насыпной вес
0,96—1 кг]дм3-, температура плавления маршалита 1650—1710°.
В порошкообразном виде маршалит применяется как составная часть
кислотоупорных замазок, бетона и в виде мелкого наполнителя в различных,
кислотоупорных композициях (битумные композиции, пластмассы, рези-
на и т. п.).
Размола этот материал не требует, необходим только отсев крупных.,
слежавшихся кусков и окаменелых включений.
106 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Асбест. Основные виды асбеста (табл. 6):
Таблица 6
Физико-химическая характеристика асбеста
Разновидность асбеста	Уд. вес	Химический состав, %						
		SiO2	Ре2О3 + FeO	MgO	CaO	А'гОз	Na2O-r К2О	НгО
Хризотил . .	2,5	42	1,5	40	0,03	0,65	Следы	14,4
Антофиллит .	3, 1	58	10	29	0,2	2	0,3	1,67
а)	серпентинасбест с разновидностями: хризотил- и пикролитасбеста;
б)	амфнболасбест с разновидностями: антннолнт-, термолит-, амознт- н
антофнллнтасбеста.
Температурный предел применения асбеста 600—800°. Кислотоупорность
антофнллнтасбеста 97%, хризотил асбест а — 75%.
Большинство применяемых в СССР термоизоляционных, опнеупорных про-
кладочных и других асбестовых материалов изготовляются нз хрнзотнласбеста
Баженовского месторождения. Хризотнласбест не обладает кислотоупор-
ностью.
Кислотоупорную группу асбеста представляют разновидности амфиболас-
беста. Из них наибольшее техническое значение имеет антофнллитасбест
Сысертского месторождения (в районе Свердловска), выпускаемый шести
сортов (табл. 7).
Таблица 7
Физико-химические свойства антофиллитасбеста, %
(не более)
Сорт
Показатели
I, И, III, IV	V, VI
Растворимость в 22%-ной со-
ляной кислоте.............. 17
Потери при прокаливании .	.	7
Влажность.................. 4
21
И
4
Из антофиллитасбеста изготовляют шнуры и нити (ГОСТ 1779—55), ко-
торые идут для уплотнения фланцевых соединений в химической аппаратуре,
для уплотнения сальников в кислотных и щелочных насосах и вентилях, для
уплотнения зазоров при футеровке штуцеров и крышек аппаратов. Нити изго-
товляются диаметром 0,5—2,5 мм, а шнуры — диаметром 3—25 мм.
Асбест VI сорта (в смеси с IV сортом) применяется как наполнитель
.в пластмассах, битумных и других композициях.
Силикатные кислотоупорные замазки
Силикатные кислотоупорные замазки (табл. 8) получаются в результате
затворения жидким стеклом смеси из тонконзмельченного наполнителя с
кремнефтористым натрием.
Приложение II
107
Таблица 8
Физико-механические свойства силикатных кислотоупорных замазок
Показатели-	Замазка		
	ди аоа зо ва я	андезитовая	кварцевая
Объемный вес, т/мг		2	2,1	1,97
Температура начала размягче-			
ния, °C	 Теплопроводность, ккал/.ч. час. град	800	—	—
	0,5	—	—
Теплоемкость, ккал/кг. град		0,22	—	—
Коэффициент линейного расширения	—	1,88 • 10~5	—
Предел прочности, кГ/с.ч*-.			
при растяжении		30—70	25—35	30—70
при сжатии	 Сцепление, кГ/с.ч2: с бетоном 		400—500	180—250	450
	20			—
с диабазом 		25	—	—
с деревом 		10	6,6	—
с железом		20	24,9	—
с керамикой 		—-	27,1	—
Кислотостойкость (по методу			
ВИОК), %		92—96		—
Силикатные замазки стойки против воздействия кислот, исключая пла-
виковую и фосфорную; они ие стойки протий воздействия щелочи и воды
Диабазовая замазка по прочности, плотности и химической
стойкости превосходит все другие силикатные замазки, обладает стойкостью
против воздействия всех минеральных кислот (кроме плавиковой) и слабых
растворов щелочей; нестойка при действии горячей воды и концентрирован-
ных растворов щелочей.
Диабазовая замазка изготовляется из молотого диабаза (100 вес. ч.),
кремнефтористого натрия (5 вес. ч.) и жидкого стекла с модулем 2,8—3
(0,4 кГ на 1 кГ сухой смеси). Начало схватывания замазки—через 15—
30 мин. после затворения.
Андезитовая замазка приготовляется из молотого андезита
(100 вес. ч.), кремнефтористого натрия (4 вес. ч.) и жидкого стекла (мо-
дуль 2,6—2,8; уд. вес 1,36) от 0,23 до 0,35 кГ иа 1 кГ сухой смеси. Начало
схватывания замазки через 20—30 мии. после затворения.
Андезитовая замазка применяется для шпаклевки и футеровки поверх-
ности аппаратов и строительных конструкций.
Базальтовая замазка приготовляется из молотого базальта
(100 вес. ч.), кремнефтористого натрия (5 вес. ч.) и жидкого стекла (модуль
2,5—3) до 350 Г на 1 кГ сухой смеси.
Глето-глицериновая замазка
Глето-глицериновая замазка (табл. 9) водостойка, противостоит действию
разбавленных минеральных кислот, обладает хорошим сцеплением с метал-
лом, непроницаемостью и высокой механической прочностью, температурный
предел применения 300°.
Глето-глинериновые замазки можно использовать в качестве кладочного
раствора при футеровке штучными материалами. Однако в связи с высокой
стоимостью и дефицитностью их применяют главным образом для разделки
108 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 9
Состав глето-глицериновых замазок, вес. ч.
Составляющие	Замазка	
	с кислотоупорным наполнителем	без кис- лотоупор- ного на- полнителя
Свинцовый глет		100	50	50	4—6
Андезитовая мука		50	—	—	—
Андезитовая мука с добавкой		
кремнефтористого натрия .	—	—	50	—
Свинцовый сурик 		—	50	—	—
Глицерин		До консистенции густого	1
	теста	
швов в футеровках, выполняемых на других более пористых вяжущих соста-
вах (андезитовая и диабазовая замазкн, кислотоупорный цемент).
Свинцовый глет должен быть предварительно просушен н просеян через
сито с 900 отв/см2. Для удешевления замазки к глету можно добавить до
30% кварцевой, бештаунитовой илн андезитовой муки; на свойствах замаз-
ки это не отражается.
Глето-глицерииовая замазка схватывается в течение 30—40 мин. н через
несколько часов образует твердую камнеподобную массу.
Кислотоупорный бетон
Кислотоупорный бетон является искусственным кислотоупорным материа-
лом. Он применяется как футеровочный и конструктивный материал для за-
щиты аппаратуры и строительных конструкций от коррозии.
В состав кислотоупорного бетона входят кислотоупорные наполнители,
жидкое стекло и' кремнефтористый натрий. Гранулометрический состав на-
полнителей может быть различным (табл. 10). Для футеровки аппаратуры С
агрессивными средами он принимается в сответствин с составами 3 н 4
(табл. 10); в тех случаях, когда кислотоупорный бетон играет роль несущей
конструкции, не соприкасаясь постоянно с агрессивными средами (перекры-
тия, полы н т. д.), гранулометрический состав выбирается в соответствии с
составами 1 н 2 (табл. 10).
Жидкое стекло следует брать с модулем 2,7—2,9 н уд. весом 1,365—
1,385 (чем ниже модуль, тем выше удельный вес).
Кислотоупорный бетой стоек против воздействия всех минеральных кислот
любых концентраций (за исключением плавиковой и некоторых высших жир-
ных кислот), против воздействия большинства газов (НС1; SO2; H2S и др.),
растворов солей минеральных кислот, имеющих кислую реакцию, при тем-
пературе до 200°.
Попадание щелочей на кислотоупорный бетон не допускается, так как
при этом он быстро разрушается.
К недостаткам кислотоупорного бетона относятся его проницаемость и
недостаточная термическая стойкость — не допускает резких перепадов тем-
пературы.
Механическая прочность кислотоупорного бетона характеризуется преде-
лом прочности при сжатии В возрасте 4 суток (в зависимости от рода на-
полнителя) ПО—140 кГ/см2\ в возрасте 28 дней она увеличивается «а 5—
10% при действии слабых кислот и на 25—30% — при действии крепких
кислот.
Приложение II
109
Таблица 10
Составы кислотоупорного бетона
Составляющие	Составы:							
	1		2		3		4	
	кГ)м*	%	КГ!М*	%	кГ/м*	%	кГ/л<3	%.
Щебень фракций, мм: 40				572	28,6			371	19
25		666	33,3	285	14,2	435	22,4	186	9,6
12		334	16,7	143	7,2	215	11	93	4,8
Песок фракций, мм: 7		250	12,5	250	12,5	325	16,7	325	16,7
3		150	7,5	150	7,5	195	10	195	10
1—0,15 ....	100	5	100	5	130	6,6	130	6,6
Пылевидный напол- нитель 		500	25	500	25	650	33,3	650	33,3
Жидкое стекло . . .	200	40	200	40	260	40	260	40
Кремиефтористый натрий (в пересче- те иа 100 %-ный) .	30	6	30	6	39	6	39	6
П'р и ме ч а'н и е. Расход пылевидных наполнителей указан в процентах от веса
всех заполнителей; расход жидкого стекла и кремнефтористого натрия — в процентах от
веса только пылевидного наполнителя.
Предел прочности бетона при растяжении в 10 раз меньше, чем при
сжатии. Модуль упругости колеблется от 60 000—120 000 к.Г[см2\ после воз-
действия крепкой кислоты ои повышается иа 20—30%.
Объемный вес кислотоупорного бетона;
а)	при ручной укладке — 2250—2280 кГ/м3:
б)	при укладке методом вибрирования — 2300—2350 кГ/м3.
Линейная усадка кислотоупорного бетона зависит от его состава и тем-
пературы вызревания и в среднем составляет 0,019%.
Коэффициент температурного расширения в пределах температур от +20
до -4-300° равен 8-10~6.
Коэффициент теплопроводности 0,7—1 ккал!м. • час • град.
При нормальных условиях твердения и при температуре 15—18° кисло-
тоупорный бетон становится водоустойчивым через 10—15 суток.
Кислотоупорный кварцевый
кремнефторист ы й цемент
Кислотоупорный цемент (ГОСТ 5050—49) — порошкообразный материал,
изготовленный путем совместного помола или тщательного смешивания раз-
дельно измельченных кварцевого песка и кремнефтористого натрия. После
затворения иа водном растворе силиката натрия смесь на воздухе превра-
щается в прочное камневидиое тело, способное противостоять действию
большинства органических и минеральных кислот.
Кислотоупорный цемент применяется как вяжущее вещество для кладки
штучных химически стойких материалов, при футеровках химической аппара-
туры и устройстве полов, для приготовления кислотоупорных бетонов и
растворов.
Кислотоупорный цемент пригоден для зашиты от действия минеральных
кислот всех концентраций (кроме HF и HjSiFe) при температуре до 500°.
110 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Допускается применение цемента в переменных средах: вначале в кислотной,
затем в водной. Однако для защиты объектов, подвергающихся действию
щелочной среды, фтористоводородной и кремнефтористоводородной кислот
этот цемент не допускается.
Кислотоупорный цемент (согласно ГОСТ 5050—49) должен отвечать ряду
требований. Тонкость помола: остаток на сите с 900 отв/см2 при просеивании
должен быть не более 0,5%, на снте с 4900 отв/см2 — не более 10% и иа сите
с 10 000 отв/см2 — не более 50%. Содержание SiO2 не менее 92%. При рас-
творении цементного порошка в серной кислоте (уд. вес 1,84) потеря не
должна превышать 7% от веса пробы.
Серный цемент
Серный цемент является высококачественным вяжущим, дающим плотный
непроницаемый шои. Цемент стоек во многих агрессивных средах, за исклю-
чением сильных окислителей и щелочей. Применяется он для футеровки хи-
мической аппаратуры, работающей при температуре до 100° и для облицовки
полов.
Серный цемент (пли серная мастика) изготовляется непосредственно на
строительной площадке из серы, наполнителей и пластификатора (табл. 11)
Таблица 11
Состав серного цемента различных марок, %
Состава тощие	Марка цемента					
	СЦТ-1	СЦТ-2	СЦН-1	СЦН-2	СЦТр-1	СЦГ-2
Элементарная сера (ГОСТ 127—51) .	58,8	58,8	57	56	57	56
Цемент КЦВ		40	—	40	—	—	—
Андезитовая мука (ВТУ МПСМ						
26/VIII 1954 г.) 			40	—	—	—	—
Молотый кварцевый песок ....			—~	—	40	40	—
Графит II (ГОСТ 8295—57) ....	—	—	—	—	—	40
Тиокол (ВТУ МХП 1402-51) . . .	1,2	2	—	—	—	—
Нафталин		—	—	3	4	—	—
Термопрен 		—	—	—	—	3	—
Серный цемент марки СЦТ-1 обладает следующими свойствами:
Удельный вес,	Г/смя...................... 2,16
Адгезия, кГ/см2:
к железу.................................. 4
к бетону .............................. 7
к керамике.............................13
к дереву................................13,3
к пропитанной	битумом ткани .......... 12,3
к оезине при нагревании цемента:
'до 130°............................. 5
до 180°............................. 6,3
до 220°.............................13,6
Штучные материалы для футеровки
Метлахские керамические плитки изготовляются из гли-
няной массы (с окрашивающими примесями или без них) путем прессования
и обжига до спекания.
Приложение II
HI
Керамические метлахские плиты (ГОСТ 6787—53) разделяются по каче-
ству— на классы А и Б; по форме—на семь типов (табл. 12), по сортно-
сти—на три сорта (табл. 13).
Таблица 12
Размеры метлахских керамических плиток, мм
Тол-	Квад- ратные	Прямо- угольные	Шестц- сторон- ние	Вось- мисто- ронние	Четырех- гранные		Пятигранные		Треугольные	
щина		сторона			осно- вание	боко- вая сто- рона	осно- вание	1 боко- : вая сто- . рона	осно- вание	боко- вая сто- рона
10	50															71	50
10	100	100X50	57,5	—	115	57,5	100	57,5	141	100
13	150	150X75	36,5	50	173	86,5	150	86,5	212	150
Таблица 13
Характеристика метлахских керамических плиток класса А
| Водопо- Сорт । глощение ! % ! 1	Потеря в весе при истира- нии на шлифо- вальном кру- ге с наждаком Нем*	Сопротивление удару (число ударов), не менее, при толщине мм		Допустимые откло- нения от линейных размеров, мм	
		10	1 3	длина граней	толщина
I]					±1	+ 1,5
III	2	0,15	5	9	। 2	±1,5
III)					±2	±2
Плитки класса А применяются для полов в помещениях с влажным ре-
жимом, повышенной интенсивностью движения или при воздействии на пол
химических реагентов. Их также можно использовать для футеровки аппара-
тов, работающих в условиях кислых сред.
Плитки класса Б для защиты от коррозии не применяются.
Кислотоупорные и термокислотоупорные керамико-
вые плитки (ГОСТ 961—53) изготовляются путем формования или прес-
сования и обжига смеси (глина, отощающие вещества и плавни, обладающие
кислотоупорными свойствами) до полного спекания.
Керамиковые кислотоупорные плитки стойки в минеральных кислотах и
их смесях (кроме фтористоводородной), в большинстве органических кислот,
а также в углекислых и едких щелочах низкой и средней концентрации. По-
этому их применяют для футеровки химической аппаратуры, а также для
облицовки полов и фундаментов, подвергающиеся воздействию агрессивных
сред.
Керамиковые плитки в зависимости от физико-химических свойств
(табл. 14) разделяются «а два класса: К — кислотоупорные, ТК—термокис-
лотоупорные; по внешнему виду и физико-механическим свойствам — на две
марки: А и Б.
Плитки класса К по Своим свойствам, как более кислотоупорные, но ме-
нее термически устойчивые, применяются в аппаратах с сильно агрессивными
средами, но работающих без резких температурных перепадов. Плитки клас-
са ТК применяются в менее агрессивных средах, но при высокой температуре
среды н резких перепадах ее.
112 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Таблица 14
Физико-химические свойства кислотоупорных
и термокислотоупорных керамиковых плиток
Показатели	Класс К. марка		Класс ТК. марк	
	А	Б	А	Б
Водопоглощение, %, не более, при толщине: до 30 мм		5	7	6	8
более 30 мм		5	7	8	10
Термическая стойкость (количество термосмен), не менее		2	2	8	6
Кислотостойкость, %, не менее, при толщине: 10 мм		98	96		
более 10 мм		97	95	97	95
Предел прочности при сжатии, кГ!см\ не менее		250	200	250	200
Отклонение, мм, не более, разме- ров для плиток со стороной: более 100 мм		±2	±3	±2	±3
до 100 мм 		±1	+2	±1	±2
Предел прочности при изгибе, кГ/смг, не менее		150	120	150	120
Формы и размеры плиток приведены в табл. 15.
Таблица 15
Формы и размеры (мм) кислотоупорных
и термокислотоупорных керамиковых плиток
Квадратные		Прямоугольные			Разнообразные трапеции			
сторо- на	толщина	шири- на	д лниа	т олщина	нижнее основа- ние	верхнее осно- вание	высота	толщина
50	10	50	100	10; 20; 30; 50	175	173; 170; 165; 160; 155; 150	175	20; 30; 50
100	10; 20	150	75	20; 25; 30; 50	50	44	100	30
					75	67	150	20; 30; 50
		175	75	20; 30	150	145; 140	175	20; 30; 50
150	20; 25; 30	200	50;'	20; 30; 35	—	135; 125		
			(ЮО)	20;				
				30; 35; 50				
175	20; 30;	—	—	—	135	120; 115;	175	20; 30; 50
	35; 50					НО; 105; 100; 90		
								
200	20; 30;	250	113	20; 30; 35	75	67	175	20; 30; 50
	35; 50;				100	88	200	20; 30; 50
Приложение II
113
Кислотоупорный кирпич (ГОСТ 474—41) применяется для
футеровки аппаратов, работающих в условиях агрессивных сред. Кислотоупор-
ный кирпич выпускается прямой и клинообразной формы трех различных
сортов (табл, 16 и 17).
Таблица 16
Размеры кислотоупорного кирпича, мм
Наименование	Длина		То зщина
Вид кирпича: Прямой 		230	из	65
Клиновой торцовый двух- сторонний 		230	из	65x55
Клиновой ребровый ДЗуХС'”.: ронний 		230	113	65X55
Допускаемые отклонения для сор- тов : I		+ 5	+ 3-	+ 2
II .	+ 6	+ 3	±2
III			18	±4	±3
Таблица 17
Физико-механические свойства кислотоупорного кирпича
	Сорт
Показатели	1	i I ;		in 1 1
Кислотостойкость, %, не менее . . Водопоглощение, %, не более . . .	96 8	94 10	92 12
Предел прочности при сжатии, кГ/см2, не менее	 Термическая стойкость (количество теплосмен), не менее		250	200	150
	2	2	2
Клинкерный кирпич (ОСТ 4245) вырабатывают из тугоплавких
глии. Применяют его главным образом для облицовки строительных конст-
рукций.
Клинкерный кирпич характеризуется: водопоглощаемостью 2—6%, пре-
делом прочности при сжатии, не менее 400—1000 кГ/см2, кислотоупорностью —
97—98%, размерами (мм) — 220 X ПО X 65 или 220 X ПО X 75.
Глиняный обыкновенный кирпич (ГОСТ 530—54), или
красный кирпич, является самым распространенным строительным материа-
лом. Изготовляется он из красных глин и суглинков и обжигается при тем-
пературе 900—950°.
Нормального качества кирпич имеет красный цвет, недожог — алый цвет,
пережог (железняк) — темно-сизый и сине-черный цвет. Кирпич из лессовых
и мергелистых глин имеет розово-желтый или светло-желтый с сероватым от-
тенком цвет.
Объемный вес кирпича 2—2,2 т/м3, водопоглощение 8—22%.
8 П. Г. Львовский
114 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Красный кирпич поглощает агрессивный раствор и быстро разрушается.
Железняк более стоек против кислот.
Алый и красный кирпич может употребляться для облицовки полов толь
ко после горячей пропитки их нефтебитумом.
Для футеровки химической аппаратуры красный кирпич не приме-
няется.
Шамотный кирпич (ГОСТ 390—54) изготовляют из огнеупорных
глин. Химический состав кирпича: до 60% кремнезема и 36—37% окиси алю
миния.
Химическая стойкость шамотного кирпича достаточно высока. Она значи
тельно выше, чем у красного кирпича, но несколько ниже, чем у кислотоупор
ного кирпича.
Шамотный кирпич применяется как огнеупорный материал для гладки
промышленных печей и обмуровки котлов. Его можно применять также и для
футеровки нереакционной химической аппаратуры, для облицовки полов и
фундаментов.
В целях уменьшения водопоглощенпя и увеличения стойкости шамотный
кирпич следует пропитывать битумными составами.
Шамотный кирпич выпускается трех сортов. Размеры кирпича 250 X
X 123 X 65 мм.
Некоторые химически стойкие материалы
органического происхождения
Нефтям ыми битумами называются продукты переработки нефти
и ее производных. В зависимости от пенетрации и температуры размягчения
битумы разделяются на марки.
Для антикоррозийных покрытий применяются битумы, имеющие более
высокую температуру размягчения.
Таблица 18
Физико-химические свойства некоторых нефтяных битумов
Показатели	Марка	
	БН-IV	БН-V
Удельный вес, Г/см3, при 4-20°	 Твепдость (пенетрация), %		1	1
	21—40	5—20
Растяжимость (дуктильность) при 25°, см, не менее 		3	1
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не ниже ....	70	90
Растворимость в сероуглероде, хлорофор- ме или трихлорэтилене и др., %, не менее 		99	99
Потеря в весе (за 5 час) при 163°, %, не более 		1	1
Температура вспышки по Бренкену, °C, не ниже 		230	230
Физико-химические свойства некоторых нефтяных битумов приведены в
табл. 18.
Приложение 11
115
Физико-химические свойства нефтяньп	Таблица 19 щелочных битумов
Показатели	Марка А	Б
Температура размягчения по методу	
«кольцо и шар», °C, в пределах . . . Растворимость в сероуглероде, хлоро- форме или трихлорэтилене, %, не ме- нее 	 Зольность, %, не более	 Потеря в весе при нагревании в течение 2 час. при 150°, %, не более .... Содержание воды 	 Содержание водорастворимых кислот . .	125—135	135—150 99	99 0,8	0,8 0,1	0,1 Следы Нет
Содержание водорастворимых щелочей .	Саеды (реакция слабо- щелочная)
Рубракс (ГОСТ 781—51)—продукт переработки нефти. Применяет-
ся в антикоррозийной технике для приготовления мастик — битуминалей.
В зависимости от температуры размягчения нефтяные щелочные битумы
разделяются на марки А и Б (табл. 19).
Каменноугольный пек. Каменноугольным пеком (ГОСТ 1038—41
с изменением № 3 от 1/XI 1952 г.) называется конечный продукт фрак-
ционной разгонки смолы, получаемой в процессе коксования или газифика-
ции каменного угля.
В зависимости от применения и физико-химических свойств каменноуголь-
ный пек подразделяется на следующие виды: мягкий, средний, электродный,
для пластмасс (табл. 20).
Таблица 20
Физико-химические свойства каменноугольного пека
Показатели	Пек			
	мягки й	средний	электрод- ный	для пласт- масс
Температура оазкягчения, °C, . в пределах 	 Содержание, %, не более: свободного углерода . . золы	 влаги	 летучих веществ . . .	46—50 12 0,3 0,4 Не норм	65—75 28 0,9 5 ируется	65—70 20—28 0,3 0,5 60-65	78—88 30 1 5 Не нор- мируется
8*
! i(> Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
В антикоррозийной практике применяется средний пек для пропитки
пористых кислотоупорных материалов (красного и шамотного кирпича) и для
приготовления битумных мастнк — битуминолей.
Безмасляный битумный лак (праймер) представляет собой
раствор нефтяного битума марки IV в бензине. Для приготовления лака
битум разбивается на мелкие куски (1—2 мм) и при помешивании раство-
ряется.
Применяется лак в качестве грунтовки под битумно-руберойдный или
борулиновый подслой футеровки. Для первого слоя грунта’соотношение биту-
ма и бензина 25 и 75%, для второго слоя — 50 и 50%.
Кислотостойкий лак №411 (ГОСТ 1347-41) представляет собой
раствор асфальта, или битума, или смеси из них и растительного масла в
скипидаре, уайт-спирите, каменноугольном сольвенте и других растворителях.
Этот лак применятся для покрытия поверхностей аппаратуры, металлических
конструкций, трубопроводов с целью предохранения их от разрушающего
действия агрессивных сред.
Время высыхания кислотостойкого лака при температуре 18—22° «от пы-
ли» — не более 6 час.; полного — не более — 48 час. После высыхания лака
пленка должна быть черного цвета, ровной, без полос и отекок, а по оттенку
и сортности — соответствовать типовому эталону.
По кислотостойкости лак должен отвечать следующим требованиям. На
пленке лака, нанесенного ® два слоя с высушиванием каждого в течение
2,5 час. при температуре 100°, после действия на иее н течение 48 час. акку-
муляторной серной кислоты — не должно быть пузырей, складок, пятен, ма-
товой поверхности, разрушения, отслаивания и других дефектов.
Для придания светлого тона, способствующего отражению солнечных
лучей, и усиления антикоррозийных свойств лака рекомендуется в его состав
добавлять непосредственно перед применением алюминиевую пудру (ГОСТ
5494—50) в количестве 15—20%.
Каменноугольный лак (ГОСТ 1709—42) представляет собой
раствор каменноугольного пека в ароматических соединениях, являющихся
продуктами коксова!ния угля.
Лак применяется для покрытия поверхности чугунных, стальных н дере-
вянных конструкций и аппаратов в целях предохранения их от коррозии
з средах из минеральных кислот и щелочей. Такая пленка водонепрони-
цаема.
В зависимости от назначения и качества применяемого растворителя
вырабатывается лак двух сортов; А и Б (табл. 21).
Таблица 2!
Физико-химические свойства каменноугольного лака
Показатели	Сорт	
	А	Б
Содержание летучих веществ, %, не более			 Вязкость по воронке НИИЛКа, сек., в пределах . 	 Укрывистость пленки на 1 л’ по- верхности, Г, не более 	 Время высыхания «от пыли», час., не более 		30 10—30 35 6	35 Не нормиру- ется То же » »
Приложение Н
117
Табл. 21 (окончание)
	Сорт	
Показатели	д	Б
Время полного высыхания, час.,
не более ........................
Щелочность, едкого кали на 1 Г
лака, мГ, не более...............
Кислотность, едкого кали на 1 Г
лака, мГ, не более...............
Гибкость пленки ..................
Действие нагревания на пленку . .
24	32
0,5	0,5
1	1
Должна выдерживать испы-
тание, согласно ГОСТ 1709—42,
пп. 17 и 18
То же
Внешний вид лака — однородная вязкая жидкость, черного цвета, ие
содержащая механических примесей. По внешнему виду лаковая пленка пред-
ставляет собою блестящую поверхность черного цвета, без трещин н пу-
зырьков.
Наилучшими свойствами обладает лак следующего состава: 48% камен-
ноугольного пека, 40% бензола, 15% антраценового масла.
Мастика битуминоль (табл. 22 и 23) — твердая черная масса,
получаемая в результате смешивания в определенных соотношениях расплав-
Таблица 22
Состав мастик битуминоль, вес. ч.
Марка	Рубракс	Битум марки V	Каменно- угольный пек	Пылевидный наполнитель	Асбест VI сорта
р-1	100			। :	100	5
Р-2	100	—	।	80	5
Р-3	100	—	! —	. 60	5
К-1	—	—	i	100	200	5
Н-1	—	1и0		100	5
Н-2		100		80	5
Таблица 23
Физико-мехаиические свойства мастик битуминоль
Марка	Уд- вес Г) см3	Водо- погло- щение %	Темпе- ратура размяг- чения °C	Предел прочности кГ.см2			Пенетрация		Дуктильность (растяжи- мость )	
				при растя- жении	при сжатии	при изгибе	при 25°	при 50°	при 25°	при 50°
Р-1	1,475	0,0049	158	26			59	5	15	0	1
Р-2	1,441	—	148	26	—	—	8	20	0	1.5
Р-3	1,35	—.	147	23	—	—	10	21	0	1,5
К-1	1,891	0,0002	120	28	170	97	0	1	0	0
Н-1	1,450	—	113	26					10	33	1	3
Н-2	1,4С8	0,0035	1С8	27	—	37	10	31	2	3,5
1 !8 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
ленных битумов (марка V, ГОСТ 1544—52) и рубракса (ГОСТ 781—51),
либо каменноугольного пека (ГОСТ 1038—41), или других битуминозных
вяжущих с различного рода минеральными, пылевидными наполнителями
(кислотоупорным цементом, диатомитом, тальком, маршалитом и асбе-
стом) .
Битуминоль применяется для защиты химической аппаратуры и строитель-
ных конструкций от коррозии в качестве вяжущего материала при футеров-
ках штучными химически стойкими материалами илн как самостоятельный
материал для антикоррозийных покрытий наружной поверхности химической
аппаратуры и строительных конструкций.
Битуминоли применяются для защиты от действия разбавленных раство-
ров кислот и щелочей при температурах в пределах от —20 до 4-60° и дей-
С1вия атмосферы, содержащей окислы азота, сернистый газ, пары аммиака,
соляной и других кислот.
Битуминоли не следует применять в аппаратах, где имеются силь-
ные окислители (хромовая кислота, крепкая азотная кислота), а также
органические растворители (бензол, ксилол, толуол, лаковый керосин
и др.).
В качестве наполнителя для мастики битуминоль применяется чаще всего
кислотостойкий антофиллитасбест.
Битумные асфальты от обычных асфальтов отличаются приме
нением кислого- или щелочестойких наполнителей. Для кислотоупорных ас-
фальтов применяются кварцевые наполнители, для щелочестойких кварцевые
наполнители заменяются измельченными известняком или доломитом (в тех
же количествах).
Битумные асфальты применяются в качестве антикоррозийного материала
для верхнего покрытия полов, для защитных прослоек, стяжек в кровельных
и междуэтажных перекрытиях, отмосток вокруг зданий и для многих других
конструкций.
Битумные дсфальты рекомендуются для покрытия полов, подвергающихся
действию серной кислоты концентрации не более 50%, соляйой—не более
20%, азотной — не более 25% и др.
Битумный асфальт стоек против действия щелочей концентрации
до 40%.
Примерный состав битумного асфальта: 18% нефтебнтума марки IV; 20%
кварцевой муки; 55% кварцевого песка; 7% асбеста VI сорта.
Предел прочности асфальтов при сжатии — 40—55 кГ/см2 при температу-
ре 22° и 30—41 кГ/см2— при температуре 30°.
Битумобетон. Для кислотоупорных бнтумобетонов применяются кис-
лотостойкие наполнители (андезит и др.), для щелочестонких бнтумобетонов—
щелочестойкие наполнители (известняк, доломит и др.).
Битумо'бетон применяется для сооружения строительных конструкций,
постоянно или периодически соприкасающихся с агрессивными средами. Этот
материал стоек по отношению к воздействию серной кислоты концентрации
не более 50%, соляной — не более 20%, азотной — не более 20% и др., а
также к воздействию щелочей концентрации до 40—45%.
Примерный состав битумобетона: 10,5% нефтебнтума марки IV, 7% пы-
левидного наполнителя, 35,5% кварцевого песка, 47% крупного наполнителя
(щебня).
Пековая мастика применяется в строительных конструкциях для
создания химически стойких прослоек, не проницаемых для жидкостей, а так-
же для соединения штучных изделий. Пековая мастика стойка в кислых и
щелочных средах.
Для работы в кислых средах в пековые мастики вводят кварцевую
муку илн муку из других кислотоупорных горных пород. В состав щело-
честойких мастик входят соответствующие щелочестойкие наполнители
(табл. 24)
П риложение 11
I 19
Таблица 24
Примерный состав пековой мастнки, %
Составляющие	Для укладки i штучных из- 1 делий |	Для антикор розийных прослоек
Пек каменноугольный 		3	31
Смола каменноугольная		10	23
Асбест VI сорта	 Тонкомолотый минеральный напол-	15	—
китель		45	46
Пековый асфальт. Химически стойкие пековые асфальты широко
применяются в химической промышленности для верхнего покрытия полов,
для устройства защитных стяжек в кровельных и междуэтажных перекры-
тиях, при устройстве отмосток вокруг зданий и в других строительных кон-
струкциях.
Для работы в кислых средах в пековый асфальт вводят кварцевый песок
и кварцевую муку или песок и муку из других кислотостойких горных пород.
В состав щелочестойкого асфальта входят соответствующие щелочестойкие
наполнители.
Для работы й слабощелочных средах пригодны асфальты с кислотоупор-
ными наполнителями (плотные известняки).
Примерный состав кислотостойкого пекового асфальта: 15,4% каменно-
угольного пека; 3,7% каменноугольной смолы; 11% кварцевой муки; 61,1%
кварцевого песка; 8,8% асбеста VI сорта.
Предел прочности при сжатии асфальтов 100—300 кГ/см2.
Пекобетон изготовляется на основе пеко-смоляных масс и кислото-
упорных или щелочестойких минеральных наполнителей. Материалами для
получения пенобетона служат: каменноугольный пек, каменноугольная смола,
щебень, песок и пылевидный наполнитель.
Пекобетон можно считать стойким в растворах соляной и азотной кислот
средних концентраций и в серной кислоте при концентрации не выше 50%.
В растворах щелочей пекобетон вполне стоек при условии применения ще-
лочестойких наполнителей.
Примерный состав кислотостойкого пекобетона: 8—12% каменноугольного
чека; 2—3% каменноугольной смолы; 45—40% кислотостойкого щебня;
40—35% кварцевого песка; 5—10% молотого кислотостойкого наполни-
теля.
Бакелитовые лаки представляют собой раствор обезвоженной
резольной фенолформальдегидной смолы в этиловом спирте с наполнителем
или без него.
Покрытия из бакелитовых лакой противостоят действию растворов кис-
лот, солей и ряду органических растворителей (табл. 25). Лаки нестойки по
отношению к воздействию окислителей и щелочей. Недостатком их является
хрупкость защитной пленки и слабая сцепляемость пленки с металлом. Тем-
пературный предел применения бакелитового лака 120°.
Бакелитовые лаки применяются для химически стойких покрытий, для
пропитки и как клеящее вещество.
Для склеивания и пропитки применяются лаки марок СБС-1ФФ; СБС-1,
СКС-1 (ГОСТ 901—56). Для химически стойких покрытий в зависимости
от содержания в них фенолформальдегидной смолы применяются лаки А;
Б; ЭФ; № 86 (табл. 26).
120 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
Характеристика из	Таблица 25 химической стойкости покрытий бакелитового лака
Среда	Стойкость до темпе- ратуры, СС
Кислоты:
серная 40%-ная............
серная концентрированная
соляная 35%-ная и менее . .
азотная всех концентраций .
фосфорная концентрированная
уксусная 50%-ная..........
Соли:
соляной кислоты................
угольной кислоты..........
Спирт метиловый и этиловый . . .
Толуол..........................
Бензол .........................
Хлор............................
20
Нестойкая
20
Нестойкая
»
20
100
100
80
80
80
20
Таблица 26
Физико-химические свойства бакелитовых лаков
Лак
Показатели
А ! Б | ЭФ
i I
Внешний вид.............
Прозрачный раствор
Содержание смолы, %, в пре-
делах ...................
Содержание свободного фонда
или крезола в пересчете
на.смолу, %, не более . • I
Содержание воды в смоле . .
Продолжительность полиме-
ризации смолы, сек., в
пределах ............I
50-60	60—70 I	60—70
14	14	|	12
Не определяется
50—115	50—115	50—120
Наилучшим из известных антикоррозийных бакелитовых покрытий являет-
ся пленка лака № 86, применяемая для химически стойких и беизостойких
покрытий.
Приложение II
121
Состав лака № 86: 70,4% резольного бакелитового лака Р-21; 10,6%
бензола; 6,3% каменноугольного нафталина, измельченного до величины зерен
не более 3 мм; 12,7% каолииа, влажность не более 3%, отсеянного через
сито Xs 015.
Прочность сцепления бакелитового лака с металлом значительно увеличи-
вается при введении в лак наполнителя (графит, андезитовая мука, каолнн)
в количестве до 40%.
Лак этиноль, или дивинилацетиленовый лак (ВТУ 1267—54), пред-
ставляет собой раствор высокополимерных ацетиленовых производных в хлор-
бензоле или ксилольной фракции, с добавкой около 2% стабилизатора
(а-нафтиламина).
Этиноль обладает стойкостью по отношению к минеральным кислотам
средних концентраций, щелочам, хлору, брому и другим агрессивным средам
при температуре не выше 50°.
При комнатной температуре он устойчив по отношению к пресной и со-
ле’ной воде, к щелочам концентрации до 30%, соляной кислоте концентра-
ции до 30%.
Физические свойства лака этиноль: удельный вес при 20°— 1,1—1,15 Г/см3-,
вязкость по воронке НИИЛКа — 3—14 сек.; эластичность по шкале
НИИЛКа — 20 мм.
Согласно ВТУ 1267—54, лак этиноль должен удовлетворять следующим
требованиям: содержание сухого остатка — 42—50%; удельная вязкость
10%-ного раствора полимеров—0,2—0,5; содержание стабилизатора (а-нафти-
ламина) — 1,5—2,5% от веса лака.
Руберойд (ГОСТ 2165—51) является качественным рулонным мате-
риалом и широко распространен в строительной практике. Он применяется как
эффективный прослоечный и гидроизоляционный материал для защиты хими-
ческой аппаратуры и строительных конструкций от коррозии.
Руберойд только в сочетании с битумом дает химически стойкую непро-
ницаемую изоляцию; для самостоятельной защиты применяется редко,
вследствие недостаточной механической прочности и невысокой термостой-
кости.
Руберойдные прослойки применяются как в кислотных, так и в щелоч-
ных средах; действия масел и органических растворителей они не выдержи-
вают.
Химическая стойкость руберойда, как н других битумизированных мате-
риалов, обусловливается химической стойкостью битума и бумажной основы,
которая пропитана битумом.
Руберойд выпускают рулонами шириной 750—1000 мм; общая площадь
рулона 20 м2.
Руберойд отличается от других рулонных материалов тем, что для про-
питки берется картон повышенной прочности. Пропиточная масса применяется
с температурой размягчения не ниже +40°, а покровная масса, более туго-
плавкая, — с температурой размягчения не ниже 80—100°. В покровную массу
иногда добавляют наполнитель.
Руберойд выпускается различных марок: РМ-500; РМ-350; РОМ-500;
РОМ-350; РЧ-500; РЧ-350; РОЧ-500; РОЧ-350. Наиболее качественным и
распространенным для прослоечных изоляций является руберойд марки
РМ-500 и РМ-350 с тальковой посыпкой.
Замазки арзамнт I, II, IV и V представляют собой самозатвер-
девающие водонепроницаемые составы, стойкие во многих агрессивных сре-
дах.
Их применяют в качестве вяжущего прн футеровке аппаратуры и строи-
тельных конструкций и для разделывания швов футеровки.
Замазки арзамит состоят из арзамит-раствора и арзамит-порошка, кото-
рые при смешивании образуют тестообразную массу.
При температуре 20° замазки схватываютси через 6 час. и затвердевают
J 22 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
в течение суток, при температуре 70° затвердевание происходит через несколь-
ко минут, а при 10° продолжается около 3 суток.
Замазки арзамит различаются по стойкости к действию щелочей н фто-
ристо-водородной кислоты;
а)	арзамит I (ТУ ГХП М522—54) — кислотостойкий;
б)	арзамит II — щелочестойкий;
в)	арзамит IV (ВТУ ГХП М543—54)	кислотостойкий теплопро-
водный;
г)	арзамит V (ВТУ МХП 4539—56) — кислото-щелочестойкий тепло-
проводный.
ЛИТЕРАТУРА К РАЗДЕЛУ I
Металловедение и термическая обработка стали и чугуна (справочник).
Металлургиздат, 1957.
2 ГОСТ 380—60, Сталь углеродистая обыкновенного качества. Стандарт
гиз, 1960.
з ГОСТ 1050—60, Сталь углеродистая конструкционная качественная,
Стандартгиз, 1960.
4	Краткий справочник металлурга, Металлургиздат, 1960.
5	В. 3. Васильев, Н. Н. Георгиевский и др., Справочные таблицы
по деталям машин, Машгиз, 1960.
6	ГОСТ 8479—57, Поковки из конструкционной углеродистой и легирован
ной стали, Стандартгиз, 1959.
i Н.Д. Орлов, В. М. Миронов, Справочник литейщика, Машгиз, 1960
я ГОСТ 1497—61. Методы испытания металлов на растяжение. Стандарт-
гнз, 1961.
J ГОСТ 3565—58, Метод испытания на кручение, Стандартгиз, 1960.
10 ГОСТ 9454—60, Метод определения ударной вязкости при нормальной
температуре, Стандартгиз, 1960.
11 ГОСТ 2999—59, Измерение твердости алмазной пирамидой (по Викерсу),
Стандартгиз, 1959.
12 ГОСТ 9012—59. Измерение твердости по Бринелю, Стандартгиз, 1959.
13 ГОСТ 9013—59. Измерение твердости по Роквеллу, Стандартгиз, 1959
11 С. В. 3 а к р о ч и н с к и й, М. Д. С о с к и н. Руководящие материалы по
котлонадзору, Металлургиздат, 1959.
15.	В. А. Ти х о в с к и й, Термическая обработка стали. Металлургиздат, 1941
16	И. А. Одинг, Современные методы испытания металлов, Металлург
издат, 1944.
17	Б. А. Авдеев, Техника определения механических свойств металлов.
Машгиз, 1952.
18.	В. И, Подзолов, Расчет допускаемых напряжений для черных метал
лов, 1947.
19.	Р. С. К н н о с о ш в и л и, Курс сопротивления материалов, Технико-эко
комическое издательство, 1952.
20.	Краткий технический справочник, ч. 1, Издательство технико-теоретической
литературы, 1949.
21.	ГОСТ 2055—43, Отливки из серого и ковкого чугуна. Методы механиче
ских испытаний, Стандартгиз, 1955.
22.	Г. К. Троицкий. Свойства чугуна, Металлургиздат, 1941.
23.	И. С. К а м е и и ч н ы й, Краткий справочник термиста, Машгиз, 1959.
24.	М. Я. Б а л а з о в с к и й, Ультразвуковая дефектоскопия, Машгиз, 1959
25.	В. С. Соколов, Дефектоскопия материалов, Энергоиздат, 1957.
26	Е. С. Л е в, Н. X. Л о п ы р е в, Дефектоскопия в судостроении и судоре
монте, Речтрансиздат, 1957.
27	В. Гайдовский, Исследование материалов рентгеновскими и гамма
лучами, Металлургиздат, 1959.
28	Справочник по монтажу тепломехнического оборудования, Госэнергот
дат 1960.
29	А. А. Ш м ы к о в. Справочник термиста. Машгиз, 1952.
30.	М. А. К у з е л о в, А. Я. Скворцов, Н. Н. Смеляков. Справочник
мастера-литейщика, Машгиз, 1952.
31	Справочник металлиста, том 3, Машгиз, 1958.
124 Исходные данные по выбору материалов для деталей оборудования
32.	Экономия и замена цветных металлов, Машгиз, 1953.
33.	М. И. Г а р б а р, И. В. Р а ст а н и н. Пластмассы и синтетические
смолы в строительстве, Госстройиздат, 1960.
34.	Главтехмонтаж, Антикоррозийные покрытия строительных конструкций
и аппаратуры, Справочное пособие, Госстройиздат, 1959.
35.	Расширение возможностей применения пластмасс в конструкциях ма-
шин, Машгнз, 1959.
36.	Справочник механика машиностроительного завода, том. II, Машгиз.
1958.
37	П. П. Неу г одов, Холодное литье арматуры и химического обору
дования из графопластов. Химическое машиностроение, 1960.
РАЗДЕЛ II
СТАЛЬ И ЧУГУН КАК МАТЕРИАЛ
ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА II
Глава \1. Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в обору-
довании.
Глава VII. Положения и рекомендуемые данные, определяющие примене-
ние сталей и чугунов для оборудования.
Глава VIII. Влияние технологии изготовления деталей иа их прочность и
технологические основы конструирования.
Глава IX. Влияние изменения температуры на механические свойства
стали и чугуна.
Глава X Термическая обработка стали и чугуна.
ГЛАВА V7
ХАРАКТЕРИСТИКА МАРОК СТАЛИ И ЧУГУНА,
ПРИМЕНЯЕМЫХ В ОБОРУДОВАНИИ
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРЫ СТАЛИ И ЧУГУНА
Сталь и чугун представляют собой сплавы железа с углеродом.
Оба элемента, железо и углерод, будучи сплавлены в разных пропор-
циях, дают материал разных свойств, от мягкого железа до твердой стали
и белого чугуна.
В стали и чугуне, кроме железа и углерода, всегда имеется ряд других
примесей: кремний, марганец, фосфор, сера.
Примеси, входя в определенных количествах в означенные сплавы,
различным образом влияют на их свойства.
Чистое железо имеет точку плавления 1528° С. В твердом состоя-
нии железо известно в нескольких аллотропических формах. От низших
температур вплоть до 906° С железо существует в форме a-железа, имею-
щего решетку центрированного куба.
При 906° С a-железо превращается в 7 -железо с решеткой куба
с центрированными гранями.
7-железо устойчиво при нагревании до 1401° С, а при переходе за эту
температуру превращается снова в кристаллы с решеткой центрированного
куба, называемые д-железо.
a-железо до температуры 770° С ферромагнитно, при дальнейшем нагре-
вании ферромагнетизм исчезает.
При охлаждении сплава из жидкого состояния при температуре 1528° С
происходит его затвердевание с выделением кристаллов д-железа.
При дальнейшем охлаждении кристаллы d-железа переходят в у-железо
при 1401° С.
При температуре 898° С происходит превращение 7 -кристаллов в а-кри-
сталлы.
Углерод в природе встречается в виде алмаза с удельным
весом 3,51, графита — 2,25 и угля—1,88. Углерод растворяется в некото-
рых жидких металлах, при охлаждении которых выделяется в виде графита
или химического соединения.
Чтобы судить о свойствах стали и чугуна, имеющих иногда очень слож-
ный химический состав, необходимо знать структурные составляющие этих
сплавов.
Классификация этих составляющих следующая.
Феррит—модификация a-железа, почти чистая в отношении содер-
жания углерода, но может содержать в растворенном состоянии примеси
железа — фосфор, кремний и марганец.
Свойства: твердость 80—100 НВ, удлинение (д) 50%, сужение (ф) 84%.
предел прочности (ав) 27 кГ/мм?-.
Микроструктура феррита показана на рис. 40, а.
Аустенит — твердый раствор углерода в 7-железе.
Предельное насыщение углеродом 7-железа около 1,7%. При отсутствии
в стали специальных примесей аустенит устойчив лишь при температурах
выше 720° С. Свойства: твердость 200—250 НВ, вязок, тягуч, имеет значи-
тельную крепость при низком пределе упругости, не магнитен.

<0
□
Львэзский
д
е
Ж
3
Рис, 40. Структура стали:
а — феррит — С — 0,01 до 0,02 %, X 150; б — аустенит — нержавеющая хромоникелевая сталь, X 100; в — цементит + перлит,
г — перлит пластинчатый — С — 0,8 %. X 1200; д — зернистый цементит (перлит) — С1,17%, X 500; е — сорбит закалки,
ж — троостит + мартенсит — С — 0,5 %, X 100; з — мартенсит игольчатый — С — 1,21 %; X 500.
X 1200;
X 200;
130
Сталь и чугун как материал для оборудования
Микроструктура аустенита показана на рис. 40, б.
Цементит — карбид железа (Fe3C)—содержит 6,67% С. Свойства:
твердость 712 НВ, хрупок, магнитен. С a-железом твердых растворов не об-
разует. Микроструктура цементита показана на рнс. 40, в.
Перлит — эвтектическая смесь феррита и цементита, соответствую-
щая полному распаду твердого раствора (аустенита) с явно выраженным
обособлением обеих составляющих. Перлит в чистоуглеродистой стали соот-
ветствует 0,83% С. Твердость 200 НВ.
Микроструктура перлита показана на рис. 40, г и д.
Ледебурит — эвтектическая смесь цементита и аустенита, получаю-
щаяся при затвердевании белого чугуна. В чистых железоуглеродистых
сплавах ледебурит соответствует содержанию углерода 4,3%.
Рис. 41. Структуры чугуна: графит, феррит и
перлит, X 400.
Микроструктура ледебурита показана на рис. 50, б.
Сорбит — феррито-карбидиая смесь, получающаяся в результате рас-
пада твердого раствора. Сорбит отличается от перлита большей дисперс-
ностью, а от троостнта — меньшей. Микроструктура сорбита показана на
рнс. 40, е.
Троостит — также продукт распада твердого раствора (аустенита),
представляет собой феррито-карбидную смесь, состоящую из феррита и це-
ментита, находящихся в состоянии высокой степени дисперсиостн и поэтому
при малых увеличениях под микроскопом неразличимых. Твердость тро-
остита 300—500 НВ. Микроструктура троостита показана на рис. 40, ж.
Мартенсит — продукт распада твердого раствора (аустенита).
Свойства: высокая твердость — 500—700 НВ, сочетающаяся обычно с хруп-
костью. Характеризуется игольчатой структурой (рнс. 40, з).
Г р а ф и т — элементарный углерод в состоянии, идентичном с природ-
ным графитом. Чаще всего встречается в форме пластинок как крупных,
средних, так и мелких. Эти пластинки, находясь в серых чугунах, понижают
их прочность. Элементарный углерод может встречаться в чугунах также
в виде глобулей углерода (ковкий, сверхпрочный чугун); глобули ослабляют
сечение значительно меньше пластинчатого графита. В сталях элементарный
углерод обычно отсутствует. Микроструктура чугуна с выделившимся гра-
фитом показана на рис. 41.
Сложные карбиды встречаются в специальных сталях — мар-
ганцовистой, хромистой, быстрорежущей и т. п., обычно * наблюдаются
в форме более или менее мелких зернышек (глобулей), рассеянных в основ-
ной массе различного состава, или в виде оторочки по границам зерен.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 131
По структуре железоуглеродистые сплавы разделяются на две
большие группы: сталь с содержанием до 1,7% С и чугун с содержанием от
1,7% С и выше. Практически сталь с содержанием выше 1,4% С и чугуи
с содержанием ниже 2,5% С почти не применяются.
В свою очередь, стали по составу и структуре разделяются на две
группы: сталь простая углеродистая и сталь легированная.
СВОЙСТВА И МАРКИ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Структура углеродистых сталей
Структура всех углеродистых сталей с содержанием меиее 0,83% С
в отожженном состоянии состоит из зерен феррита и перлита, причем чем
больше в стали углерода, тем больше в ней перлита и меньше зерен фер-
рита. Стали этой группы называют доэвтектоидными.
Структура стали с содержанием 0,83% С состоит из одних только зерен
перлита. Эту сталь называют эвтектоидной.
Структура сталей с содержанием больше 0,83% С состоит из зерен пер-
лита и цементита.
Стали этой группы называют заэвтектоидными.
Сталь в зависимости от раскисления разделяют на кипящую и спокой-
ную.
Слиток кипящей стали характеризуется наличием газовых пузырей,
которые образуются при затвердевании не вполне раскисленной стали.
При достаточно глубоком залегании пузыри после нагрева и прокатки
завариваются. Если же они расположены близко к поверхности, в зоне окис-
ления, то при нагреве окисляются и при прокатке не завариваются, что
приводит к поверхностным дефектам в виде волосовин.
Кипящая сталь весьма неоднородна по сечению слитков. В корке слитка,
затвердевающей первой, содержится меньшее количество примесей, чем
в центральной части. Неоднородность по углероду доходит до 170%, по фос-
фору до 300%, по сере до 600% и по марганцу до 40%.
Кипящая сталь служит хорошим материалом для штамповки, так как
благодаря низкому содержанию кремния обладает хорошими пластическими
свойствами.
Качественные конструкционные стали изготовляют спокойными, т. е.
раскисленными. Слиток при этом получается плотным и сравнительно одно-
родным, ио в верхней части образуется усадочная раковина и рыхлость,
обогащенная примесями.
Усадочную раковину и рыхлость при помощи утепленных надставок на
изложницах сосредоточивают в прибыльной части слитка. После обжатия
слитка в прокатном стане прибыль нужно отрезать. Оставшийся металл
получается плотным и здоровым.
При отливке спокойной стали в изложницы без прибыльных надставок
усадочная раковина и рыхлость распространяются иа большую глубину,
в связи с чем из подобных заготовок ответственные детали оборудования
изготовлять не разрешается.
Влияние примесей на свойства углеродистых сталей [1, 2]
Углерод является основным элементом, влияющим на свойства угле-
родистой стали. При повышении содержания его примерно до 1,2% проч-
ность стали возрастает; с дальнейшим повышением содержания углерода
прочность ее, наоборот, понижается (рис. 42).
Сера. Сталь с содержанием повышенного количества серы называют
красноломкой. Если такую сталь нагреть до красного каления, то она ста-
новится хрупкой и во время ковки дает трещины и даже разваливается.
Таким образом, сера, сообщая стали красноломкость, затрудняет ковку, а
прн обычной температуре понижает ее прочность.
9*
132
Сталь и чугун как материал для оборудования
Для предотвращения красноломкости стали содержание в ней серы не
должно превышать 0,045% и в крайнем случае 0,055%, а в сталях, пред-
назначаемых для особо ответственных частей машин, — не превышать
0,020—0,030%.
Кислород, образуя в стали окислы FeO и МпО (нераскисленная
сталь), создает условия для получения трещин при нагревании. Количество
кислорода в стали не должно
превышать 0,03%.
Фосфор. В отличие от
серы, фосфор сообщает стали
хладноломкость, т. е. хруп-
кость при комнатной темпе-
ратуре.
Содержание фосфора в
сталях, предназначаемых для
изготовления ответственных
деталей, не должно превышать
0,03—0,04%; при этом чем
больше в стали углерода, тем
меньше в ней должно быть
фосфора.
Особая чувствительность
стали с повышенным содержа-
нием фосфора (свыше 0,1%)
к удару существенно отличает
ее от стали с нормальным со-
держанием фосфора — она
становится весьма хрупкой,
особенно при низких темпера-
турах. В конструкциях, ра-
ботающих с динамической
нагрузкой, применение такой
стали безусловно недопу-
стимо.
Хладноломкость стали ча-
7,90
60
60
20
90
7,80
770
да
80
60
90
го
100 S
250
200*1
5 $
О О/ 0,3 0,5 0,7 0,9 I/ 7,3 ^57,7 %С '
Рис. 42. Ориентировочное изменение меха-
нических свойств стали в зависимости от
содержания углерода*.
50
§


£

сто обнаруживается при опе-
рациях правки и гибки в валь-
цах во время морозов в не-
отапливаемом помещении.
Марганец содержится во всех сортах стали, причем содержание
его обычно колеблется от 0,3 до 0,9%. Марганец, уменьшая вредное влияние
серы и повышая прочность сталей, является желательной примесью.
При содержании марганца свыше 0,9% сталь называют специальной.
Кремний способствует получению более однородной, плотной стали
и повышает ее упругие свойства. Нормальное содержание кремния в стали
колеблется в* пределах от 0,12 до 0,35%. Содержание его до 0,15% почти не
изменяет качества стали, свыше 0,15 до 0,3% повышает упругость и проч-
ность, но уменьшает вязкость, свариваемость и способность цементации.
МАРКИ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ, ПРЕДУСМОТРЕННЫЕ ГОСТ
Сталь углеродистая обыкновенного качества (по ГОСТ 380—60)
ГОСТ 380—60 распространяется на углеродистую горячекатаную сталь
обыкновенного качества: сортовую фасонную, листовую и широкополосную
(универсальную).
* Показатели и приведенные по ГОСТ 1497—42, соответствуют 7Q,05 и
% по ГОСТ 1497—61 (см. табл. 3).
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 133
Отдельные виды этой стали поставляются пЪ специальным стандартам,
В части норм химического состава стандарт распространяется также на
слитки, блюмсы, слябы, заготовки, поковки, штамповки, трубы, ленты и про-
волоку.
Сталь изготовляется в мартеновских печах (спокойная, кипящая,
полуспокойная) и в бессемеровских конверторах (спокойная и кипя-
щая).
В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь
подразделяется на две группы и одну подгруппу:
группа А — поставляемая по механическим свойствам;
группа Б — поставляемая по химическому составу;
подгруппа В — поставляемая по механическим свойствам и с дополни-
тельными требованиями по химическому составу.
Сталь группы А изготовляется следующих марок: Ст.О, Ст.1, Ст.2, Ст.З,
Ст.4, Ст.5, Ст.6, Ст.7.
Способ изготовления стали (мартеновская или бессемеровская, кипящая,
спокойная, полуспокойная) должен указываться в сертификате.
Способ изготовления стали выбирается заводом-изготовителем, если этот
способ не оговорен специально в заказе.
В обозначении марок кипящей стали добавляется индекс «кп», полу-
спокойной— индекс «пс» (например, Ст.Зкп, Ст.4пс и т. д.). То же для
группы Б и подгруппы В.
Сталь группы Б изготовляется следующих марок:
а)	мартеновская—МСт.О, МСт.1кп, МСт.2кп, МСт.Зкп, МСт.З, МСт.4кп,
МСт.4, МСт.5, МСт.6, МСт.7;
б)	бессемеровская — БСт.О, БСт.Зкп, БСт.З, БСт.4кп, БСт.4, БСт.5, БСт.6.
Сталь подгруппы В изготовляется мартеновским способом следующих
марок ВСт.2кп, ВСт.Зкп, ВСт.З, ВСт.4кп, ВСт.4, ВСт.5.
В обжатой заготовке спокойной и полуспокойной стали должны
быть полностью удалены усадочная раковина и усадочная рыхлость, со-
провождаемая расслоением, видимые без применения увеличительных при-
боров.
Качество поверхности стали должно соответствовать требованиям стан-
дартов на отдельные виды проката.
По форме и размерам сталь должна удовлетворять требованиям соот-
ветствующих стандартов.
Сталь группы А по механическим свойствам и результатам
испытаний на загиб должна соответствовать нормам, указанным в табл. 45;
гарантируемыми характеристиками являются предел прочности и относи-
тельное удлинение, определяемые при испытании на растяжение.
Химический состав стали, поставляемой по группе А, указывается в сер-
тификате, но отклонение от норм по химическому составу браковочным
признаком не является.
Для размеров сортового проката толщиной более 250 мм и листо-
вого толщиной более 60 мм нормы механических свойств и испытаний на
загиб устанавливаются отдельными стандартами или техническими усло-
виями.
По требованию заказчика должны быть обеспечены:
а)	испытание на загиб в холодном состоянии в соответствии с нормами,
указанными в табл. 45;
б)	предел текучести в соответствии с нормами, указанными в таб-
лице 45;
в)	повышенные нормы предела текучести: для мартеновской стали мар-
ки Ст.З толщиной до 12 ЛЫ1—не менее 25 кГ.мм?, для листовой стали
марки Ст.З 2 разряда — не менее 24кГ/мм2, для стали марки Ст.Зкп
2 разряда — не менее 23 кГ[ммг-,
г)	содержание хрома, никеля и меди не более 0,30% каждого элемента;
134
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 45
Механические свойства стали группы А
Марка стали	по щин кГ/ м 1	разряда я прока м>, не n 2	и тол- та» юнее 3	jb кГ{мм2	810 X	h %	Испытание на загиб на 180° в холодном состоянии (ft — толщина образца, диаметр оправки)
Ст.0	—	—	ч	Не менее 32	18	22	d=2ft
Ст.1, Ст.1 кп	—	—		32—40	28	33	d = 0
Ст.2, Ст.2кп	22	20	19	34—42	26	31	d = 0
Ст.Зкп	24	22	21	38—40 41—43 44—47	23 22 21	27 26 25	d — 0,5h
Ст.З	24	23	22	38—40 41—43 44—47	23 22 21	27 26 25	d=0,5n
Ст.4, Ст.4кп	26	25	24	42—44 45-48 49—52	21 20 19	25 24 23	d=2h
Ст.5	28	27	26	50-53 54-57 58-62	17 16 15	21 20 19	d = 3h
Ст.6	31	30	30	60—63 64—67 68—72	13 12 11	16 15 14	—
Ст. 7	—	—	—	70—74 75 и более	9 8	11 10	—
Примечания: 1. Разряды толщин проката, указанные в табл. 45, устанавлива-
ются: 1 разряд—сортовая сталь толщиной до 40 мм включительно, фасонная сталь тол-
щиной до 15 мм включительно, листовая и широкополосная сталь толщиной от 4 до 20 мм
включительно: 2 разряд—сортовая сталь толщиной свыше 40 до 100 мм включительно,
фасонная сталь толщиной свыше 15 до 20 мм включительно, листовая и широкополосная
сталь толщиной свыше 20 до 40 мм включительно; 3 разряд — сортовая сталь толщиной
свыше 100 до 250 мм включительно, фасонная сталь толщиной свыше 2 0 мм, листовая
и широкополосная сталь толщиной свыше 40 до 60 мм включительно.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 135
2.	Допускается повышение предела прочности прн растяжении на 3 кГ/мм* от верх-
него предела, указанного в табл. 45, а при согласии заказчика — без ограничения верх-
него предела, при удовлетворительных результатах испытаний на загиб в соответствии
с нормами табл. 45 (в обоих случаях).
3.	Для проката 2 разряда допускается снижение норм относительного удлинения на
0,25% иа каждый миллиметр увеличения диаметра нлн толщины проката, но не более
3%*Дабсолютных). Для проката 3 разряда допускается снижение относительного удлине-
ния на 3% (абсолютных) против норм, указанных в табл. 45. Для круглой, квадратной,
полосовой и листовой стали диаметром или толщиной до 8 мм и для фасонных профилей
толщиной менее 6 мм допускается понижение относительного удлинения на 1% (абсо-
лютный) на каждый миллиметр уменьшения диаметра илн толщины против норм, указан-
ных в табл. 45.
4.	По требованию заказчика, оговоренному в заказе, поставляется сталь марок Ст. 3
и Ст.Зкп толщиной до 2 0 мм с испытанием иа загиб в холодном состоянии до соприко-
сновения сторон.
5.	При испытании на загиб в холодном состоянии проката толщиной более 20 мм
диаметр оправки увеличивается на толщину образца.
6.	До накопления опыта отклонения откорм предела текучести для стали 3 разряда
и относительного iудлинения для сортовой стали 3 разряда не являются браковочным
признаком. Результа ты испытаний указываются-в сертификате.
7.	Для следующих видов стали нормы предела текучести устанавливаются: для бес-
семеровской стали марок Ст.З и Ст.Зкп 1 разряда толщин проката — ие менее 25 кГ/мм2;
для сортовой стали марки Ст.2 2 разряда —ие менее 21 кГ!мм2; для арматурной стали
периодического профиля марки Ст.5 1 разряда —не менее 30 кПмм2.
д)	содержание фосфора и серы в соответствии с нормами, указанными
в табл. 46;
Таблица 46
Химический состав стали группы Б, %
Марка стали	с	Si	Мп	р	S
				не б	о лее
	Мартеновская		сталь		
МСт.О	Н е более 0,23	—	—	0,070	0,060
МСт.1кп	0,06—0,12	Не более 0,05	0,25—0,50	0,045	0,055
МСт.2кп	0,09—0,15	»	»	0,07	0,25—0,50	0,045	0,055
М Ст.Зкп	0,14—0,22	»	»	0,07	0,30—0,60	0,045	0,055
МСт.З	0,14—0,22	0,12—0,30	0,40—0,65	0,045	0,055
МСт.4кп	0,18—0,27	Не более 0,07	0,40—0,70	0,045	0,055
МСт.4	0,18—0,27	0,12—0,30	0,40—0,70	0,045	0,055
МСт.5	0,28—0,37	0,15—0,35	0,50—0,80	0,045	0,055
МСт.6	0,38—0,49	0,15—0,35	0,50—0,80	0,045	0,055
МСт.7	0,50—0,62	0,15—0,35	0,50—0,80	0,045	0,055
	Б е cJc'c'm е’р_о в’с к a f		сталь		
БСт.О	Не более 0,14	—	—	0,090	0,070
БСт.Зкп	»	» 0,12	Не более 0,07	0,25-0,55	0,080	0,060
БСт.З	»	» 0,12	0,12—0,35	0,25—0,55	0,080	0,060
БСт.4кп	0,12—0,20	Не более 0,07	0,35—0,55	0,080	0,060
БСт.4	0,12—0,20	0,12—0,35	0,35—0,55	0,080	0,060
БСт.5	0,17—0,30	0,12—0,35	0,50—0,80	0,080	0,060
БСт.6	0,26—0.40	0,12—0,35	0,60—0,90	0,080	0,060
Примечания: 1. В мартеновской стали, выплавленной из фосфористых чугунов,
допускаетси содержание фосфора до 0,050%.
2.	В пол успокойной стали содержание кремния должно быть не более 0,17%.
3.	Содержание мышьяка в стали не должно превышать 0,08%. В мартеновской стали,
выплавленной на базе керченских руд, допускается содержанке мышьяка до 0,‘15%.
4.	В стали марок МСт.З, МСт.4кп, МСт.4 и с более высоким содержанием угле-
рода, прокатанной на толщину до 12 мм включительно, допускается снижение содержа-
ния марганца на 0,1% против норм, указанных в табл. 46.
136
Сталь и чугун как материал для оборудования
е)	содержание углерода не более верхнего предела, указанного в
табл. 46;
ж)	ударная вязкость при нормальной температуре (+20° С) по нормам,
указанным в табл. 48.
По требованию заказчика сталь должна поставляться в термически
обработанном виде; в этом случае нормы механических свойств устанавли-
ваются отдельными стандартами или техническими условиями.
Сталь группы Б. Для стали группы Б гарантируемой характе-
ристикой является химический состав. Нормы химического состава стали
по плавочному анализу ковшовой пробы должны соответствовать указанным
в табл. 46.
По требованию заказчика должно быть гарантировано содержание
в стали:
а)	хрома, никеля и меди не более 0,30% каждого элемента;
б)	серы не более 0,050%.
При контрольном анализе в готовом прокате допускаются следующие
отклонения (табл. 47) от норм, указанных в табл. 46. Сталь для сварных
конструкций должна испытываться на свариваемость. Методы и нормы
испытаний устанавливаются специальным стандартом.
Таблица 47
Допустимые при контрольном анализе отклонения
по химическому составу, %
Элементы	Допустимые отклонения для стали	
	спокойной	!	кипящей
с	+0,03 —0,02	±0,03
Si	+0,03 —0,02	—
Мп	±0,05	+ 0,05
	—0,03	—0,04
Р	-1-0,005	+ 0,006
S	+0,005	+ 0,006
Примечание. При поставке стали для сварных конструкций марок
ВСт.З» ВСт.Зкп плюсовые отклонения от норм химического состава, ука-
занные в табл. 47, ле допускаются; для стали марок Ст.З., Ст.Зкп,
МСт.З, МСт.Зкп для сварных конструкций указанные ограничения обе-
спечиваются по требованию заказчика.
Сталь подгруппы В. Для стали подгруппы В гарантируемыми
характеристиками являются:
а) предел текучести, предел прочности н относительное удлинение, опре-
деляемые при испытании на растяжение, в соответствии с нормами, указан-
ными в табл. 45, за исключением стали марки Вст.Зкп 2 разряда, для ко-
торой предел текучести должен быть не менее 23 кГ/мм2;
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 137"
б)' верхние пределы содержания углерода, серы, и фосфора, а также
кремния (для спокойной и полуспокойной стали) в соответствии с нормами,
указанными в табл. 46;
в)	предельное содержание хрома, никеля и меди не более 0,30% каж-
дого элемента.
По требованию заказчика должны быть обеспечены:
а)	содержание серы не более 0,050%;
б)	содержание кремния в спокойной стали марки ВСт.З в пределах от
0,12 до 0,22%, а для марок ВСт.4 и ВСт.5 — в пределах от 0,12 до 0,25%;
в)	суммарное содержание хрома, никеля и меди не более 0,60%;
г)	содержание мышьяка не более 0,08%;
д)	испытание на загиб в холодном состоянии в соответствии с нормами,
указанными в табл. 45;
е)	предел текучести для мартеновской стали Ст.З толщиной до 12 мм—
не менее 25 кГ/мм2, для листовой стали Ст.З 2 разряда — не менее
24 кГ]мм2, для стали марки Ст.Зкп 2 разряда (кроме ВСт.Зкп 2 разря-
да) — не менее 23 кГ/мм?-,
ж)	ударная вязкость при нормальной температуре (+20° С) для про-
ката толщиной 12—25 Мм в соответствии с нормами, указанными в табл. 48;
з)	ударная вязкость после механического старения для листовой стали
марки ВСт.З толщиной 12—20 мм не менее 3 кГ/см2-,
и)	ударная вязкость при температуре —20° С для листовой стали маркй
ВСт.З толщиной 12—20 леи не менее 3 кГ/см2.
Таблица 48
Показатели ударной вязкости
Марка стали	Вид проката	Расположение образца	Ударная вязкость кГм/см*, не менее
	Лист	Поперек прокат- ки	7
Ст.З	Широкополосная сталь	Вдоль прокатки	8
	Фасонный и сор- товой прокат	» »	10
	Лист	Поперек прокат- ки	6
Ст.4	Фасонный и сор- товой прокат	Вдоль прокатки	8
До накопления опыта отклонения от норм ударной вязкости стали марюТ
Ст.4 и стали марки ВСт.З после механического старения и при темпера-
туре —20° С не являются браковочным признаком. Результаты испытаний
должны указываться в сертификатах.
Методы отбора проб и испытаний при поставке стали
должны соответствовать ГОСТ 7564—55 (см. стр. 51) и ГОСТ 7565—55 (см.
стр. 62).
Химический анализ стали на содержание остаточных примесей (хрома,
никеля, меди, мышьяка) и кремния в кипящей стали на заводе-изготовителе
допускается не производить при гарантии им установленных норм.
Маркировка и упаковка стали должны соответствовать тре--
бованиям ГОСТ 7566—55.
138
Сталь и чугун как материал для оборудования
Маркировка стали путем клеймения и цветной окраски производится:
а) для сортовой -и фасонной стали с весом 1 пог. м до 20 кг — выбива-
нием клейм на привешиваемых к каждой пачке бирках и нанесением на каж-
дой пачке цветных полос, соответствующих данной марке стали; при поставке
стали с весом 1 пог. м. до 20 кг, не упакованной в пачки, маркировка клей-
мением и окраской должна быть на конце или на торце прутка;
б) для стали с весом 1 пог. м более 20 кг — выбиванием клейм и окрас-
кой торцов или концов прутков-штанг.
По соглашению сторон на прутках-штангах нли на привешиваемых
•к пачкам бирках выбивается группа нли подгруппа стали.
Пачки, концы нли торцы прутков стали всех марок должны маркиро-
ваться несмываемой краской следующих цветов:
Марки стали	Цвет краски
Ст.0, МСт.О, БСт.О . .	.................Красный и зеленый
Ст.1, МСт.1кп............................Белый и черный
Ст.2, МСт.2кп.......................... Желтый
Ст.З, МСт.Зкп, МСт.З,	БСт.Зкп,	БСт.З	.	.	.	Красный
Ст.4, МСт.4кп, МСт.4,	БСт.4кп,	БСт.4	.	.	.	Черный
Ст.5, МСт.5, БСт.5.......................Зеленый
Ст.6, МСт.6, БСт.6.......................Синий
Ст.7, МСт.7............•..................Красный	и коричневый
Маркировка стали окраской при согласии заказчика может не произво-
диться. Сталь подгруппы В по требованию заказчика окрашивается допол-
нительно алюминиевым цветом.
В сертификате должна указываться группа или подгруппа н марка
стали. Поставка стали для сварных конструкций оговаривается в заказе.
Сталь углеродистая качественная конструкционная
(по ГОСТ 1050—60)
ГОСТ 1050—60 распространяется на углеродистую качественную кон-
-струкцнонную горячекатаную и кованую сортовую сталь размером до 250 мм
по диаметру или толщине.
В отношении норм химического состава стандарт распространяется так-
же на слитки, обжатые болванки, слябы, заготовки, лист, ленту, широкополос-
ную сталь, трубы, проволоку, поковки и штамповки.
Марки. Сталь изготовляется в мартеновских и электрических печах
(спокойная, кипящая и полуспокойная).
В зависимости от химического состава сталь подразделяется на две
ггруппы:
I	— с нормальным содержанием марганца;
II	— с повышенным содержанием марганца.
Сталь изготовляется следующих марок:
группа I — 05кп, 08кп, 08, 10кп, 15кп, 15, 20кп, 20, 25, 30, 35, 40, 45,
.50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85;
группа II — 15Г, 20Г, 25Г, ЗОГ, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г, 60Г, 65Г, 70Г.
Обозначение марок приведено в гл. I (стр. 7).
Технические требования. В зависимости от назначения про-
ката сталь подразделяется на подгруппы:
а — предназначенная для горячей обработки давлением и холодного
волочения (подката);
б — предназначенная для холодной механической обработки (обточки,
-строжки, фрезерования и др.) по всей поверхности.
Химический состав стали по плавочному анализу должен соответство-
вать нормам, указанным в табл. 49.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 139
Таблица 49
Химический состав углеродистой качественной конструкционной стали, %
Марка стали	С	Si	Мп	Р	S | Сг | Ni
					не более
Группа 1
Обкп	Не более 0,06	Не более 0,03	Не более 0,40	0,035	0,040	0,10	0,25
08кп	0,05—0,11	Не более 0,03	0,25—0,50	0,040	0,040	0,10	0,25
08	0,05—0,12	0,17—0,37	0,35—0,65	0,035	0,040	0,10	0,25
]0кп	0,07—0,14	Не более 0,07	0,25—0,50	0,040	0,040	0,15	0,25
10	0,07—0,14	0,17—0,37	0,35—0,65	0,035	0,040	0,15	0,25
15кп	0,12—0,19	Не более 0,07	0,25—0,50	0,040	0,040	0,25	0,25
15	0,12—0,19	0,17—0,37	0,35—0,65	0,040	0,040	0,25	0,25
20кп	0,17—0,24	Не более 0,07	0,25—0,50	0,040	0,040	0,25	0‘25
20	0,17—0,24	0,17—0,37	0,35—0,65	0,040	0,040	0,25	0,25
25	0,22—0,30	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
30	0,27—0,35	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
35	0,32—0,40	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
40	0,37—0,45	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
45	0,42—0,50	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
50	0,47—0,55	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
55	0,52—0,60	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
60	0,57—0,65	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
65	0,62—0,70	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
70	0,67—0,75	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
75	0,72 -0,80	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
80	0,77—0,85	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
85	0,82-0,90	0,17—0,37	0,50—0,80	0,040	0,040	0,25	0,25
15Г	0,12—0,19	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
20Г	0,17—0,24	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
25Г	0,22—0,30	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
30 Г	0,27—0,35	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
35Г	0,32—0,40	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
40Г	0,37—0,45	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0.040	0,25	0,25
45Г	0,42—0,50	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
50Г	0,48—0,56	0,17—0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
60Г	0,57—0,65	0,17-0,37	0,70—1,00	0,040	0,040	0,25	0,25
65 Г	0,62—0,70	0,17—0,37	0,90—1,20	0,040	0,040	0,25	0,25
70Г	0,67—0,75	0,17—0,37	0,90—1,20	0,040	0,040	0,25	0,25
Примечания: 1. Дтя производства патентированной проволоки должна изготов
литься сталь марок от 35 до 85 включительно с содержанием марганца 0.30 — 0,60% и
марок 65 Г и 70 Г с содержанием марганца 0,70—1,00%. Содержание хрома в стали
для патентированной проволоки не должно превышать 0,10%, инкеля —15%, меди —
0.20%. Содержание серы и фоефэра должно соответствовать требованиям стандартов иа
проволоку, но не превышать норм, приведенных в табл. 49.
2. Сталь марок от 05 до 25 включительно может изготовляться полуспокойиой с со-
держанием кремния не более 0,17% (марки 05пс—25пс).
3. В сталн всех марок остаточное содержание меди не должно превышать 0,25%.
4. В стали, изготовленной скрап-процессом, допускается содержание остаточных меди
и никеля до 0,30% каждого.
5. В сталн допускается содержание мышьяка не более 0,08%.
В готовом прокате и поковках допускаются следующие отклонения по
углероду от норм, указанных в табл. 49: для стали марок 08кп, 08, Юкп, 10
+0,02%, для остальных марок +0,01%.
140
Сталь и чугун как материал для оборудования
По требованию заказчика сталь должна поставляться в термически
обработанном состоянии (отожженной, нормализованной, высокоотпущенной).
По требованию заказчика сталь поставляется (нормы требований по
подпунктам а, б, г, е, ж, к, л, н, и методы испытаний по подпунктам м
и н устанавливаются соглашением сторон):
а)	с суженными пределами содержания углерода против норм, указан-
ных в табл. 49;
б)	с пониженным содержанием фосфора и серы против норм, указанных
в табл. 49;
в)	с содержанием кремния в марках спокойной стали в пределах
0,17—0,27%;
г)	с пониженным содержанием хрома н никеля против норм, указанных
в табл. 49;
д)	с содержанием меди не более 0,20%;
е)	с содержанием марганца в стали марок 10, 15 и 20 не более 0,50%,
марок 30, 35, 40 н 45 — не более 0,60%;
ж)	с суженными пределами содержания углерода, марганца и крем-
ния при назначении для холодной высадки;
з)	с нормированным содержанием бора в пределах 0,002—0,006% в стали
марок от 20 до 50 включительно, в этом случае в конце обозначения марки
стали дополнительно указывается буква Р, например 20Р);
и)	в травленом виде;
к)	с нормированной величиной зерна по ГОСТ 5639—51;
л)	с гарантированной степенью прокаливаемости в соответствии с мето-
дикой по ГОСТ 5657—51; для боросодержащих марок стали определение
прокаливаемости с занесением результатов в сертификат является обяза-
тельным;
м) с контролируемой свариваемостью;
н) с нормированной чистотой по неметаллическим включениям.
Сталь, предназначенная для горячей высадки и штамповки, испыты-
вается на осадку в горячем состоянии, а подкат, предназначенный для хо-
лодной высадки, испытывается на осадку в холодном состоянии.
На осаженных образцах не должно быть надрывов и трещин.
Прутки следующих размеров допускается не подвергать испытанию на
осадку иа заводе-изготовителе, при гарантии нм удовлетворительных резуль-
татов этого испытания у потребителя;
а)	прутки диаметром или толщиной более 30 мм — на холодную осадку;
б)	прутки диаметром или толщиной более 80 мм — на горячую осадку.
Макроструктура стали при проверке на изломах или на протравленных
темплетах не должна иметь усадочной раковины и рыхлости, пузырей, рас-
слоений, трещин, неметаллических включений и флокенов, видимых без
применения оптических приборов.
Заводу-изготовителю разрешается производить проверку макроструктуры
в промежуточной заготовке данной плавки (ковша) и результаты испыта-
ний распространять на все прокатанные из нее профили, при этом постав-
щик должен гарантировать макроструктуру стали готовых профилей в соот-
ветствии с требованиями ГОСТ 1050—60.
По требованию заказчика сталь при содержании углерода более 0.3%
должна проверяться на глубину общего обезуглероженного слоя (феррит 4-
+ переходная зона), который не должен превышать на сторону:
а)	в стали, предназначенной в дальнейшем для холодной высадки (под-
ката) , — 1 % диаметра нли толщины прутка;
б)	в стали, предназначенной для поверхностной закалки токами высо-
кой частоты, — 0,5% диаметра или толщины прутка.
В стали, предназначенной для холодной механической обработки и для
холодного волочения (подката), твердость по Бринелю в состоянии поставки
должна соответствовать нормам, указанным в табл. 50.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 141
Таблица 50
Твердость углеродистой качественной конструкционной стали
Марки стали	Сталь горячекатаная		Сталь отожженная	
	диаметр отпе- чатка, мм, не менее	твердость НВ, не более	диаметр отпе- чатка, мм, не менее	твердость НВ, не более
	Г	'руппа I		
08кп; 08	5,2	131	—	—
Юкп; 10	5,1	137	—.	—
15кп; 15	5,0	143	—	—
20кп; 20.	4,8	156	—	—
25	4,6	170	—	—
30	4,5	179	—	—
35	4,4	187	—	—
40	4,1	217	4,4	187
45	3,9	241	4,3	197
50	3,9	241	4,2	207
55	3,8	255	4,1	217
60	3,8	255	4,0	229
65	3,8	255	4,0	229
70	3,7	269	4,0	229
75	3,6	285	3,9	241
80	3,6	285	3,9	241
85	3,5	302	3,8	255
		Группа II		
15Г	4,7	163			—
20Г	4,3	197	—	—
25Г	4,2	207	—	—
ЗОГ	4,1	217	4,4	187
35 Г	4,0	229	4,3	197
40Г	4,0	229	4,2	207
45Г	3,9	241	4,1	217
50 Г	3,8	255	4,1	217
60Г	3,7	269	4,0	229
65Г	3,6	285	4,0	229
70Г	3,6	285	4,0	229
Примечания: 1. По требованию заказчика отожженная сталь, предназ-
наченная для холодной высадки, должна поставляться с меньшей твердостью,
соответствующей диаметру отпечатка на 0,2 мм более указанного в табл. 50.
2. Нормы твердости стали после нормализации и нормализации с высоким
отпуском устанавливаются соглашением сторон.
Механические свойства стали, определенные при испытании на растяже-
ние на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок, и ударная
Вязкость, определенная по требованию заказчика иа термически обработан-
ных образцах, должны соответствовать нормам, указанным в табл. 51.
Методы испытаний. Сталь сдается партиями весом ие менее
2 тс. Партия составляется из стали одной плавки (ковша), одного размера
и одного режима термической обработки.
142
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 51
Механические свойства углеродистой качественной
конструкционной стали
	ат	%	8»	Ф	
Марка					Ударная
стали	кГ!мм*		%		вязкость
					к Гм! см*
	не менее				
		Группа 1			
08кп	18	30	35	60		
08	20	33	33	60		
Юкп	19	32	33	55	—
10	21	34	31	55		
15кп	21	36	29	55		
15	23	38	27	55	—
20кп	23	39	27	55		
20	25	42	25	55		
25	28	46	23	50	9
30	30	50	21	50	8
35	32	54	20	45	7
40	34	58	19	45	6
45	36	61	16	40	5
50	38	64	14	40	4
55	39	66	13	35	__
60	41	69	12	35	—
65	42	71	10	30	—
70	43	73	9	30	__
75	90	ПО	7	30		
80	95	ПО	6	30		
85	100	115	6	30	—
		Труп	п а II		
15Г	25	42	26	55		
20Г	28	46	24	50	—
25 Г	30	50	22	50	9
ЗОГ	32	55	20	45	8
35 Г	34	57	18	45	7
40Г	36	60	17	45	6
45 Г	38	63	15	40	5
50Г	40	66	13	40	4
60Г	42	71	11	35	—
65 Г	44	75	9	30	—
70Г	46	80	8	30	—
Примечания: 1. Сталь марок 75.80 и 85 испытывается на образцах после
закалки и отпуска. Рекомендуемый режим термообработки: закалка при 820.° С
с охлаждением в масле, отпуск при 480° С.
2.	Образцы для испытания на ударную вязкость закаливаются с охлаждением
в воде, кроме стали марок 45Г и 50Г, которые охлаждаются в масле. Температура
отпуска после закалки ориентировочно 600° С.
3.	Нормы механических свойств, указанные в табл. 51. относятся к стали диа-
метром или толщиной до 80льи. Для размеров свыше 80jw.m допускается сниже-
ние удлинения иа 2% (абсолютных) и сужения поперечного сечеиия на 5% (абсо-
лютных) против норм, указанных в табл. 51. Нормы механических свойств для об-
разцов, перекованных из прутков размером 151 —250.M.M на 90—ЮОжм, должны
соответствовать указанным в табл. 51,
4.	Для стали марок 25.25Г н других с более высоким содержанием углерода
допускается снижение предела прочности иа 2кГ1мм* против норм, указанных
в табл. 51, при одновременном повышении норм удлинения на 2% (абсолютных).
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 143
В отдельных случаях по соглашению сторон допускается поставка стал»
партиями весом менее 2 тс.
Для проверки качества стали от партии отбирают:
а)	для химического анализа — одну пробу от плавки (ковша);
б)	для контроля макроструктуры: по излому — два прутка-штанги,,
травлением — два темплета от разных прутков-штанг;
в)	для испытания на растяжение — один образец, для определения удар-
ной вязкости — три образца от разных прутков-штанг;
г)	для испытания на горячую или холодную осадку — три образца от'
разных прутков-штанг:
д)	для определения глубины обезуглероженного слоя и микрострук-
туры — два образца от разных прутков-штанг;
е)	для проверки твердости — не более 2% прутков-штанг, но не менее'
3 шт.
Отбор проб для определения химического состава стали должен произ-
водиться по ГОСТ 7565—55 (см. стр. 62).
Химический анализ стали на содержание остаточных примесей (хрома,
никеля, меди, мышьяка) и кремния в кипящей стали на заводе-изготовителе
допускается не производить, при гарантии им установленных норм.
Отсутствие поверхностных дефектов проверяют путем осмотра прутков-
штанг партии без оптических приборов с применением в случае необходи-
мости светления или травления поверхности. Глубину залегания дефек-
тов иа поверхности прутков определяют контрольной запиловкой напиль-
ником.
Макроструктуру стали проверяют на травленых поперечных темплетах,
отрезанных от конца прутка-штанги, соответствующего головной части
слитка.	*
Оценка макроструктуры производится в полном сеченин для стали диа-
метром или толщиной до 120 мм включительно, а при толщине более 120 мм
допускается производить на перекованном илн перекатанном квадрате раз-
мером 120 мм.
Отбор проб для механических и технологических испытаний стали дол-
жен производиться по ГОСТ 7564—55 (см. стр. 51). Для прутков размером
более 150 мм отбор образцов для механических испытаний может произво-
диться из перекованных или перекатанных заготовок сечением 90—100 juju.
Испытание на осадку производят по ГОСТ 8817—58 (см. стр. 55).
При испытании на горячую осадку образцы нагревают до температуры
ковки и осаждают до >/3 первоначальной высоты.
При испытании на холодную осадку образцы осаживают до ’/а первона-
чальной высоты.
Механические свойства при испытании на растяжение определяют по
ГОСТ 1497—61 на круглых образцах пятикратной длины диаметром 10 мм
(см. стр, 21). В необходимых случаях могут применяться образцы пяти-
кратной длины других форм сечения и размером по ГОСТ 1497—61.
Образцы для испытаний на растяжение и на ударную вязкость выре-
зают из нормализованных заготовок диаметром или толщиной (круг или
квадрат) 25 мм.
Заготовка нормализуется по следующему режиму: нагрев до темпера-
туры на 30—50° С выше точки АС3 (см. рис. 293), выдержка не менее 30 мин.,
охлаждение на воздухе. Для прутков размером менее 25 мм термическая
обработка производится без вырезки заготовок.
Сталь, прошедшая механические испытания в крупных профилях, может
при поставке в более мелких профилях механическим испытаниям не под-
вергаться. При этом завод-изготовитель должен гарантировать соответствие
механических свойств стали нормам, указанным в табл. 51.
Определение ударной вязкости производят по ГОСТ 9454—60 (см.
сто. 27).
144
Сталь и чугун как материал для оборудования
Маркировка и упаковка стали должны соответствовать тре-
бованиям ГОСТ 7566—55.
Для стали с весом 1 пог. м до 20 кГ маркировочные клейма выбиваются
на привешиваемых к каждой пачке бирках.
Пачки, концы или торцы прутков стали всех марок должны маркиро-
ваться несмываемой краской следующих цветов:
Марки стали	Цвет краски
От	08	ДО	20 включительно .	. . . Белый
»	25		40	»	. . . Белый и желтый
»	45	в	85	»	. . . Белый и коричневый
»	45Г	в	40Г	»	. • . Коричневый
»	45 Г	»	70Г	. . . Коричневый и зеленый
Маркировка стали окраской при согласии заказчика может не произ-
водиться.
Углеродистые конструкционные стали специального назначения
Углеродистые стали, применяемые для узлов и деталей оборудования,
элементов сооружений и зданий, работающих в тяжелых условиях эксплуа-
тации и при повышенной ответственности в отношении требования безопас-
ности, или при необходимости гарантии определенных технологических
свойств, как правило, поставляются по специальным стандартам.
К таким сталям относятся стали для железнодорожного транспорта,
котлостроения, судостроения, ^мостостроения, котельных связей, заклепок,
сварных цепей и др.
В табл. 52—59 приведены данные о механических свойствах и химиче-
ском составе ряда углеродистых сталей специального назначения [5, 6, 8, 9].
Сталь для якорных цепей (по ГОСТ 924—51)
ГОСТ 924—51 распространяется на горячекатаную и литую сталь, пред-
назначенную для изготовления якорных цепей [9].
В зависимости от способа изготовления цепей сталь подразделяется на
четыре группы.
I	— сталь горячекатаная для цепей кузнечно-горновой сварки;
II	— сталь горячекатаная для электросварных цепей;
III—сталь горячекатаная для штампованных цепей;
IV — сталь для литых цепей.
Сталь изготовляется в основных и кислых мартеновских печах или
в электрических печах.
Горячекатаная сталь поставляется в прутках круглого сечения. Поверх-
ность стали должна быть гладкой, чистой и ровной.
I группа. Сталь горячекатаная для цепей кузнеч-
но-горновой сварки. Для цепей кузнечно-горновой сварки приме-
няется сталь марки Ст.ЗЦ химического состава, указанного в табл. 55.
Механические и технологические свойства стали марки Ст.ЗЦ должны соот-
ветствовать требованиям, указанным в табл. 56.
II группа. Сталь горячекатаная для электросвар-
ных цепей. Для цепей, изготовляемых методом контактной электро-
сварки, применяется сталь марки 10 по ГОСТ 1050—60, сталь марки Ст.ЗЦ
и сталь марок Ст.З, Ст.Зкп, БСт.З и БСт.Зкп по ГОСТ 380—60.
Механические свойства стали для электросварных цепей должны соот-
ветствовать: для стали марки 10 требованиям ГОСТ 1050—60, для стали
марки Ст.ЗЦ — табл. 56.
Т а 6 л и ц а 52
10 П. Г. Львовский
Химический состав и механические свойства углеродистых мартеновских сталей для котлостроения
Марка стали	Химический состав, %						Механические свойства стали в состоянии поставки					
	С	Мп	Si	S	Р	Прочие элементы, не более	° в кГ$мм*	к Г/мм*	s10 %	^5 %	Ударная вязкость кГм1мм%	Испытание на загиб в холодном состоя- нии при толщине листа, мм
				ие более				ие менее				до 30 | более 30
(2 т а л ь листовая толщиной or 8 до 60 мм (по ГОСТ 5520—50)
А. Для котлов и других сосудов, работающих под давлением не бол е 8 ати и при температуре не выше 120° С
Ci.2	—	—	—	0,045	0,045	Сг 0,3 N1 0,3 Си 0,3 (в сммме 0,7)	34—42	—	26	31	—	d = 0	d = h
Ст.З Прим Б. Для к( 15 К	0,12—0,23 е чан и е: Cti уплов и друг 0,12—0,20	1ЛЬ под их соц н. б. 0,65	зергается такж удов, работа 0,15—0,30	0,045 испыт ющих 0,045	0,045 аник? иа tod да 0,045	Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3 (в сумме 0,7) ИЗЛОМ. влением л Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3 (в сумме 0,7)	38—40 41—43 44—47 е более 60 а/ 36-38 39—40 41-42 43—44	пи и п 22 22 22 22	23 22 21 ри те 24 23 22 21	27 26 25 мпера 28 27 26 25	туре )8 к	d = 0,5h i не свыше d = 0 d = 0	d = 1,5/г 450° C d=h d=t h
Табл. 52 (продолжение)
Химический состав. %
Марка стали	с	Мп	Si	S	Р	Прочие эле менты, не более
				не	олее	
						Ст 0,3
20 К	0, 16—0,24	0,65	0,15-0,30	0,045	0,045	N1 0,3 Си 0,3
						(в сумме 0,7)
25 К	0,21—0,28	0,8	0,15—0,30	0,045	0,045	Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3 (в сумме 0,7)
Кипящая: Ст.ЗК	В. Ста. 0,12—0,22	иъ тол	стслистоеая^	коте 0,05	льная 0,05	и топочи
Спокойная: Ст.ЗК	0,12—0,22	—	—	0,05	0,05	
Механические свойства стали в состоянии поставки
’в к Г! мл*2	®т к Г/ мм^	010 %	05 %	! Ударная ! вязкость  к Гм! мм*	Испытание на изгиб в холодном состоя- нии при толщине листа, мм	
		ие менее			ДО 3 0	более 30
41—42 43—44 45—47 48—50	25 25 25 25	22 21 20 19	26 25 24 23	I7 |6	а = н d= h	СЧ	СЧ II II
45—48	28	20	24			
49—52	28	19	23	i6	d = 2h	d — 3h
53—55	28	18	22	J		
2Я для паровсзов (no ГОСТ 399—47)						
38—40 Более 40	—	24	—	7		
до 42 Более 42	—	23	—	7		d = 0,5/i
До 44	—	22	—	6		
Более 44	—	21	—	6		
38—40		24			7		
Более 40 до 42 Более 42	—	23	—	7		d=0,5ft
До 44	—	22	—	6		
Более 44	—	21	—	6		
Табл. 52 (окончание)
Марка стали	Химический состав, %						Механические свойства стали в состоянии поставки					
	С	Мп	Si	S	Р	Прочие элемен- ты, не более	% кГ/ мм*	°т кГ/мм?	6)0 %	«S %	Ударная < вязкость, кГ! мм*	Испытание на из- гиб в холодном состоянии при толщине листа мм
				не более				не менее				до 30 | более 30
Ст.ЗТ	0,12—0,22	—	—	0,04	0,04	—	36—38 Более 38 до 40 Более 40 до 42 Более 42 до 46	-	26 25 24 23	—	8 8 7 7	d «= 0
Примечания к сталям по ГОСТ 399—4 1: I. Указанные данные распространяются на листовую углеродистую сталь толщиной от
8 мм н выше, применяемую для изготовления паровозных топок и котлов.
Сталь марки Ст.ЗТ применяют для изгоговления частей парозознойтопки, подвергающихся непосредственному действию пламени или
горячих газов (шинельного листа, задней стенки огневой коробки, о-'невой решетки, листов дня потолка огневой коробки, полустенок, заплат
в топке и листов камеры догорания).
Сталь марки Ст.ЗК предназначается для изготовления всех остальных частей паровозного котла.
2. При толщине листов более 1 допускается понижение удлинения на 0,5% (абсолютных) иа каждый миллиметр увеличения тол-
щины свыше 15 мм.
Ударная вязкость определяеття для листов толщиной 10 мм и более. При испытании на чувствительность к старению ударная вяз-
кость стали марки Ст.ЗТ должна быть не менее 3 кГм!см.
Листы могут быть подвергнуты термической обрабог по усмотрению завода-изготовителя.
Сталь круглая для котельных связей (по ГОСТ 536—53)
Кипящая: МСт.1	0,07—0,12	0,30—0,50	Следы	0,045	0,040		32—40	—	28	33	—	—	—
МСт.2	0,09—0,15	0,30—0,50	»	0,045	0,040	—	32-42	—	26	31	—	—	—
Спокойная МСт.З	0,14—0,22	0,40-0,65	0,12—0,22	0,045	0,040	—	38—47	—	24	28	—		—
Примечание- Сталь подвергается испытанию на осадку в холодном состоянии (см. стр. 55) 
Таблица 53
Химический состав и механические свойства углеродистых сталей для железнодорожного транспорта и деталей
подвижного состава
Вид и назначе- ние стали	Магка стали	Химический состав. %						Механические свойства					Стандарт, в котором приведен химиче- ский состав
		С	Si	Мп	S	р	Прочие элементы	%	°т	5	*	Удар- ная вяз- кость к//мм2	
								кПмм*		%			
					не более			ие менее					
Рельсовая марте- новская для ти- пов рельсов: Р-65	М-76	0,69— 0,82	0,13— 0,28	0,70— 1,00	0,050	0,040	As до 0,15	80	—	—	—	—	гост 8160—56
Р-50	М-75	0,67— 0,80	0,13— 0,28	0,70— 1,00	0,050	0,040	—	80		—	—	—	ГОСТ 6944—54
Р-38, Р-43	М-71	0,64— 0,77	0,13— 0,28	0,60— 0,90	0,050	0,040	—	80	—	—-	—	—-	ГОСТ 4224—54
Р-33	М-67	0,60— 0,75	0,13— 0,28	0,60— 0,90	0,050	0,040		70	—	—	—	—	ГОСТ 7521—55 ,
	Б-56	0,48— 0,65	0,15— 0,30	0,60- 1,00	0,060	0,075	—-	70	—	—		—	То же
Р-15, Р-18	Н	0,40— 0,50	—	—	0,055	0,050	—	55	—-			—	ГОСТ 5876—51
P-24	Т ПТ	0,50— 0,60 0,60- 0,80		—	0,055 0,055
Рельсовая бессе- меровская	н	0,35— 0,50	—-	—	0,065
	т	0,45— 0,60	—	—	0,065
Для крановых рельсов	НБ-62	0,so- о.73	0,15— 0,30	0,60— 1,00	0,060
Рельсовая бессе- меровская для рельсов весом до 45 кГ/пог. м.	НБ-57	0,48— 0,67	о, is- о.30	0,60- 1,00	0,060
	НБ-61	0,53— 0,70	о, is- о. 30	0,60- 1,00	0,060
Сталь для накла- док к рельсам типов Р-50, Р-43, Р-38	МСт. 6	0,38— 0,50	—	0,50— 0,80	0,055
	МСт. 7	0,50— 0,63	—	0,55— 0,85	0,055
Сталь для под- кладок к рель- сам типов Р-50, Р-43	Мартенов- ская	>0,16	—	—	—
	Бессеме- ровская	>0,12	——	—	—
0,050	—	55	—	—	—	—	To же
0,050	—	55	—	—	—	—-	
0,085	—	55	—	—	—	—	гост 5876—51
0,085	—	55		—	—	—	To же
0,075	—	75	—		—	—	ГОСТ 4121-52
0,070	--	75	—	—	—	—	ГОСТ 5633—51
0,070	—	75	—			—	ГОСТ 5633—51
0,050	—	80	53	9	20	—	ГОСТ 4133—54
0,050	—	80	53	9 .	20	—	То же
—	As до 0,20	__	—	—	—	—	ГОСТ 3280—55
—	As до 0,20	—	—	—	—	—	То же
Вид и назначение стали	Марка стали	Химический состав, %				
		С	Si	Мп	S	Р
					не более	
Сталь для трам- вайных желоб- чатых рельсов	М-75 углероди- стая	0,67— 0,80	0,13— 0,28	0,70— 1,0	0,040	0,040
	Марганцо- вистая	0,40— 0,55	0,15— 0,35	1,2- 1,6	0,040	0,040
Сталь для банда- жей (цифры в скобках—марки бандажей)	55 (I)	0,52— 0,60	0,17— 0,37	0, So- О.80	0,040	0,040
	60 (II)	0,57— 0,65	0,17— 0,37	0,50— 0,80	0,040	0,040
	60 (III)	0,57— 0,65	0,17— 0,37	0,50— 0,80	0,040	0,040
Сталь для цель- нокатаных ко- лес	I	0,50— 0,60	0,15— 0,35	0,60- 0,90	0,05	0,04
	II	0,55— 0,70	0,15— 0,35	0,60— 0,90	0,05	0,05
Табл. 53 (окончание)!
		Механические свойства					Стандарт, в котором приведен химиче- ский состав
Прочие элементы		®в	®т	6	ф	Ударная вязкость к Гм/мм*	
		кГ/мм3		%			
		не менее					
—		80		—	—	—	гост 6544—53
—		80	—	—	—	__	То же
	Си до 0,20 Сг до 0,25 Ni до 0,25	83	—	13	16	—	ГОСТ 398—57
		85		11	14	__	То же
		93	—	10	12		» >
—		80	—	10	13	—	гост 6362—52
		80	—	10	13	—	То же
Сталь для осей трамвайных ва- гонов		0,35— 0,45	0,15— 0,35	0,50— 0,80	0,05	0,05	* Си до 0,20 Сг до 0,30 N1 до 0,30	58	—	22	—	СО | -т	ГОСТ 6143—52
Заготовка осевая для подвижно- го состава же- лезных дорог широкой колеи [8]	Ос.В	0,37— 0,45	0,15— 0,35	0,50— 0,80	0,050	0,040	Сг 0,30 N1 0,30 Си 0,25	56— 59,5	—	21	—	6,0 4,0	ГОСТ 4728—50.
								60- 62,5	—	20	—	5,0 3,5	
								63 и более	—	19	—	4,0 3,0	
	Ос.Л	0,42— 0,50	0,15— 0,35	0,60- 0,90	0,050	0,040	Сг 0,30 N1 0,30 Си 0,25	59— 62,5	__	20	—	5,0 3,5	ГОСТ 4728—50
								63- 65,5	—	19		4,0 3,0	
								66 И более	—	18	—	3,5 3,0	
Примечания- 1 В данных по величине ударной вязкости для стали марок Ос.В, Ос.Л и осевой трамвайных вагонов в числителе
указано минимальное среднее значение по четырем образцам, а в знаменателе-минимальное значение для отдельных образцов.
У 2. Сталь марки Ос.В предназначается для вагонных и тендерных осей, а марки Ос. Л—для локомотивных и моторных вагонов, осе-
вая заготовка прокатывается из стали, выплавляемой в мартеновских или в электрических печах.
3. Для сталей Ос. В и Ос.Л данные по относительному удлинению приведены для образцов с пятикратной расчетной длиной.
Таблица 54
Химический состав и механические свойства углеродистых сталей для ответственных металлоконструкций, армирования
железобетона и др.
Марка стали и способ выплавки	Химический состав, %						Механические свойства стали в состоянии поставки					
	С	Мп	Si	S	Р	Прочие элементы, ие более	° в КГ1 мм*	вт кГ1мм*	s10 %	%	Ударная вяз- кость, кГ}см*	Испыта- ние на из- гиб в хо- лодном состоянии
				не более			не менее					
Сталь сортовая и фасонная для мостостроения (по ГОСТ 6713—53)
Сталь для клепаных мостовых конструкций
Ма ртеновская	0,14—0,22	0,40—0,65	Сл еды	0,050	0,045	—	Не ме-	24	24	28	На продоль-	d = 0
кипящая Ст.З мост.							нее 38 (по тре- бованию 38—52)				ных образцах При + 20° С ю, при—20° С4	
Мартеновская спокойная Ст. 3 мост.	0,14—0,22	0,40—0,65	0,15—0,30	0,050	0,045		Не ме- нее 38 (по тре- бованию 38—52)	24	24	28	При+20°С ю, при—20° С 4	d = 0
Сталь для сварных мостовых конструкций
Мартеновская спокойная М16С	0,12—0,20	0,40—0,70	0,12—0,25	0,045	0,040	Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3	Не ме- нее 38	23	24	28	На продоль- ных образцах При—20° С 4,	d =0
			г								после старе-	
											ния 5	
Сталь тол с тол ист ова я и широкополосная для мостостроения (по ГОСТ 6713—53)
Сталь для клепаных мостовых конструкций
Мартеновская	0,14—0,22	0,40—0,65	Следы	0,050	0,045	—	Не ме-	24	22	26	На	На по-	4 = 0
кипящая Ст, 3 мост. Мартеновская	0,14—0,22	0,40—0,65	0,15—0,30	0,050	0,045		нее 38 (по тре- бованию 38—52) Не ме-	24	22	26	про- доль- ных образ- цах При н ной т 	TJ 8 При- 4 Пои н	переч- ных об- разцах ормаль- емпера- фС 7 -20° С 3,5 оомаль-	4 = 0
спокойная Ст. 3 мост.							нее 38 (по тре- бованию 38-52)				ной темпера- туре 8 | 7 При—20° С 4 | 3,5		
Сталь для сварных мостовых конструкций
Мартеновская спокойная М16С	0,12—0,20	0,40—0,70	0,12—0,25	0,045	0,040	Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3	Не ме-	23	22	26	При—20° С	4=0
							нее 38				4 | 3,5	
											После старе- ния	
											4 I 3,5	
Табл. 54 (окончание)
Марка стали и способ выплавки	Химический состав. %						Механические свойства стали в состоянии поставки					
	С	. Мп	Si	S	Р	Прочие элементы, ие более	°в кГ/мм*	кГ!ммЪ	810 %	«а %	Ударная вязкость, кГм/см*	Испыта- ние на из- гиб в хо- лодном состоянии
				не более			не менее					
Сталь углеродистая горячекатаная периодического профиля для армирования железобетонных конструкций
(ГОСТ 5781—53)
Мартеновская спокойная Ст. 5 Бессемеровская спокойная Ст. 5	0,28—0,37 0,17—0,30	0,50—0,80 0,50—0,80	0,12—0,25 0,12—0,25	0,055 0,065	0,050 0,085	Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3 Сг 0,3 Ni 0,3 Си 0,3	50—53 54—57 58—62 50—53 54-57 58—62	Для профилей		17 16 15 17 16 15	21 20 •19 21 20 19	—	d = ЗЛ d = 3h
								До № 40	№ 40 и более				
								28 28 28 28 28 28	27 27 27 27 27 27				
Мартеновская: Ст. 2		С	таль кругл	ая для заклег. 0,050 0,050		юк (по ГОСТ 499— —	। 34—42		4Z)		26	31		
Ст. 3	—	—	—	0,050	0,050	—	| 38—47	—	—.	22	26	—	—
Сталь круглая для заклепок судостроительная (по ГОСТ 5521—50)
Мартеновская кипящая: Ст. 2С Ст. ЗС	0,09—0,15 0,14—0,22	0,35-0,50 0,35—0,60	Следы	0,050 0,050	0,050 0,050	1 Сг 0,3 } Ni 0,3	34—42 38—47	—	—	26 24	31 28	—	—
Ст. 4Ф Мартеновская спокойная:	0,18—0,27	0,40—0,70	»	0,050	0,050	J Си 0,25	41-47	—	——	23	27	—	—
Ст. ЗС	0,14—0,22	Не более 0,6	0,12—0,35	0,050	0,050	) Сг 0,3 Ni 0,3	38—47	—	—	24	28	—	—
Ст. 4Ф	0,18—0,27	Не более 0,7	0,12—0,35	0,050	0,050	J Си 0,25	41—47	—	—-	23	27	——	—
Кроме того, сталь подвергается испытаниям на осадку в холодном состоянии.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 155
Таблица 55
Химический состав стали марки Ст.ЗЦ, %
С	Si	Мп	Сг	Ni	1 s	Р
яе более				не	более	
0,18	Следы	0,30—0,60	0,10	0,30	0,040	0,040
Примечание. Анализ на хром и никель завод-изготовитель может не
производить, но должен гарантировать их содержание не выше установленных
норм.
Механические	Таблица 56 и технологические свойства стали Ст.ЗЦ
Вады испытанйй	Условия испытаний и предъявляемые требования
Испытание на растяже- ние	<тв = 37 + 45 кГ/мм*	S10 > 24%
Испытание на сварива- емость (методом куз- нечногорновой сварки)	Предел прочности при растяжении образца после сварки должен быть не менее 80% пре- дела прочности целого образца
Испытание на загиб	Образец должен в холодном состоянии сгибать- ся на 180° до соприкосновения сторон. В ме- сте сгиба не должно быть надрывов, трещин н волосовин
Испытание на пробивку дыры	Нагретый образец после пробивки в нем пробой- ником дыры и последующей разводки каждой из ветвей разрубленного конца прутка на 90° не должен обнаруживать на поверхности приз- наков разрушения: трещин и надрывов
Сталь для электросварных цепей испытывается на загиб в холодном
состоянии на 180° до соприкосновения сторон, при этом в месте сгиба не
должно быть надрывов, трещин и волосовин.
III группа. Сталь горячекатаная для штампованных
цепей. Для изготовления штампованных цепей применяется сталь марки
30Г2, а также марки 35 по ГОСТ 1050—60.
Макроструктура стали марок ЗОГ2 и 35 на протравленных темплетах не
должна иметь усадочной рыхлости, пузырей, расслоений, трещин, шлаковых
включений, песочин и флокенов, видимых без применения увеличительных
приборов.
Механические и технологические свойства стали марок 30Г2 и 35 долж-
ны соответствовать требованиям табл. 57.
IV группа. Сталь для литых цепей. Для литых цепей
применяется сталь марки 30ГСЛ химического состава в соответствии с
табл. 58.
156
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 57
Механические и технологические свойства сталей для штампованных цепей
Виды испытаний I	Условия испытаний и предъявляемые требования
Испытание на рас-| Магка тяжение и удар- i стали ную вязкость 1	°в	ST			Ударная вязкость
	кГ} мм?		. %		кГм]СМ?
	не менее				
I 30Г2 | 35	60 52	35 30	15 18	45 45	7 7
Испытание иа за-
гиб в горячем
состоянии
Испытание на
осадку в горя-
чем состоянии
Образец должен в горячем состоянии сгибаться на
180° вокруг оправки диаметром, равным двойному
диаметру образца. В месте сгиба -не должно быть
надрывов, трещин и волосовин
Необточенный образец высотой, равной двойному диа-
метру прутка, нагревают до температуры ковки и
осаживают до */, высоты. На осаженном образце не
должно быть надрывов, образующихся от раскрытия
поверхностных или подкорковых пузырей
Таблица 58
Химический состав стали марки ЗОГСЛ, %
С	Мп	Si	Сг	Ni |	S	р
			не более		
0,27—0,34	1,10—1,40	0,60—0,80	0,30	0,30 | 0,04	0,04
Таблица 59
Механические свойства стали марки ЗОГСЛ
%	1 вт	! 1	ф	Ударная вязкость
кГ/мм2		%		к Гм/см2
не менее
65	45	14	30	6
Примечание. Для звеньев литых цепей, за исключением соединительных
звеньев, допускается снижение предела прочности на 3 кГ мм2 и предела теку-
чести на 5 кГ/мм2, пги этом относительное удлинение должно быть не менее 16%
и сужение площади поперечного сечения не менее 35%.
Механические свойства стали марки ЗОГСЛ в термически обработанном
состоянии должны соответствовать табл. 59.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 157
Таблица 60
Химический состав инструментальной углеродистой стали
по ГОСТ 1435—54, %
Марка стали	С	।	Мп	Si	S 1	
				не б	олее
У7	0,65—0,74	0,20—0,40	0,15—0,35	0,030	0,035
У8	0,75—0,84	0,20—0,40	0,15—0,35	0,030	0,035
У8Г	0,80—0,90	0,35—0,60	0,15—0,35	0,030	0,035
У9	0,85—0,94	0,15—0,35	0,15—0,35	0,030	0,035
У10	0,95—1,04	0,15—0,35	0,15-0,35	0,030	0,035
У11	1,05—1,14	0,15—0,35	0,15—0,35	0,030	0,035
У12	1,15—1,24	0,15—0,35	0,15—0,35	0,030	0,035
У13	1,25—1,35	0,15—0,35	0,15—0,35	0,030	0,035
У7А	0,65—0,74	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
У8Д	0,75—0,84	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
У8ГА	0,80—0,90	0,35—0,60	0,15—0,30	0,020	0,030
У9А	0,85—0,94	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
У10А	0,95—1,04	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
УНА	1,05—1,14	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
У12А	1,15—1,24	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
У13А	1,25—1,35	0,15—0,30	0,15—0,30	0,020	0,030
Примечания: 1. Буквы и цифры в обозначениях марок стали означают: У—угле-
родистая, следующие за ней цифры —среднее содержание углевода в десятых долях про-
цента, буква Г —сталь с повышенным содержанием марганца. Буквой А обозначаются вы-
сококачественные стали, более чистые, чем качественные, по содержанию серы, фосфора и
остаточных примесей, а также по неметаллическим включениям и с более суженными пре-
делами содержания марганца и кремния.
2. Допускаются остаточные псимеси в качественной стали: хрома не более 0,20%,
никеля не более 0,25% и меди не более 0,25%, а для высококачественных сталей (марки
с буквой А) хрома не более 0,15%, никеля не более 0,20% и меди не более 0,20%.
3. Для производства патентированной прово .оки поставляется сталь с содержанием
остаточного хрома не более 0,10%, никеля не более 0,12%, меди не более 0,20%; при этом
общее содержание хрома, никеля и меди не должно превышать 0.40%.
Таблица 61
Нормы твердости инструментальной стали по ГОСТ 1435—54
Марки стали		После отжига		После закалки в воде	
		Твердость НВ не более	Диаметр отпечатка при диаметре шарика D —10 мм и нагрузке Р=3000 кГ не менее	Темпера- тура за- калки, °C	Твердост HRC не менее
У7 и				187	4,4	800—820	62
У8 н	У8А	187	4,4	780-800	62
У8Г и	У8ГА • • . . .	187	4,4	780-800	62
У9 и	У9А	192	4,35	760—780	62
У10 и	У10А	197	4,3	760—780	62
УН и	У11А		207	4,2	760—780	62
У12 и	У12А		207	4,2	760—780	62
У13 и	У13А ......	217	4, 1	760—780	62
158
Сталь и чугун как материал для оборудования
Стали инструментальные углеродистые (по ГОСТ 1435—54)
Углеродистые инструментальные стали делятся на две группы (табл. 60
и 61):
1) качественные углеродистые инструментальные стали;
2) высококачественные углеродистые инструментальные стали.
В каждой из этих двух групп имеется восемь марок стали; в группе
качественных инструментальных сталей У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и
У13, в группе высококачественных инструментальных сталей — У7А, У8А,
У8ГА, У9А, У10А, У ПА, У12А и У13А.
СВОЙСТВА И МАРКИ ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
Структурные классы легированных сталей
Стали с содержанием специальных элементов, отличных от содержа-
щихся в простой углеродистой стали, или с содержанием в значительных
количествах кремния или марганца, называют легированными.
Рис. 43. Диаграмма для никелевых Рис. 44. Диаграмма для марган-
сталей.	цовистых сталей.
Стали в зависимости от количественного содержания специальных эле-
ментов при охлаждении их на воздухе от высоких температур дают следую-
щие структуры: перлит (сорбит и т. д.), мартенсит и аустенит [10, 11].
В соответствии с этим легированные стали разделяют иа классы: а) пер-
литный, б) мартенситный, в) аустенитный, г) карбидный.
Для каждого легирующего элемента построены диаграммы, показываю-
щие влияние его на структуру стали. Чем больше в стали специального
элемента и углерода, тем легче получить структуру мартенсита и даже
аустенита (см., например, рис. 43 и 44).
В сталях перлитного класса при нормальном охлаждении получается,
как и в обычных углеродистых, структура перлита. Соответственно, в сталях
мартенситного класса — структура мартенсита, в сталях аустенитного клас-
са — структура аустенита.
На рис. 45—48 представлены диаграммы для карбидообразующих эле-
ментов— хрома, вольфрама, молибдена, ванадия.
Перлитный класс. Сталь этого класса стоит ближе всего к угле-
родистой стали, характерной структурой которой является перлит.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании IBS'
Однако легирующие примеси вносят некоторые отличия этих сталей от
углеродистых:
а)	Перлит легированных сталей имеет более тонкое строение, вследствие
чего перлитные легированные стали, сравнительно с углеродистыми, имеют
Рис. 46. Диаграмма для воль-
фрамовых сталей.
Рис. 45. Диаграмма для хромистых
сталей.
повышенную прочность, т. е. повышение упругости, твердости и др. при со-
хранении довольно значительной пластичности.
б)	В доэвтектоидных сталях перлитного класса легированный феррит,
имея в сравнении с ферритом углеродис4ых сталей повышенную твердость
и прочность при достаточно высокой вязкости, также повышает механические
свойства сталей.
Рис. 47. Диаграмма для молиб-
деновых сталей.
Рис. 48. Диаграмма для ванадиевых
сталей.
в)	В сталях перлитного класса можно получить структуру мартенсита
при значительно меньших скоростях охлаждения, чем в углеродистых
сталях.
В легированных сталях перлитного класса глубина закалки значительно
больше.
Мартенситный класс. Вследствие высокой твердости и хруп-
кости мартенситная сталь трудно поддается обработке резанием, в практике
применяется очень редко.
160	Сталь и чугун как .материал для оборудования
Аустенитный класс. Стали этого класса применяются более
широко. В них содержание специальных примесей достигает такого высокого
уровня, что уже при нормальном охлаждении на воздухе они имеют аусте-
нитную структуру.
Аустенит, как известно, имеет совершенно иные свойства, чем мартенсит:
он весьма тягуч, вязок и одновременно прочен при относительно невысокой
твердости н упругости.
Карбидный класс. Все карбиды, и особенно карбиды вольфра-
ма и хрома, обладают чрезвычайно высокой твердостью.
Чем больше твердоать основных структурных составляющих стали (пер-
лита, мартенсита, аустенита и др.), тем тверже будет сталь. Одновременно
структурой стали определяются и прочие механические свойства: прочность,
вязкость и др.
В данных сталях при соответствующих содержаниях углерода и леги-
рующего элемента как структурная -составляющая встречается ледебурит.
Влияние легирующих элементов на свойства стали
и марки легированных сталей
Марганец. Сталь с содержанием более 0,9% Мп называется мар-
ганцовистой. В практике применяют марганцовистые стали только перлит-
ного и аустенитного классов (рис. 44).
Марганцовистая сталь с содержанием 11,0—14,0% Мп и 0,9—1,3% С
имеет после соответствующей термообработки структуру аустенита и обла-
дает большой устойчивостью против истирания при ударной (с наклепом)
нагрузке.
Такая сталь с трудом поддается резанию на станках, поэтому изделия
из нее изготовляют главным образом отливкой.
В перлитных марганцовистых сталях марганец одновременно повышает
предел текучести и предел прочности, снижая при этом отношение первого
ко второму [12].
В сталях с невысоким содержанием углерода в кованом и незакаленном
состоянии при повышении содержания марганца на 0,1% предел прочности
возрастает на 1,5—2 кГ[мм? (до содержания марганца не выше 3%) [10, 12].
При этом твердость увеличивается примерно на 5 НВ для незакаленной
стали и 9 НВ для закаленной.
Кремний в сильной степени повышает упругие, свойства стали. По-
этому кремнистые стали применяют главным образом для пружин и рессор.
Вследствие значительной неравномерности состава, хрупкости и труд-
ностей технологического характера (глубокая усадочная .раковина, шлаковые
включения, необходимость очень равномерного нагрева слитков перед про-
каткой, точное соблюдение температурного режима прокатки и т. д.) крем-
нистая сталь для других целей применяется редко.
При подборе этих сталей следует иметь в виду следующее: у кремни-
стых сталей пределы прочности и текучести увеличиваются вплоть до содер-
жания 4,5% Si, но при дальнейшем повышении содержания его быстро
снижаются.
Удлинение и сжатие стали при содержании кремния до 2,5% изменяется
слабо, при дальнейшем повышении содержания кремния удлинение и сжа-
тие быстро уменьшаются.
Сталь с 15—20% Si обладает кислотоупорными свойствами (против
действия серной и азотной кислот).
Кремнистая сталь с очень низким содержанием углерода легко намаг-
ничивается и размагничивается, поэтому ее применяют в электрических
машинах и трансформаторах. Состав ее: С — до 0,1%; Si —2—4%; Мп—
до 0,3%.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 161
Никель. Содержание никеля в стали улучшает ее ковкость, умень-
шает склонность к ржавлению, увеличивает как статическую, так и ударную
вязкость при низких температурах.
Сталь с содержанием никеля обладает большей прочностью и большей
вязкостью в сравнении с углеродистой. Однако изменение механических
свойств с увеличением содержания никеля носит неодинаковый характер.
В сталях с 0,2% С н до 7% Ni последний повышает ее прочность. При
20% Ni прочность значительно возрастает, но вязкость снижается. Дальней-
шее повышение содержания никеля до 30% дает постепенное увеличение
ударной вязкости до 12 иГм/см?.
Никель, понижая критические точки стали, способствует получению
мелкозернистой структуры, вследствие чего никелевые стали меньше подвер-
жены перегреву. Содержание никеля в сталях колеблется от долей процента
до 30% в зависимости от назначения (рнс. 43).
Хром увеличивает твердость и прочность стали в отожженном и осо-
бенно в закаленном состояниях. Он повышает стойкость ее против ржавле-
ния и окисления как при нормальных, так и при высоких температурах.
Увеличивая твердость стали, хром затрудняет ее ковкость. Это необхо-
димо учитывать при ковке хромистых сталей, нагревая их до более высокой
температуры.
Хромистые стали подразделяются на следующие основные группы
(рис. 45):
а)	стали с содержанием до 1% Сг — малоуглеродистые хромистые ста-
ли, идущие для цементации;
б)	стали с содержанием от 1 до 2% Сг — машиноподелочные стали,
идущие на изготовление деталей машин;
в)	стали с содержанием от 2 до 4% Сг — магнитные стали, применяе-
мые для изготовления постоянных магнитов;
г)	стали с содержанием 12—30% Сг применяются как нержавеющие и
жароупорные стали.
Вольфрам оказывает сравнительно слабое влияние иа механические
свойства сталей, но все же несколько повышает пределы прочности и те-
кучести.
Сталь с большим содержанием углерода и вольфрама имеет очень высо-
кую твердость, сохраняя ее при нагреве.
Вольфрам, входя в состав хромовольфрамовой стали, придает ей особые
свойства, именуемые красностойкостью, так как сохраняет твердость стали
при нагреве до красного каления. Эти стали, именуемые быстрорежущими,
имеют большое практическое применение.
Молибден в термически не обработанной стали повышает твер-
дость, пределы прочности и текучести, но пластические свойства — удлине-
ние, поперечное сжатие и ударную вязкость — понижает.
Молибден благоприятно влияет на сохранение механических свойств
стали при высоких температурах, уменьшает ее теплопроводность, повышает
сопротивляемость химическому воздействию кислот (серной, соляной, вин-
ной) и некоторых щелочей на нержавеющие стали.
Чисто молибденовую сталь в практике применяют редко.
Для устранения хрупкости, которую обнаруживают многие стали после
отпуска, в их состав вводят 0,15—0,25% Мо.
Ванадий значительно увеличивает прочность н вязкость углероди-
стых и низколегированных сталей.
Инструмент, изготовленный из стали с содержанием от 0,15 до 0,65% V,
является прочным с устойчивыми режущими кромками и лезвиями.
Особым свойством ванадиевой стали является устойчивость ее против
динамических напряжений, напряжений переменного знаца и износа.
С другой стороны, ванадий резко ухудшает ударную вязкость при пони-
женных температурах [12].
И П. Г. Львовский
Таблица 62
Влияние специальных элементов на свойства стали [13]
Эле- мент	Величина зерна	Склонность к перегреву	Сопротивление окислению прн высоких температурах	Температура отжига, нормализации, закалки	Твердость и прочность	Пластичность	Прокали- ваемосгь	Прочность при ВЫСОКИХ температу- рах
Мп	Несколько увеличивает	Нескол ько увеличивает	Мало влияет	Понижает	Повышает	Не снижает до 1,5% в малоугле- родистых сталях, снижает в средне- и высокоуглеро- днстой сталях	Сил ЫЮ увеличивает	Мало влияет
Сг	Уменьшает	Несколько уменьшает	Повышает	Повышаем		Не снижает до 1,5%	Увеличивает	Несколько повышает
Ni	Мало влияет	Мало влияет	>	Понижает		Несколько повышает	»	Повышает
Си	То же	То же	Слабо влияет	Несколько понижает	Слабо повышает	Повышает прн содержании меди до 0,5%, затем понижает	»	Не изменяет
Со			Несколько повышает	Мало влияет	То же	Понижает	Уменьшает	Повышает
W	Уменьшает	Уменьшает	Мало влияет	Повышает	»	Несколько снижает	Увеличивает	>
Мо	>	>	То же	»	Незначительно повышает	Повышает до 0,6%	»	Значительно повышает
V	Значительно уменьшает	Заметно уменьшает	Несколько повышает	»	Повышает	Повышает	>	Несколько повышает
А1	Уменьшает	Значительно уменьшает	Увеличивает	Заметно повышает	Незначительно повышает	При низких содер- жаниях повышает	Мало влияет	Мало влияет
Si	Мало влияет	Мало влияет	»	Повышает	Повышает	Понижает	Увеличивает	Заметно повышает
Ti	Сильно уменьшает	Уменьшает	Слабо повышает	Значительно повышает	Мало влияет	Несколько повышает	Уменьшает	Слабо ' влияет
Nb	Уменьшает	)•>	Првышает	Повышает	»	То же		Повышает
Таблица 63
Химический состав легированной машиностроительной стали по ГОСТ 4543—57, %
Группа стали	Марка стали	С	Si	Мп	Сг	Ni	Прочие элементы
					Не более	Не более	
Кремнемарган-	27СГ	0,24-0,32	1,10—1,40	1,10—1,40	0,25	0,25	—
цевая	35СГ	0,32—0,40	1,10—1,40	1,10—1,40	0,25	0,25	—
	36Г2С	0,32—0,40	0,40-0,70	1,50—1,80	0,25	0,25	—
						Не более	
	I5X	0,12—0,18	0,17—0,37	0,40—0,70	0,70—1,00	0,25	—
	20Х	0,17—0,23	0,17—0,37	0,50—0,80	0,70—1,00	0,25	—
	ЗОХ	0,27-0,35	0,17—0,37	0,50-0,80	0,80—1,10	0,25	—
Хромистая	3.5Х	0,32—0,40	0,17—0,37	0,50-0,80	0,80—1,10	0,25	—
	38ХА	0,35-0,42	0,17—0,37	0,50—0.80	0,80—1,10	0,20	—
	40Х	0,37-0,45	0,17—0,37	0,50—0,80	0,80—1,10	0,25	—
	45 X	0,42-0,50	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80—1,10	0,25	
	50Х	0,47—0,55	0,17—0,37	0,50—0,80	0,80—1,10	0,25	—
Хромоалюми- ниевая	38X10	0,35-0,43	0,17—0,37	0,20—0,50	1,50—1,80	Не более 0,25	А1 0,50-0,80
						Не более	
X ромокремни-	ЗЗХС	0,30—0,38	1,00—1,30	0,30-0,60	1,30—1,60	0,25	—
	38 X С	0,35-0,43	1,00—1,30	0,30-0,60	1,30—1,60	0,25	—
	40ХС	0,37—0,45	1,20-1,60	0,30—0,60	1,30—1,60	0,25	—
Хромокремне- никелевая	16ХСН	0,13-0,20	0,60—0,90	0,30г-0,60	0,80-1,10	0,60-0,90	—
						Не более	
X ромоваиадие-	15ХФ	0,12—0,18	0,17—0,37	0,40—0,70	0,80—1,10	0,25	V 0,10—0,20
вая	20ХФ	0,17—0,23	0,17—0,37	0,50—0,80	0,80—1,10	0,25	V 0,10—0,20
Группа стали	Марка стали		Si
Хромованадие- вая	40ХФА 50ХФА	0,37—0,44 0,47—0,54	0,17—0,37 0,17—0,37
Хромомарган- цевая	20ХГ 40ХГ 35ХГ2	0,17—0,23 0,37—0,45 0,32—0,40	0,17—0,37 0,17-0,37 0,17—0,37
Хромокремнс- марганцевая	20ХГС 25ХГС ЗОХГС 35ХГСА	0,17—0,23 0,23—0,30 0,28—0,35 0,32—0,39	0,90—1,20 0,90—1,20 0,90—1,20 1,10—1,40
Хромомарган-	18ХГТ	0,17—0,23	0,17—0,37
цевая с ти-	ЗОХГТ	0,24—0,32	0,17—0,37
таном	35ХГТ	0,32—0,40	0,17—0,37
	40ХГТ	0,37—0,45	0,17—0,37
	20 ХИ	0,17—0,23	0,17—0,37
	40ХН	0,37—0,45	0,17—0,37
	45ХН	0,42—0,50	0,17—0,37
X ромом И КС Jit-	50ХН	0,47—0,55	0,17—0,37
вая	13Н2ХА	Не более 0,15	0,17—0,37
	12ХН2	»	» 0,15	0,17—0,37
	12ХНЗА	»	»	0,15	0,17—0,37
Табл. 63 (продолжение)
Мп	Сг	Ni	Прочие элементы
		Не более	
0,50—0.80	0,80—1,10	0,20	V 0,10—0,20
0,50—0.80	0,80-1,10	0,20	V 0,10—0,20
		Не более	
0,90—1,20	0,90—1,20	0,25		
0,90—1,20	0,90—1,20	0,25		
1,60—1,90	0,40—0,70	0,25	—
		Не более	
0,80-1,10	0,80—1,10	0,25		
0,80—1,10	0,80—1,10	0,25		
0,80—1,10	0,80—1,10	0,25		
0,80—1,10	1,10—1,40	0,20	—
		Не более	
0,80—1,10	1,00—1,30	0,25	Ti 0,06—0,12
0,80—1,10	1,00-1,30	0,25	Ti 0,06—0,12
0,80—1,10	1,00—1,30	0,25	Ti 0,06—0,12
0,80-1,10	1,00-1,30	0,25	Ti 0,06—0,12
0,40—0,70	0,45—0,75	1,00—1,40	
0,50-0,80	0,45—0,75	1,00—1,40		
0,50—0,80	0,45—0,75	1,00—1,40	- .
0,50—0,80	0,45—0,75	1,00—1,40		
0,30—0,60	0,20—0,50	1,70—2,10		
0,30—0,60	0,60—0,90	1,50—1,90		
0,30—0,60	0,60—0,90	2,80—3,20	—
Табл. 63 (продолжение),
Группа стали	Марка стали	с	Si	Мп	Сг	N1	Прочие элементы
Хромоникеле- вая	20ХНЗА ЗОХНЗА 12Х2Ц4А 20Х2Н4А	0,18—0,24 0,27—0,34 «0,15 0,17—0,22	0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37	0,30—0,60 0,30—0,60 0,30—0,60 0,30-0,60	0,60-0,90 0,60—0,90 1,25—1,65 1,25—1,65	2,80—3,20 2,80—3,20 3,30—3,70 3,30-3,70	——
Хромоникеле- кремнемар- ганцевая	ЗОХГСНА	0,27—0,34	0,90—1,20	1,00—1,30	0,90—1,20	1,40—1,80	—
Хромоникеле- марганцевая	18ХГН ЗОХГНА 38ХГН 30Х2ГН2	0,16—0,22 0,28—0,35 0,35—0,43 0,27—0,34	0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 0,17-0,37	0,80—1,10 0,60—0,90 0,80—1,10 0,80-1,10	0,40—0,70 Q,90—1,20 0,50—0,80 1,40—1,70	0,40—0,70 0,30—0,60 0,70—1,10 1,40—1,80	—
Хромоникеле- марганцевая с титаном	15Х2ГН2ТА 25Х2ГНТА	0,13—0,18 0,23—0,29	0,17—0,37 0,20—0,50	0,70—1,00 0,80—1,10	1,40-1,80 1,30—1,70	1,40-1,80 0,90—1,30	ТЮ, 06-0,12 Т10.06—0,12
Хромоникеле - молибденовая	40ХНМА	0,37—0,44	0,17—0,37	0,50-0,80	0,60—0,90	1,25-1,65	Мо 0,15-0,25
Хромоникеле- вольфрамо- вая	18Х2Н4ВА 40ХНВА 35ХН1В 35XH3B 30Х2Н2ВА 15ХГНВА	0,15-0,20 0,37—0,44 0,34—0,42 0,34—0,42 0,27—0,34 0,13—0,18	0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 0,17-0,37 0,17—0,37	0,25-0,55 0,50—0,80 0,25-0,50 0,25—0,50 0,30—0,60 0,65—0.95	1,35-1,65 0,60-0,90 1,30—1,70 0,80—1,20 1,60-2,00 0,75—1,05	4,00—4,50 1,25—1,65 1,30—1,70 2,75-3,25 1,40—1,80 0,50—0,90	W 0,80—1,20 W 0,80—1,20 W 0,50—0,80 W 0,50—0,80 W 1,20—1,50 W 0,50-0,80
Группа стали	Марка стали	с	Si
Хромоникеле- вольфрамо- вая	ЗОХ ГН В А 40ХГНВА	0,25—0,32 0,36—0,43	0,17—0,37 0,17—0,37
Хромоникеле- вольфрамова- надиевая	30ХН2ВФА 30Х2Н2ВФА 35ХНЗВФ	0,27—0,34 0,27—0,34 0,34—0,42	0,17—0,37 0,17—0,37 0,17-0,37
Хромомолибде- ноалюминие- вая	38ХМЮА	0,35—0,42	0,17—0,37
Хромомолибде- новая	12ХМ 15 ХМ зохм 35МХ	Не более 0,15 0,12-0,18 0,26—0,34 0,32-0,40	0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37 0,17—0,37
Хромовол ьфра- мовая	35ХВ	0,34—0,42	0,17—0,37
Хромомолибде- нованадиевая	12ХМФ 25Х2МФА	0,08—0,15 0.22—0.29	0,17—0,37 0,17—0,37
Т а б л. 63 (продолжение)!
Мп	Сг		Прочие элементы
0,65—0,95 0,65—0,95	0,75—1,05 0,75—1,05	0,50—0,90 0,50—0,90	W 0,50—0,80 W 0,50—0,80
0,30—0,60 0,30—0,60 0,25—0,50	0,60—0,90 1,60—2,00 1,00-1,40	2,00-2,50 1,40—1,80 3,00—3,50	1 W 0,40—0,70 ( V 0,15—0,30 / W 1,20-1,50 1 V 0,18-0,28 1 W 0,50—0,80 1 V 0,10-0,20
0,30-0,60	1,35—1,65	Не более 0,20	Мо 0,15—0,25 AI 0,70—1,10
0,40—0,70 0,40—0,70 0,40—0,70 0,40-0,70	0,40—0,60 0,80—1,10 0,80—1,10 0,80—1,10	Не более 0,25 0,25 0,25 0,25	Мо 0,40—0,55 Мо 0,40—0,55 Мо 0,15—0,25 Мо 0,15—0,25
0,25—0,50	0,90—1,30	Не более 0,25	W 0,50—0,80
0,40—0,70 0,40—0,70	0,40—0,60 1,50—1,80	Не более 0,25 0,20	/ Мо 0,25-0,35 1 V 0,15—0,30 / Мо 0,25—0,35 1 V 0,15—0,30
Г а б л. 63 (окончание)
Группа стали	Марка стали	С	Si	Мп	Сг	N1	Прочие элементы
Хромомолибде- пованадиева я	12Х1МФ	0,08—0, 15	0,17—0,37	0,40—0,70	0,90—1,20	Не более 0,25	1 Мо 0,25—0,35 1 V 0,15-0,30
Хромовол ьфра- моалюминие- вая с вана- дием	38ХВФЮ	0,35-0,43	0,17—0,37	0,20-0,40	1,50-1,80	Не более 0,25	W 0,20—0,40 А1 0,40—0,70 V 0,10—0,20
Молибденовая	16М	0,13—0,19	0,17—0,37	0,40—0,70	Не более 0,30	Не более 0,25	Мо 0,40—0,55
Боросодержа- щая	15ХР 35ХРА 40ХР 20ХГР 40ХГР I8XCHPA	0,12—0,18 0,33—0,40 0,37—0,45 0,18—0,24 0,37—0,45 0,16—0,21	0,17—0,37 0,17-0,37 0, 17—0,37 С, 17—0,37 0,17—0,37 0,60—0,90	0,40—0,70 0,50-0,80 0,50-0,80 0,70—1,00 0,70—1,00 0,60—0,90	0,70—1,00 0,80—1,10 0,80—1,10 0,80—1,10 0,80—1,10 0,80—1,10	Не более 0,25 0,20 0,25 0,25 0,25 0,8 —1,10	В 0,002—0,005 В 0,002—0,005 В 0,002—0,005 В 0,002—0,005 В 0,002—0,005 В 0,002—0,005
	15Х2ГН2ТРА	0,12-0,18	0,17—0,37	0,70—1,00	1,40—1,80	1,40—1,80	1 В 0,002—0,005 | Т1 0,06—0,12
Г| ри ме ча ни я; 1. Легированные стали качественные должны содержать'фосфора и серы не более 0.035% каждого и остаточной меди не
более 0.20%. а высококачественные - фосфора и серы не более 0,025% каждого и остаточной меди не более 0,20%.
2. В сталях, легированных вольфрамом (в марках 38ХВФЮ. 18Х2Н4ВА и 40ХНВА), последний может быть частично заменен остаточным
молибденом из расчета: одна весовая часть молибдена заменяет 3—4 весовые части вольфрама.
3. Сталь марки 50ХФА. предназначенная для изготовления проволоки, может поставляться с содержанием марганца 0.30—0,60%,
ванадия 0,15—0,25%.
Таблица 64
Механические свойства легированных машиностроительных сталей
на термически обработанных образцах (по ГОСТ 4543—57)
	Твердость отожжен-	Закалка	Отпуск	•в	’т	Ев	ф	Ударная	Размер сече-
Марка стали	ной или отпущен- ной стали ИВ, не более			кГ/ммг		%		нГм/см*	для термине - ской обработ-
		температура,	и охлаждающая среда							ки (круг или
						не менее			квадрат), мм
27СГ	217	920, в.	420, в., м.	100	85	12	40	5	25
35СГ	229	900, в.	590, в.	90	75	15	40	6	25
36Г2С	229	880, вз.	600, вз.	80	60	15	45	6	25
I5X	179	I. 880, И. 770—820, в., я.	180, вз., м.	75	60	14	45	8	15
20Х	179	I. 880, И. 770—820, в., м.	180, вз., м.	80	65	12	45	6	15
ЗОХ	187	860, м.	500, в., м.	90	75	13	45	7	25
35Х	197	860, м.	500, в., м.	95	80	12	50	7	25
38ХА	207	860, м.	550, в., м.	100	85	12	50	9	25
40Х	207	850, м.	550, в., м.	100	85	10	45	6	25
45Х	217	840, м.	520, в., м.	105	90	9	45	5	25
50Х	229	830, м.	520, в., м.	но	95	9	40	5	25
38ХЮ	217	930, м., т. в.	630, в., м.	95	80	12	50	8	30
ЗЗХС	241	920, в., м.	630, в., м.	95	80	13	50	8	25
38ХС	255	900, м.	630, м.	100	85	12	50	8	25
40ХС	255	900, м.	540, м.	125	110	12	40	5	25
16ХСН	156	900, в.	350, вз., м.	65	50	12	45	—	25

Табл. 64 (продолжение)
Марка стали	Твердость отожжен- ной или отпущен- ной стали НЯ, не более	Закалка	Отпуск	%	°т		Ф	Ударная вязкость кГм!см*	Размер сече- ния заготовок для термиче- ской обработ- ки (круг или квадрат), мм
		Температура, °C и охлаждающая среда		кГ {мм*		%			
				не менее					
15ХФ 20ХФ 40ХФА 50ХФА	187 197 241 255	I. 880, И. 770—820, в., м. I. 880, II. 770—820, в., м. 880, м. 860, м.	180, вз., м. 180, вз., м. 650, в., м. 520, в., м.	80 85 90 130	65 70 75 115	14 13 10 10	50 50 50 45	8 8 9 (4)	15 15 25 25
20ХГ 40ХГ 35ХГ2	187 229 229	880, м. 840, м. 860, м.	180, вз., м. 520, ь., м. 600, в., м.	90 100 85	75 85 70	10 9 12	45 45 45	(6) 6 8	15 25 25
20ХГС 25ХГС ЗОХ ГС	207 217 229	880, м. 880, м. 880, м.	500, в., м. 480, в., м. 540, в., м.	80 НО ПО	65 95 95	12 10 10	45 40 45	7 6 5	25 15 25
35ХГСА	229	I.	Изотермическая закалка при 880° С в смеси калиевой и натриевой селитры с температу- рой 280—310° С. Затем охлаждение на воз- духе. II.	950, м.	,	700, вз. III.	890, м.	230, вз., м.		165	140	10	40	5	В образцах
18ХГТ ЗОХ ГТ 35ХГТ 40ХГТ	217 229 229 241	I. 880, II. 870, м. I. 880, II. 850, м. I. 880, II. 850, м. I. 880, II. 850, м.	200, в., м. 200, в., м. 580, в., м. 580, в., м.	115 150 115 125	95 130 95 105	10 9 10 9	50 45 50 45	8 6 8 6	В образцах То же 25 25
Табл. 64 (продолжение)
Марка стали	Твердость отожжен- ной или отпущен- ной стали НВ, не более	Закалка	Отпуск	‘°	°т	05	Ф	Ударная вязкость кГм]см*	Размер сече- ния заготовок для термиче- ской обработ- ки (круг или квадрат), мм
		Температупа. °C и охлаждающая среда		к Г / мм^		%			
				не менее					
20ХН 40ХН 45ХН 50 ХН 13Н2ХА 12ХН2 12ХНЗА 20Х НЗА ЗОХ НЗА 12Х2Н4А 20Х2Н4А	197 207 207 207 207 207 217 229 241 255 269	I. 860, II. 760—810, в., м- 820, в., м. 820, в., м. 820, в., м. 1. 860, II. 770—810, в., м. - I. 860, II. 760—810, м., в. I. 860, 11. 760—810, м. 820, м. 820, м. I. 860, II. 780-800, м. I. 860, II. 780—800, м.	180, в., м. 500, в., м. 530, в., м. 530, в., м. 180, вз., м. 180, вз., м. 180, вз., м. 500, в., м. 530, в., м. 180, вз., м. 180, вз., м.	80 100 105 110 60 85 100 95 НО 120 140	65 85 90 95 45 70 85 80 90 100 120	14 11 10 9 14 12 12 12 10 10 9	55 45 45 40 50 50 55 55 50 50 45	10 7 7 5 12 9 10 10 8 9 8	15 25 25 25 15 15 15 25 25 15 15
ЗОХГСНА	255	900, и.	200, вз , м.	165	140	9	45	6	В образцах
18ХГН ЗОХ ГНА 38ХГН 30Х2ГН2	197 229 229 225	I. 860, II. 770—810, м., в. 880, м. 850, м. 870, м.	180, вз., м. 500, в., м. 570, в., м. 200, вз., м.	85 110 90 150	70 85 80 135	12 10 12 10	50 45 45 45	7 7 10 7	15 25 25 В образцах
15Х2ГН2ТА 25Х2ГНТА	269 269	I. 860, II. 770—810, м. I. 900, II. 860, м.	180, вз., м. 180, вз., м.	100 150	90 135	12 10	55 45	11 7	15 В образцах
40Х НМА	269	850, м.	620, в., м.	100	85	12	55	10	25
Табл. 64 (продолжение)
	Твердость отожжен-	Закалка	Отпуск	Зв	®т	Sb	Ф	Ударная вязкость	Размер сече- ния заготовок
	ной Ъ1лв							к.Гм}смЪ	для термине-
Марка стали	отпущен-			KI /ММ*		/о			ской обработ-
		Температура, °C и охлаждающая среда							ки (круг или
	НВ, не более					че менее			квадрат), мм
18Х2Н4ВА	269	I. 950, П. 850, вз	180, вз., м.	120	105	12	55	11	'	15
40ХНВА	269	850, м.	620, в., м.	110	95	12	50	8	25
35ХН1В	269	850, м.	590, вз.	105	95	12	50	8	25
35XH3B	269	850, м.	590, вз.	110	100	12	50	8	25
30Х2Н2ВА	269	860, м.	580, вз., м.	(100 |120	85 100	12 10	55 45	12 8	25 25
15ХГНВА	229	860, м.	150—170, в., м.	90	65	12	55	14	25
ЗОХГНВА	255	860, м.	450—520, в., м.	115	100	10	50	9	25
40ХГНВА	269	860, м.	450—530, в., м.	120	100	8	50	6	25
ЗОХ Н2ВФА	269	860, м.	680, вз. *	90	80	10	45	9	25
30Х2Н2ВФА	269	910, м.	610—650, вз., м.	105	85	12	55	10	25
35Х НЗВФ	269	850, м.	550—620, вз.	120	110	12	50	8	25
38ХМЮА	229	940, м., т. в.	640, в., м.	100	85	15	50	9	30
12ХМ	156	900, вз.	650, вз.	42	27	24	60	14	30
15ХМ	15Ь	900, вз.	650, вз.	45	30	22	60	12	30
ЗОХМ	229	880, м., т. в.	540, в., м.	100	85	12	45	8	25
35ХМ	241	850, м.	560, в., м.	105	90	12	45	8	25
35ХВ	229	850, м.	550—620, вз.	100	90	12	50	8	25
Табл. 64 (окончание)
Марка стали	Твердость отожжен- ной или отпущен- ной стали НВ, ие более	Закалка	Отпуск	ств	’т	а»	Ф	Ударная вязкость кГм[СмЪ	Размер сече- ния заготовок для термиче- ской обработ- ки (круг или квадрат), мм
		Температура, °C и охлаждающая среда		кГ/мм*		%			
				ие менее					
12ХМФ 25Х2МФА 12Х1МФ	156 241 156	970, вз. 900, м. 970, вз.	750, вз. 620, вз. 750, вз.	45 95 50	23 80 25	22 14 22	50 55 50	10 8 9	30 25 30
38ХВФЮ	229	930, м., т. в.	640, в., м.	100	85	15	50	9	30
16М	149	880, вз.	630, вз. S-	40	25	25	60	12	30
15ХР 35ХРА 40ХР 20ХГР 40Х ГР 18ХСНРА 15Х2ГН2ТРА	187 217 229 197 241 197 229	I. 860, II. 770—810, м., в. 860, м. 860, м. I. 910, II. 870, м. 850, м. 900, м., в. 850, м.	180, вз., м. 540, в., м. 540, в., м. 200, вз., м. 550—600, в., м. 200, вз., м. 170, вз., м.	80 95 100 100 100 130 105	60 80 80 80 80 НО 90	12 12 12 9 11 10 12	45 50 50 50 45 45 55	8 9 9 8 8 7 10	15 25 25 15 25 15 25
Примечания: I. Вода —в.; теплая вода — т. в.; масло —м.: воздух — вз.
2.	Температура закалки и отпуска является средней (допускаются следующие отклонения: прн закапке + Юэ С, при низком отпус-
ке ±20°С, при высоком отпуске ±40° С).
3.	Для стали 18Х2Н4ВА закалка образцов для размеров 80 мм и больше производится в обойме.
4.	Боросодержащие стали перед закалкой нормализуются при 920—930° С.
5.	Для стали хромомарганцевой с титаном первая закалка может быть заменена нормализацией при 960 —970° С (для стали 40ХГТ_
при 950-960° С).
6.	Нормы, указанные в скобках, устанавливаются для испытаний по требованию заказчика.
7.	Приведенные нормы механических свойств относятся к образцам с продольным направлением волокон и распространяются на прутки —
штанги с разыеоом сечения до 100 мм вкночительно; при испытании прутков—штанг с размером сечения !(И —150 лг.м допускается понижение
удлинения на ‘.'% (абсолютных) сужения на 5% (абсолютных) и ударной вязкости на 10%псотив ноом
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 173
Таблица 65
Сталь качественная рессорно-пружинная горячекатаная (по ГОСТ 2052—53)
		Режим термической обработки (рекомендуемый)			Механические свойства термически обработанной стали			
I								
								
Марка		1 1ература яки, °C ! 		1	Охлажда- ющая	I Температура отпуска, °C	э	Зт		8 ,
1руппа стали	; 1	стали							
					кГ]мм*		%	
								
1		- я		k-jA-Au * «	,			ие менее			
		гГ « Н 05						
।	65	840	Масло	480	80	100	9	35
У'леродистая	j	70	830	»	480	85	105	8	30
	75	820	»	480	90	НО	7	30
i	85	820	»	480	100	115	6	30
J Марганцовистая ;	55ГС	820	Масло	480	80 I	100	8	30
	65Г	830	»	480	80	100	8	30
1	50С2	870	1 Масло	460	ПО	120	6	30
1	55С2	870	J или вода	460	120	130	6	30
Кремнистая	60С2	870	Масло	460	120	130	5	25
	60С2А	870	»	460	140	160	5	20
	63С2А	860	»	460	140	160	5	20
	70СЗА	860	»	460	160	180	5	25
X номомарганцо- I	50ХГ	840	Масло	<90	НО	130	5	35
вистая	|	50Х ГА	840	»	490	120	130	6	35
X ромомарганцево-	50ХГФА	850	Масло	520	120	130	6	35
ванадиевая								
Xромованадиевая ।	50ХФА	850	Масло	520	ПО	130	10	45
Xромокремнистая	1 j 60С2ХА	870	 Масло	420	160	180	5	20
Хромокремни ева- надиевая	60С2ХФА	850	i Масло	410	j 170	190	5	! 20
Вольфрамокремни- етая	65С2ВА	1 | 850 1	j Масло i	420	| 170	j 190	5	20
Никелькремни-	60С2Н2А	850	Масло	420	| 160	175	5	| 20
стая								
К ремнемарганцо-	55СГ 60СГ	880 860	Масло А	460 460	120 1 120	130 130	6	30 25
	60СГА	860	»	460	i 140	160	5	25
Сталь низколегированная
Наименование стали	Марка стали	
		с
Кремнемарганцевая 		15ГС	0,12—0,18
	18Г2С	0,14—0,23
	25Г2С (25ГС)	0,20—0,29
Кремнемарганцевомедистая .	. .	10Г2СД (МК)	<0,12
Хромокремнемарганцевая .....	14ХГС	0,11—0,17
	ЗОХ Г2С	0,26—0,35
Хромокремнемарганцевоннкелевая •	14ХГСН	0,11—0,17
X ромокремнемарганцевоникелеме-	10ХГ2СН	<0,12
дистая 		10ХГСНД (МС-1)	<0,12
Хромокремненикелемедистая . . .	10ХСНД (СХЛ-4)	<0,12
	15ХСНД (СХЛ-1, НЛ-2)	0,12—0,18
Хромомарганцевая		12ХГ (БНЛ-2)	<0,14
Хромомарганцевоникелевая ....	12ХГН	<0,14
	10ХГ2Н	<0,12
	15ХГН	0,12—0,18
	14ХГ2Н	0,11—0,17
Марганцевая			14Г	0,12—0,18
	19Г	0,16—0,22
	24Г	0,21—0,28
	09Г2	<0,12
	14Г2	0,12—0,18
Марганцевоннкелемеднстая ....	10ГНД	<0,12
	14ГНД	0,11--0,17
X ромоиикелемеднстофосфорнстая	10ХНДП	<0,12
Примечания: 1. Е стали всех марок, выплавленных в мартеновских печах нли
рого.
2. В стали марок 18Г2С, 25Г2С, 30ХГ2С н 12ХГ допускается содержание серы и
3. В бессемеровской стали этих марок допускается содержание серы не более 0,055%
4. В стали 10ХНДП содержание фосфора 0.08 — 0,15%.
5. По требованию заказчика сталь марки 09Г2 поставляется с гарантированным co-
о. Для стали марки НЛ2 Н5ХСНД) предел прочности > 52 кГ[мм*, предел теку
ныю заказчика, после механического старения нли при температуре —40° С должна быть
нормы ударной вязкости устанавливаются соглашением сторон.
7. Для стали марок СХЛ-4 (10ХСНД) и МС-1 (10ХГСНД) при толщине листа
при толщине листа 16—32 мм —не менее 5 кГм}см*.
Таблица 66
(по ГОСТ 5058—57)
Химический состав, %
si	Мп	Сг	Ni	Си
0,70-1,00	0,90—1,30	<0,30	<0,30	<0,30
0,60—0,90	1,20—1,60	<0,30	<0,30	<0,30
0,60—0,90	1,20—1,60	<0,30	<0,30	<0,30
0,80—1,10	1,30—1,65	<0,30	<0,30	0,15—0,31
0,40—0,70	0,90—1,30	0,50—0,80	<0,30	<0,30
0,60—0,90	1,20—1,60	0,60—0,90	<0,30	<0,30
0,40—0,70	0,90—1,30	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,50—0,80	1,20—1,60	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,80—1,10	0,80—1,20	0,30—0,50	1,00—1,30	0,30—0,50
0,80—1,10	0,50—0,80	0,60—0,90	0,50—0,80	0,40—0,65
0,40—0,70	0,40—0,70	0,60—0,90	0,30—0,60	0,20—0,40
0,25—0,50	0,40—0,80	0,40—0,70	<0,30	<0,30
0,20—0,40	0,90—1,30	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,20—0,40	1,20—1,60	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,20—0,40	0,90—1,30	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,20—0,40	1,30—1,70	0,20—0,60	0,80—1,30	<0,30
0,20—0,40	0,70—1,00	<0,30	<0,30	<0,30
0,20—0,40	0,70—1,00	<0,30	<0,30	<0,30
0,20—0,40	0,70—1,00	<0,30	<0,30	<0,30
0,20—0,40	1,40—1,80	<0,30	<0,30	<0,30
0,20—0,40	1,20—1,60	<0,30	<0,30	<0,30
0,20—0,40	0,90—1,30	0,20—0,60	0,80—1,30	0,50—0,80
0,20—0,40	0,90—1,30	0,20—0,60	0,80—1,30	0,50-0,80
0,20—0,40	0,30—0,60	0,50—0,80	0,30—0,60	0,30—0,50
в основных конверторах, допускается содержание серы и фосфора не более 0,040% каж
фосфора не более 0,050% каждого.
фосфора не более 0,075%.
держанием меди.
чести 5Т > 35 кГ 1ммР, удлинение > 18%; ударная вязкость, определяемая по требо^а
не менее 3 кГм]см* (при толщине проката 10—20 мм), прн толщине проката более 10 м*
10 15 мм ударная вязкость при температуре —40° С должна быть не менее 4 кГм}см\
176
Сталь и чугун как материал для оборудования
Ванадиевую сталь применяют для изделий, подвергающихся азотиро-
ванию.
Алюминий, не изменяя предела текучести и прочности стали, спо-
собствует повышению ударной вязкости при пониженных температу-
рах (12].
Азотирование сталей, содержащих алюминий, дает хорошие резуль-
таты.
Схематически влияние специальных примесей иа
свойства сталей приведено в табл. 62.
Марки и свойства некоторых легированных сталей
приведены в табл. 63—68 [5, 6, 7].
Таблица 67
Быстрорежущие стали (по ГОСТ 5952—51)
Марка стали	Химический состав, %						Твердость в состоя* НИН поставки (после отжига) НВ
	1 с	1	Мп	Si	Сг	W	V	
Р18	0,7—0,8	<0,4	<0,4	3,8—4,4	17,5—19,0	1,о—1,4	255—207
Р9а	0,85—0,95 ।	<0,4	<0,4	3,8—4,4	8,5-10,0	2,0—2,6	255—207
^Примечания: 1. Содержание Мо < 0,3%. При Мо > 0,3% указанное в таблице
содержание W снижается, исходя из эквивалента 1% Мо = 2% W. К обозначению марки
стали в этом случае добавляется буква М (Р18М, Р9М). В марке Р18М^допускается содер-
жание Мо до 1%, в марке РЭМ до 0,6%.
2. Содержание S и Р—до 0,03% каждого.
3. Сталь марки Р18 рекомендуется применять в наиболее ответственных случаях
(например для резьбового инструмента, червячных фрез). Сталь марки Р9 в настоящее вре-
мя применяют для сверл и фрез различных типов (кроме резьбовых).
4. Стали марок Х12 и Х12М (ГОСТ 5950—51), а также сталь Х12Ф1 могут быть
использованы и как быстрорежущие.
5. В практике применяется также ряд марок быстрорежущей стали, не входящих в
ГОСТ. Состав этих сталей приведен в табл. 68.
Таблица 68
Состав быстрорежущих сталей, не входящих в ГОСТ
Марка стали	Химический состав, %					Твердость в состоя- нии поставки (после отжига) НВ
	С	С г	W	V	Со	
ЭИ706	1,4-1,5	3,8—4,4	9,0—10,5	4,4—5,0				255—207
ЭИ915	1,2—1,3	4,0—4,5	12,2—13,7	3,45—4,05	—.	255—207
ЭИ916	0,85—0,95	3,8—4,4	17,5—19,0	1,8—2,2		255—207
ЭИ918	0,85—0,95	4,0—4,6	22—24	1,8—2,2	—-	255—207
ЭИ705	0,8—0,9	3,8—4,4	9,0—10,5	1,6—2,0	5-6	255—207
ЭИ931	1,45-1,55	4,0—4,6	10,0—11,5	4,4—5,0	5,5—6,5	255—207
РК5	0,7—0,8	4,0—4,5	17,0—19,0	1,0—1,4	4,5—5,5	255—207
РК10	0,75-0,85	4,0—4,5	17,5—19,0	1,2—1,6	9,5—10,0	255-207
ОТЛИВКИ ИЗ УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ (по ГОСТ 977—55)
ГОСТ 977—58 распространяется на отливки нз конструкционной угле-
родистой стали [14].
Дополнительные требования к отдельным видам отливок из углероди-
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 177
стой стали устанавливаются соответствующими стандартами, а при их от-
сутствии — техническими условиями.
Технические требования. Отливки по качественным показа-
телям разделяются на три группы:
I-—обыкновенного качества;
II — повышенного качества;
III — особого качества.
Группа отливок и марка стали указываются на чертеже и в заказе.
Форма и размеры отливок должны соответствовать принятым к исполнению
чертежам.
Припуски на механическую обработку, допуски на размеры, простав-
ляемые между литыми поверхностями, и вес отливок должны соответство-
вать требованиям ГОСТ 2009—55, а формовочные уклоны — ГОСТ 3212—57
(см. стр. 262).
Химический состав металла отливок должен соответствовать требова-
ниям, указанным в табл. 69 и 70.
Таблица 69
Химический состав отливок из углеродистой стали, %
Марка стали	С	|	Мп		Si
15Л	0,12—0,20	0,35—0,65	0,17—0,37
20Л	0, 17—0,25	0,35—0,65	0,17—0,37
25Л	0.22—0,30	0,50—0,80	0,17—0,37
ЗОЛ	0,27—0,35	0,50—0,80	0,17—0,37
35Л	0,32—0,40	0,50—0,80	0,17—0,37
40Л	0,37—0,45	0,50—0,80	0,17—0,37
45Л	0,42—0,50	0,50—0,80	0,17—0,37
50Л	0,47—0,55	0,50—0,80	0,17—0,37
55Л	0,52—0,60	0,50—0,80	0,17—0,37
Примечания: 1.С согласия заказчика и при соблюдении требований ГОСТ
977—58 допускаются следующие отклонения от норм химического состава, указанного
в табл. 69: для углерода ±0,02%, для марганца ±0,1%, для кремния ±0,1%.
2. Для отливок группы I отклонения по углероду, марганцу и кремнию, если 'содер-
жание этих элементов не оговорено в технических условиях, не являются браковочным
признаком.
Таблица 70
Содержание серы и фосфора в отливках
из углеродистой стали, % (не более)
Группа отливок	Сталь					
	основная		кислая		конверторная	
	S 1	р	3 1	р	S	р
1	0,05 i	0,05	0,06	0,06	0,07	0,09
II	9,045 i	0,04	0,06	0,06	0,06	0,08
И!	0.045 i	0,04	0,05	0,05	—	—
Примечания.- 1. По т21ебованию заказчика содержание серы и фосфора в отлив
ках группы III может быть снижено на 0,01% каждого элемента против указанного в
табл. 70.
2. При согласии заказчика для стали отливок группы I, выплавляемой в основных
печах, допускается повышение содержания серы и фосфора до 0,06% каждого.
3. Остаточное содержание примесей хрома, никеля и меди не должно превышать 0,3%
каждого. Отклонение по содержанию этих элементов не является браковочным признаком,
если содержание их не оговорено в заказе.
12 п. Г. Львовский
178
Сталь и чугун как материал для оборудования
Отливки должны подвергаться термической обработке, обеспечивающей
необходимые механические свойства.
Механические свойства стали для отливок групп II и III в нормализо-
ванном или отожженном состоянии должны соответствовать требованиям
табл. 71.
Таблица 71
Механические свойства стали отливок II и III групп
в нормализованном и отожженном состоянии
		1 ’в	'5 1	'у	Ударная
					
					
Марка стали i		кГ / мм2	%		кГм1см*
।			не менее		
i 15 Л ;	20	;	40	24	;	35	5,0
20Л	|	22	-’2	22	35	5,0
25Л i	24	45	19 I	30	4,0
ЗОЛ	26	48	17 ,	30	3,5
- 35Л	’	28	50	15	25	3,5
40Л		30	(	53	14	25	3,0
45Л	>	32	'	55	12 !	20	3,0
50Л	34	1	58	И 1	20	2,5
55Л	35	S 60	1,1	18	2,5
П р и м е ч а	н и я:	1. Требования	по механическим свойствам к стали		
отливок, поставляемых		после других	видов термической обработки, уста-		
навливаются техническими условиями.
2, Предел текучести, относительное удлинение и ударная вязкость
являются сдаточными характеристиками механических свойств.
3. По требованию заказчика дополнительно производят испытания для
отливок: группы I—-на предел текучести и относительное удлинение, групп
II - III — на предел прочности, относительное сужение и ударную вязкость,
групп I, II и III—специальные (под давлением, дефектоскопические и др.).
Указанные в табл. 71 нормы относительного удлинения и сужения для
отливок группы III могут быть повышены до 20% (относительных).
4. Для отливок с минимальной толщиной стенки более 100 мм нормы
механических свойств устанавливаются техническими условиями.
Отливки должны быть очищены от песка и окалины. Прибыли и лит-
ники должны быть удалены, а места их расположения зачищены в пределах
допусков, указанных на чертеже или в технических условиях. Заливы и
заусенцы должны быть удалены и зачищены заподлицо с поверхностью
отливки.
Допускается поставка отливок, получаемых методом литья по выплав-
ляемым моделям, с незачищенными остатками питателей на обрабатываемых
поверхностях. Величина остатков питателей по высоте оговаривается в тех-
нических условиях.
Поверхность отливок не должна иметь дефектов, снижающих прочность
и ухудшающих товарный вид продукции (спаев, засоров, ужимов и др.).
Отрезка прибылей и литников от отливок может производиться любым
способом. После огневой резки отливки должны пройти термическую обра-
ботку.
Для отливок из стали марок 15Л и 20Л по соглашению с заказчиком
допускается применение огневой резки без последующей термической обра-
ботки.
Мелкие дефекты, не снижающие прочности и не ухудшающие товарного
вида продукции, могут быть допущены на отливках без исправления. Раз-
меры и количество дефектов, допускаемых без исправления, устанавлива-
ются техническими условиями.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 179
Дефекты отливок, обнаруженные в литейном цехе, влияющие на проч-
ность и ухудшающие товарный вид продукции, подлежат исправлению. Вид,
количество, размеры и расположение дефектов, подлежащих исправлению,
а также способы исправления дефектов должны быть указаны на чертеже
или в технических условиях.
Исправление дефектов в отливках заваркой должно производиться перед
окончательной термической обработкой. Если дефекты устранены после тер-
мической обработки, то повторная термическая обработка для отливок из
стали марок 15Л и 20Л может не производиться, а для остальных марок
стали необходимость такой обработки должна определяться техническими
условиями.
На обрабатываемых поверхностях отливок не допускаются поверхност-
ные дефекты, превышающие по глубине 2/3 припуска на механическую
обработку.
Необходимость исправления дефектов, обнаруженных в процессе меха-
нической обработки, и необходимость проведения последующей термической
обработки отливок должна устанавливаться техническими условиями.
Допускается правка отливок в горячем и холодном состояниях. Методы
и размеры правки, а также необходимость отпуска для снятия напряжений
после правки устанавливаются техническими условиями.
Необходимость проверки глубины обезуглероженного слоя должна быть
установлена в технических условиях. На необрабатываемых поверхностях
отливок, изготовляемых по выплавляемым моделям, допускается глубина
обезуглероженного слоя в соответствии с табл. 72.
Таблица 72
Допустимая глубина обезуглероженного слоя
в отливках но выплавляемым моделям.
Толщина стенки отливки, jh.w		До 3	3-6	Более 6
Общая глубина обезуглероженного слоя на одну сторону, мм, не более	0,3	0,4	0,5
На обрабатываемых трущихся поверхностях отливок, изготовляемых по
выплавляемым моделям, а также в местах проверки твердости, величина
припуска на механическую обработку должна гарантировать полное удале-
ние обезуглероженного слоя.
Завод-поставщик должен гарантировать соответствие выпускаемого
стального литья требованиям стандарта и технических условий.
Отбор проб и методы испытаний. Потребитель имеет право
производить контрольную проверку качества поступающих к нему стальных
отливок и соответствия их показателей требованиям ГОСТ 977—58, приме-
няя правила отбора проб и методы испытаний, указанные ниже.
1.	Проверка производится: отливок группы I — по химическому составу,
размерам, внешнему виду; отливок группы II •— по химическому составу,
размерам, внешнему виду и механическим свойствам (пределу текучести и
относительному удлинению); отливок группы III — по химическому составу,
размерам, внешнему виду и механическим свойствам (пределу текучести,
относительному удлинению и ударной вязкости).
2.	По отливкам групп I. II и III проводятся специальные испытания,
если оии оговорены в заказе.
3.	Проверке по внешнему виду должна подвергаться каждая отливка.
12*
180
Сталь и чугун как материал для оборудования
4.	Объем контроля отливок по размерам, а также размеры, подлежащие
контролю, устанавливаются в соответствии с требованиями, указанными на
чертеже или в технических условиях.
5.	Проверка соответствия химического состава металла отливок требо-
ваниям табл. 69 и 70 и примечаний к ним должна производиться для каж-
дой плавки стали.
При выплавке стали одной и той же марки в печах емкостью менее
2 тс для отливок I группы и менее 0,5 тс для отливок II и III групп при
установившемся технологическом процессе и постоянной шихте допускается
проверка химического состава металла от одной плавки в смену. Получен-
ные результаты химического анализа распространяются на все отливки из
плавок данной смены.
6.	Проверка соответствия механических свойств металла требованиям
табл. 71 и примечаний к ней для II и III групп производится от партии
отливок.
Партия составляется из отливок одной или нескольких плавок одной
марки, прошедших термическую обработку по одинаковому режиму при обя-
зательной фиксации температур. При отсутствии фиксации температур фак-
тического режима обработки под партией понимаются отливки одной плавки
и одной садки.
При выплавке стали в печах емкостью менее 0,5 тс при установившемся
технологическом процессе, в партию могут включаться отливки в пределах
одной марки и одной сменной выплавки.
7.	Термическая обработка пробных брусков, изготовленных в соответ-
ствии с п. 14, должна производиться совместно с отливками данной плавки
или дайной партии.
8.	Механические свойства металла каждой партии отливок одной плавки
нли партии отливок нескольких плавок определяются на одном образце —
при испытании на растяжение и на двух образцах — при испытании на
удар.
9.	При получении результатов механических испытаний, не отвечающих
требованиям табл. 71 и примечаний к ней хотя бы на одном образце, про-
изводится повторное испытание удвоенного количества образцов, вырезан-
ных из пробных брусков той же партии, но только по тому виду испытания,
по которому получены неудовлетворительные результаты.
10.	При получении неудовлетворительных результатов повторного испы-
тания в отношении хотя бы одного образца отливки данной партии совмест-
но с пробными брусками или частями пробных брусков, оставшимися после
первого испытания, подвергают полной повторной термической обработке.
После повторной термической обработки испытания механических свойств
производятся вновь, в соответствии с пп. 8 и 9.
В случае, если результаты испытаний механических свойств после по-
вторной термической обработки не будут отвечать требованиям табл. 71 и
примечаний к ней, допускается третья термическая обработка. Результаты
испытаний после третьей термической обработки считают окончательными.
Количество отпусков после закалки или нормализации, для получения
требуемых механических свойств, не ограничивается.
11.	Результаты испытаний образцов, имеющих пороки, связанные с усло-
виями отливки (раковины, посторонние включения, горячие трещины и др.),
условиями механической обработки или с условиями испытаний, в расчет
ие принимаются, и дефектные образцы должны быть заменены новыми
из числа запасных от той же партии.
12.	Пробы для определения химического состава отбираются при раз-
ливке стали в соответствии с ГОСТ 7565—55 (см. стр. 62).
13.	Химический анализ стали производится по ГОСТ 2331—43 н ГОСТ
2604—44 или иными методами, обеспечивающими точность определения, пре-
дусмотренную указанными стандартами.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 181
Арбитражные определения должны производиться только по методам,
установленным ГОСТ 2331—43 и ГОСТ 2604—44.
В отдельных случаях для определения химического состава стали допу-
скается использовать стружку, взятую из пробного бруска для механиче-
ских испытаний или из самой отливки.
14.	Механические испытания производят на образцах, вырезанных из
пробных брусков, отливаемых отдельно в необходимом количестве, по воз-
можности в середине разливки каждой плавки.
Рис. 49.
Схема вырезки образцов для испытания отливок из углеродистой
стали.
Прн плавке металла в печах емкостью свыше 250 кГ форма и размеры
пробных брусков, а также схема вырезки образцов должны соответствовать
указанным иа рнс. 49, а и б.
При изготовлении мелких отливок или отливок по выплавляемым моде-
лям и при плавке металла в печах емкостью менее 250 кГ могут приме-
няться пробные бруски, указанные на рис. 49, виг.
Услония заливки пробных брусков должны соответствовать условиям
изготовления отливок. При изготовлении отливок в песчаных формах проб-
ные бруски также должны заливаться в песчаные формы (сырые или сухие).
При изготовлении отливок в металлических формах пробные бруски могут
отливаться в песчаные формы.
182
Сталь и чугун как материал для оборудования
При отсутствии пробного бруска завод-поставщик может вырезать
образцы для испытания механических свойств из отливок. Результаты этого
испытания действительны для всех отливок данной партии. Места вырезки
образцов из отливок устанавливаются главным металлургом завода-постав-
щика. Для отливок II группы, не требующих испытаний ударной вязкости,
длина пробного бруска может быть уменьшена до 130 мм.
15.	В прибыльную часть пробного бруска вставляется стальная пластин-
ка с выбитым номером плавки. Допускается нанесение клейм на самом
пробном бруске. При изготовлении образцов на них переносится номер
плавки.
16.	Испытание иа растяжение производится по ГОСТ 1497—61 на об-
разцах диаметром 10 мм с расчетной длиной 50 мм (пятикратной).
При отсутствии на заводе достаточно мощных машин, при изготовлении
мелких отливок или отливок по выплавляемым моделям, а также при вы-
резке образцов непосредственно из отливок и при повторных испытаниях
допускается изготовление и испытание образцов диаметром 5 мм с расчет-
ной длиной 25 мм.
Допускается испытание механических свойств на габаритных образцах
диаметром 6 мм длиной 30 мм.
17.	Испытание на ударную вязкость производится по ГОСТ 9454—60
(см. стр. 27).
18.	Величина обезуглероженного слоя для отливок, изготовляемых по
выплавляемым моделям, определяется в соответствии с ГОСТ 1763—42 на
образцах, вырезанных из отливок. Контролю подвергается 0,5% отливок от
партии, ио ие менее двух отливок каждого наименования.
Маркировка и документация. Принятые отливки весом бо-
лее 5 кг должны иметь на необрабатываемой зачищенной поверхности
клеймо отдела технического контроля завода-поставщика и маркировку
в соответствии с техническими условиями и требованием чертежа. При
невозможности клеймения отливок из-за их конфигурации и размеров партия
отливок должна иметь бирку с клеймом ОТК и указанием количества отли-
вок в партии.
Отливки группы I весом до 50 кГ не маркируются номером плавки, при
условии соответствия химического состава требованиям табл. 69 и 70 и при-
мечаний к ним.
Знаки маркировки могут быть литые, набивные или нанесены несмывае-
мой краской.
Каждая поставляемая партия отливок должна сопровождаться сертифи-
катом, удостоверяющим ее качество, соответствие отливок требованиям
настоящего стандарта. В сертификате должно быть указано:
а)	наименование организации или ведомства, в систему которого входит
завод-поставщик;
б)	наименование завода-поставщика, его местонахождение (город) или
условный адрес;
в)	номер чертежа или детали;
г)	номер группы;
д)	марка стали;
е)	результаты химического анализа;
ж)	количество и вес отливок;
з)	результаты специальных испытаний (если оии проводились);
и)	номер стандарта (ГОСТ 977—58).
Кроме того, для отливок групп II и III должны быть указаны вид и
режим термической обработки и результаты механических испытаний.
Сертификат должен быть подписан представителем ОТК завода-постав-
щика и в случаях, оговоренных условиями ^заказа, представителем потре-
бителя.
Примеры условного обозначения отливок приведены в гл. I.
Таблица 73
Химический состав отливок ИЗ высоколегированных сталей со специальными свойствами (по ГОСТ 2176—57), %
Марка стали	С	Si	Мп	Ст	NI	Мо	Т1	V	8	р
									не б(	>лее
1Х13Л	<0,15	<0,7	<0,6 •	12,0—14,0	<0,6	—	....	—,	0,030	0,035
2Х13Л	0,16—0,24	<0,7	<0,6	12,0—14,0	<0,6	—	—	--	0,030	0,035
Х25ТЛ	<0,20	<1,2	<0,8	23,0—27,0	<0,6	—	0,4—0,8	•—	0.030	0,035
Х28Л	0,5—1,0	0,5-1,3	0,5—0,8	26,0—30,0	—	—	—	—	0,080	0,100
Х34Л	1,5—2,2	1 .3—1,7	0,5-0,8	32,0—36,0	—	—	—	—-	0, 100	0,100
Х18Н12МЗТЛ	<0,12	<1,0	1,0—2,0	16,0—19,0	11,0—13,0	3,0—4,0	0,3—0,6	—	0,030	0,035
Х9С2Л	0,35—0,50	2,0—3,0	<0,7	8,0—10,0	<0,6	—	—-	—	0,030	0,035
Х24Н12СЛ	<0,40	0,5—1,5	0,3—0,8	22,0—26,0	11,0—13,0	—	—		0,030	0,035
X 18Н24С2Л	0,30—0,40	2,0—3,0	<1,5	17,0—20,0	23,0-25,0	—		—	0,030	0,035
Х25Н19С2Л	<0,20	2,0—3,0	<1,5	23,0—27,0	18,0—20,0	—,	—		0,030	0,035
Х6С2МЛ	<0,15	1,5—2,0	<0,7	5,0—6,5	<0,6	0,45—0,6°	—		0,030	0,035
Х21Н11В2Л	0,10—0,25	0,7—1,5	0,6—1,2	20,0—22,0	11,0—12,5	<0,25	0,05—0,20	2,4-3,0	0,030	0,035
4Х14Н14В2МЛ	0,40—0,50	<0,8	<0,7	13,0—15,0	13,0—15,0	0,25—0,40	—	2,0—2,75	0,030	0,040
X 15Н60Л	<0,15	<1,0	<1,5	15,0—18,0	55,0—61,0	—			0,025	0,035
Г13Л	0,9—1,3	0,5—1,0	11,5—14,5	<0,5	<0,5	—	—	—	0,050	0,12
Примечания: 1. При выплавке стали в печах с кислой футеровкой допускается повышение содержания серы и фосфора на 0.01%каж-
дого элемента за исключением сплава Х15Н60Л.
2. По требованию заказчика содержание углерода в стали X18H9TJ] может быть <0,12% или до 0,Г%.
184
Сталь и чугун как материал для оборудования
ОТЛИВКИ ИЗ ВЫСОКОЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
(по ГОСТ 2176—57)
Характеристика отливок из высоколегированных сталей, имеющих боль-
шое значение для оборудования металлургических агрегатов н оборудования,
работающего в агрессивных средах, приведена в табл. 73 и 74.
Таблица 74
Механические свойства отливок из высоколегированной стали
со специальными свойствами (по ГОСТ 2176— 57)
		’т	%			Ударная
				 '	1				вязкость
Марка стали	Термическая обработка	кГ/мм2		%		кГм]см*
		не менее				
1Х13Л	Отжиг 950° С, закалка	40	56	20	50	8
	1050° С, вода. Отпуск					
	750° С, воздух					
2Х13Л	Отжиг 950° С. Закалка	45	63	16	40	6
	1050° С, масло. От-					
	пуск 750° С, воздух					
Х25ТЛ	Без термической обра-	28	45		—	—
	ботки					
Х18Н9ТЛ	Закалка 1100° С, вода	20	45	25	32	10
Х18Н12МЗТЛ	Закалка 1150° С, вода	22	50	30	30	10
Х9С2Л	Закалка 1050° С, вода	56	70				.	—
Х24Н12СЛ	Закалка 1150° С, вода	25	50	20	28	—
Х18Н24С2Л	Закалка 1150° С, вода	30	56	20	25	—
Х25Н19С2Л	Закалка 1106° С, вода	25	50	25	28	—
Х6С2МЛ	Закалка 780° С, вода	40	56	20	50	—
Г13Л	Закалка 1050—1100° С,	—-	—	—	—	—
	вода					
Примечания: 1. Механические свойства стали марок 4Х14Н14В2МЛ. Х15Н60Л.
Г13Л и Х21НИВ2Л регламентируются специальными техническими условиями.
2. Приведенные в таблице механические свойства даны для термически обработанных
отливок.
МАРКИ И СВОЙСТВА ЧУГУНА И ФЕРРОСПЛАВОВ ДЛЯ ОТЛИВОК
Чугун широко применяется при отливке разнообразных деталей машин
и оборудования.
По виду излома чугуны разделяются на белые, половинчатые и серые.
Белый чугун. Доэвтектический белый чугун (рис. 50, а\ в основ-
ном состоит из ледебурита и распавшегося аустенита.
Эвтектический белый чугун (рис. 50, б) представляет собой эвтектиче-
скую смесь — ледебурит.
Заэвтектический белый чугун (рис. 50, е) в основном состоит из цемеи-
тнтиых игл н ледебурита.
Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупок, трудно поддается
обработке резцом; поэтому его применяют в машиностроении лишь в тех
случаях, когда от детали требуется большая поверхностная твердость (щеки
камнедробилок, катки для мостовых кранов, прокатные валки, вагоиные
колеса и т. п.). Прн этом для обеспечения большей прочности деталь необ-
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 185
ходимо отливать так, чтобы белый чугун получился только у рабочей
поверхности на небольшую глубину, а центр сечения отливки при этом дол-
жен состоять из прочного серого чугуна.
Такое чугунное литье называют отбеленным или закаленным.
Белый чугун используется также в производстве . ковкого чугуна
(рис. 51, а). Для получения деталей из ковкого чугуна сначала их отливают
из белого чугуна, а затем подвергают специальной термической обработке
(отжигу).
Перлито-цементитный чугун (рис. 51, б) состоит нз перлита,
структурно свободного цементита в виде отдельных включений и пластин-
Рис. 50. Структура белых
чугунов:
а — белый чугуи с 3,6 % С; леде-
бурит и дендриты бывшего аусте-
нита, X 150; б — почти точно эв-
тектический белый чугун, X 150;
в — белый чугун с 4,7 % С, X 750.
чатого графита. Этот чугун обладает повышенной твердостью н плохо обра-
батывается резцом; для машиностроительного лнтья не применяется.
Перлитный серый чугун (рис. 52, а) состоит ив перлита и
пластинчатого графита. Перлитный чугун обладает умеренной твердостью,
хорошо обрабатывается резцом. Из всех серых чугунов он отличается наибо-
лее высокой прочностью; поэтому его часто называют высококачественным.
Перлито-ферритный серый чугун (рис. 52, б) состоит
из перлита, феррита и графита; он имеет более крупные графитовые пла-
стинки и обладает меньшей прочностью, чем перлитный чугун, но более
186
Сталь и чугун как материал для оборудования
мягок и легче обрабатывается резцом; феррит обычно располагается вокруг
графитовых включений в виде оторочки. Этот чугун чаще всего применяется
для обыкновенного машиностроительного литья.
а
б
Рис. 51. Структура чугунов:
а — ковкий чугун; феррит и углерод отжига, X 150: б — перлито-цемеититный
чугун, X 100.
Ферритный серый чугун состоит из феррита и пластинчатого
графита. Графитовые выделения в таком графитизированном чугуне полу-
Рис. 52. Структура серых чугунов:
а — перлитный серый чугун, X 150; б — перлито-ферритиый серый чугун. X 150.
чаются очень крупными. Прочность чугуна невелика. Он очень мягок, быстро
изнашивается, очень легко обрабатывается резцом.
Влияние примесей на свойства чугуна
Углерод находится в чугуне как в связанном с железом состоянии
(в виде карбидов), так и в свободном состоянии (в виде графита).
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 187
В сером перлитном чугуне количество связанного углерода зависит от
содержания кремния и должно быть приблизительно 0,7—0,8%.
При содержании связанного углерода более 0,8% ударное сопротивление
чугунных деталей снижается, а твердость их повышается.
Кремний является элементом, регулирующим образование в чугуне
графита и связанного углерода, способствует снижению количества связан-
ного углерода и выделению графита.
Марганец, в противоположность кремнию, затрудняет выделение
графита. При содержании марганца более 1% необходимо иметь повышен-
ное содержание кремния во избежание отбеливания отливки. Марганец
улучшает механические свойства, вследствие чего в качественном машинном
чугуне должно быть не менее 0,8% Мп. Содержание последнего выше 0,8%
увеличивает усадку чугуна при отливке. Марганца обычно содержится
0,7—1,0% с соотношением к сере, равным 7 : 1.
Фосфор способствует выделению графита. Прн увеличении содержа-
ния фосфора чугун в расплавленном состоянии делается более жидкотеку-
чим; поэтому чугун с большим содержанием фосфора применяется главным
образом для тонких фасонных отливок.
Фосфор вредно влияет на сопротивление изгибу (начиная с 0,3%) и на
сопротивление ударам (начиная с 0,1%). Поэтому для деталей, подвергаю-
щихся ударам, в чугуне не должно содержаться фосфора более 0,2—0,3%.
Для чугунных деталей, подвергающихся воздействию высоких температур,
содержание фосфора должно быть не более 0,5%.
Сера затрудняет образование графита. Введение марганца связывает
серу и парализует ее вредное действие на механические свойства чугуна;
0,8 Мп в чугуне позволяет без ущерба для механических свойств допу-
скать до 0,12% S (если только она равномерно распределена по всей массе
чугуна); при меньшем содержании марганца количество серы должно быть
не выше 0,06—0,08%, в противном случае сильно понижаются механические
свойства чугуна. Сера-увеличивает вязкость расплавленного чугуна, а также
вызывает образование в отливках усадочных раковин.
Никель, присаживаемый иногда в чугун, придает последнему стой-
кость против износа.
Хром, добавляемый в чугун, повышает стойкость чугунных деталей
при высоких температурах н увеличивает их твердость.
Марки чугуна и ферросплавов
Исходными материалами для чугунного литья являются доменные
чугуны и ферросплавы.
В приложении (стр. 203) приведены стандарты и технические условия по
ГОСТ на чугуны и ферросплавы, применяемые в литейном производстве.
химический состав отливок из серого чугуна
МОДИФИЦИРОВАНИЕ МЕТАЛЛА В КОВШЕ
Чугун одного и того же химического состава при одинаковых условиях
заливки в зависимости от скорости охлаждения детали может иметь в от-
ливке различные механические свойства.
На рис. 53 представлена зависимость предела прочности образцов от
толщины стенок отливок.
Заштрихованная зона представляет область показателей предела проч-
ности чугуна.
Подбор химического состава чугуна производят по диаграмме Какурииа
(рис. 54), по которой в зависимости от толщины стенок отливки и желаемой
структуры определяют сумму углерод плюс кремний [15].
188
Сталь и чугун как материал для оборудования
Ориентировочный химический состав отливок из серого чугуна приведен
в табл. 75.
Одним из методов получения высококачественных чугунов служит моди-
фицирование [15, 16].
Рис. 53. Влияние толщины стенки на свойства отливок серого чугуна.
Добавки, вводимые в чугун при модифицировании, называют
модификаторами, инокуляторами и раскислителями. Все эти названия верны,
так как в той или иной мере отражают сущность процесса модифицирования.
Рис. 54. Диаграмма подбора суммы углерод плюс кремний
в зависимости от толщины стенки отливки (по Какурину).
Первое название (модификатор) означает, что добавка способствует пере-
ходу одного вида чугуна в другой (белый чугун переходит в серый). Второе
название (ннокулятор) указывает на инокулирующее действие присадки —
образование эффективных центров. Наконец, третье название (раскисли-
тель) указывает, что при модифицировании главная роль принадлежит про-
цессу раскисления.
Т аб л и ц а 75
________Химический состав чугунных отливок, полученных в песчаных формах [7], %
Назначение отливок	Толщина стенок мм	С ... об	Сг,	S1	Мп	р	S	Ni	Сг	Мо
Отливки общего маши- ностроения и станко- строения (станины прессов, станков, раз- меточные плиты И T. Д.)	7-30 20—100 20—100 60—150	3,3—3,5 3,0—3,2 2,9—3,2 2,9—3,4	0,7-0,85 0,6-0,7 0,7-0,8 0,6—0,7	1,8—1,2 1,8—1,1 1,0—1,3 1,2—1,3	0,7—0,9 0,6—1,2 0,6—0,9 0,8—1,0	0,2—0,3 0,2—0,3 0,2—0,3 0,2-0,3	До 0,12 » 0,12 » 0,12 » 0,12	До 1,5 0,2—0,3	До 0,5	—
Отливки для автотрак- торостроения (блоки цилиндров тракторов, автомобилей, головки блоков, гильзы цилин- дров, выхлопные тру- бы)	JO о о о СЧ со сч III! LO LO Ю	3,2—3,5 3,1—3,4 3,2—3,4 3,2—3,4	0,6—0,7 0,5—0,7 0,7—0,8 0,5—0,7	2,2—2,6 2,2—2,4 1,8—2,0 1,8—2,1	0.6—0,8 0,6—0,7 0,4-0,6 0,7—0,8	До 0,2 » 0,2 » 0,2 » 0,2	До 0,12 » 0,08 » 0,12 0,12	0,6—0,8 0,2—0,5 1,2—1,8	0,25-0,35 0,3—0,5 0,4—0,7 0,4—0,7	0,4-0,5 0,5
Поршневые кольца, ин- дивидуально отлитые: автомобильные . . . крупных двигателей .	3—6 9,0—25,0	3,6—3,8 3,5-3,7	0,6—0,8 0,5—0,8	2,7-3,0 1,5—1,9	0,6—0,8 0,5-0,8	0,4—0,5 0,3—0,5	До 0,1 » 0,1	0,85—0,85 0,5-1,0	0,2—0,6	0,25—0,5 0,2-0,4
Маслоты для поршневых колец: авиамоторов 	 дизелей	 паровых машин . . . компрессоров ....	10—15	2,8—3,3 2,9—3,2 2,9-3,2 2,8—3, 1	0,6—0,8 0,6—0,85 0,6—0,80 0,6-0,80	1,6—2,0 1,4—1,6 1;5—1,9 0,7—1,0	1,2-1,6 1,0-1,5 1,0—1,5 0,7—1,0	0,4—0,6 0,4—0,8 0,4-0,8 0,4—0,7	До 0,10 » 0,12 » 0, 12 » 0,12	1 0,2—0,4 0,15-0,5 0,2—0,5	0,3—0,6 0,15—0,4 До 0,2 » 0,4	—*
Детали сельскохозяй- ственных машин, ра- ботающие на износ	8—21	2,5—2,8	0,6-0,8	2,2—2,6	0,5-0,7	До 0,15	До 0,15	—	До 0,08	—
Табл. 75 (продолжение)
I Назначение отливок	i	Толщина стенок мм	С - ОО	с св	Si	Мп ।	р	S	", (	Сг	Мо
Тормозные барабаны, диски сцепления	9—25	3,0—3,4	0,5—0,7	1,8—2,2	0,6—0,8	До 0,2	До0, 13	До 0,5	0,3	До 0,75
Цилиндры и крышки па- ровых машин, компрес- соров и насосов	5'1—100 15—35	2,9-3,1 3,1—3,3	0,6-0,3 0,7—0,8	1,4—1,6 1,6—1,8	0,8—1,0 0,5—0,7	До 0,2 » 0,12	До 0,12 0,12	1,25—1,5 1,0—1,25	0,5	0,4
Корпусы насосов и ги- дропрессов	40—70	2,9—3,1	0,7—0,8	1,2—1,5	0,6—0,8	До 0,15	До 0,1	До 1,5	—	—-
Водопроводные трубы	До 25	3,4—3,6	0,3—0,4	1,6—2,5	0,5-0,7	0,6—0,8	До 0,09	—	—	—
Антифрикционные отлив- ки (подшипники, втул- ки) для легких условий работы	15-30	3,4—3,6	0,6—0,8	2,0—2,4	0,6—0,8	0,15—0,25	До 0,12	0,3—0,6	0,4—0,6	Си 0,4-—0,55
Штампы для холодной высадки	50-250	2,8—3,1	0,5—0,6	1,25-1,5	0,6—0,8	До 0,2	До 0, 1.	0,5—2,0	0,5—0,6	—
Изложницы для слит- ков* весом, тс. 10		 более 10 до 30 ... более 30 	 Поддоны и подставки к изложницам .....	—	3,2—3,8 3,2—3,8 3,2—3,8 3,2—3,8	0,2 0,2 0,2 0,2	1,6—2,2 1,3—2,0 1,0—1,7 1,2—2,0	0,5—0,8 0,6—0,9 0,6—1,1 0,6—1,0	До 0,2 » 0,18 » 0,15 » 0,25	До 0, 11 » 0, 10 » 0,08 » 0, 12	—	—	—
* При подборе состава чугуна руководствоваться ТУ 272 (см. стр. 24б)
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 191
В качестве модификаторов применяют силикокальний (ГОСТ 4762—49),
высокопроцентный ферросилиций разных марок (см. приложение 2), алюми-
ний вторичный и первичный и лигатуры из ферросилиция и алюминия.
Состав лигатур устанавливают в зависимости от наличия материалов,
с расчетом получить возможно более высокое содержание кремния и алю-
миния и низкое содержание железа. Иными словами, лучше брать высоко-
процентный ферросилиций (Си75 или Си90) и добавлять к нему вторичный
алюминий, причем количество алюминия, присаживаемого в чугун для моди-
фицирования, не должно превышать 0,1%.
Модификаторы можно оценивать по их графитизирующей способности:
сипикокальций..........................•............ 1
лигатура из двух частей 90%-ного "ферросилиция и одной
части алюминия...................•................•	. . 0,9
лигатура из двух частей 75%-ного ферросилиция и одной
части алюминия..........................................0,8
лигатура из двух частей 45%-ного ферросилиция и одной
части алюминия . .......................................0,6
ферросилиций 90%-ный ..................................0,9
ферросилиций 75%-ный...................................0,7
ферросилиций 45%-ный.................................0,4
Количество вводимого модификатора зависит от химического состава:
чугуна, толщины и конфигурации отливаемых деталей, материала формы,
степени окисленности и насыщенности чугуна газами, а также от величины
графитизирующей способности модификатора. Поэтому дозирование моди-
фицирующих добавок уточняют опытным путем.
Ориентировочно количество присадки можно установить следующее:
силикокальция — 0,5%, высококачественного ферросилиция до 0,3% от веса
расплавленного чугуна.
Модификатор нужно вводить в ковш ве время наполнения его чугуном
под струю металла.
Чем горячее чугун, тем лучше усваивается модификатор, поэтому тем-
пература выпускаемого чугуна должна быть возможно более высокой и во
всяком случае не ниже 1360—1400° С.
Устанавливая химический состав чугуна для модифицирования, опреде-
ляют сначала в зависимости от толщины стенки сумму углерод плюс крем-
ний, после чего уточняют содержание каждого из этих элементов в отдель-
ности.
Сумму углерода и кремния определяют по заштрихованной площади
диаграммы Какурина [15], приведенной на рис. 54.
Содержание каждого элемента в отдельности определяется в зависи-
мости от возможностей получения низкоуглеродистых чугунов в плавильном
агрегате.
Необходимо отметить, что при плавке чугуна для модифицирования в
пламенной печи можно получить без особого труда малоуглеродистый чугун.
В вагранке же получение чугуна с низким содержанием углерода (ниже
3%) связано с введением в шихту большего количества стального скрапа или
с применением особых мероприятий по предотвращению науглероживания
чугуна (силикатная колоша, поднятие пода до уровня фурм и т. п.), что
значительно усложняет технологию плавильного процесса.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ОТЛИВКИ ИЗ СЕРОГО ЧУГУНА
(по ГОСТ 1412—54)
ГОСТ 1412—54 распространяется на отливки из серого чугуна (в том
числе и модифицированного) с пластинчатым графитом. Дополнительные
требования к отдельным видам отливок из серого чугуна, не оговоренные
192
Сталь и чугун как. материал для оборудования
ГОСТ 1412—54, устанавливаются соответствующими стандартами, а при
их отсутствии — техническими условиями заказа.
Установленные ГОСТ 1412—54 технические условия, правила приемки,
методы испытаний и требования к маркировке приводятся ниже.
1.	Марки чугуна и механические свойства должны соответствовать тре-
бованиям табл. 76.
2.	Форма и размеры отливок должны соответствовать принятым к испол-
нению чертежам.
3.	Припуски на механическую обработку, а также предельные отклоне-
ния по размерам и весу должны соответствовать ГОСТ 1855—45.
4.	Обязательными характеристиками для отливок всех марок, указан-
ных в табл. 76 (кроме марки СЧОО), является предел прочности при изгибе
с определением стрелы прогиба или предел прочности при растяжении. Вид
испытания устанавливается техническими условиями заказа.
5.	Отклонение по показателям твердости при удовлетворительных ре-
зультатах механических испытаний и обрабатываемости основанием для
забракования отливок служить не может, за исключением случаев, особо
оговоренных в технических условиях заказа, в которых устанавливаются
показатели твердости применительно к условиям работы деталей.
6.	К отливкам из серого чугуна заказчиком могут быть предъявлены
требования по структуре и по химическому составу, определяемые их
эксплуатационным назначением и оговариваемые в технических условиях
заказа.
7.	В соответствии с требованиями технических условий заказа отливки
подвергаются термической или другим видам обработки для снятия внут-
ренних напряжений и улучшения отдельных свойств. В этом случае требо-
вания, предусмотренные в табл. 76, относятся к отливкам после соответ-
ствующих видов обработки.
Таблица 76
Механические свойства отливок из серого чугуна
Марка чмгуна	%		Стрела прогиба, мм, при изгибе при рас- стоянии между опо- рами		Твердость
	кГ }мм2		600 мм	300 мм	
		не	менее		
СЧ 00	Испытания не производятся				
СЧ 12-28	12-	28	6	2	143—229
СЧ 15-32	15	32	8	2,5	163—229
СЧ 18-36	18	36	8	2,5	170—229
СЧ 21-40	21	40			170—241
СЧ 24-44	24	44			170—241
СЧ 28-48	28	48			170—241
СЧ 32-52	32	52		О	187—255
СЧ 35-56	35	56			197—269
СЧ 38-60	38	60			207—269
Примечания: 1. Чугун марок СЧ 28-48, СЧ 32-52, СЧ35-56
и СЧ 38-6 0 получается методом модифицирования графитизирую-
щими присадками, если техническими условиями заказа не оюво-
рена другая технология. 2. В случае необходимости модифицирова-
ние других марок чугуна, указанных в табл. 76, оговаривается в
технических условиях заказа.
8.	Отливки должны быть освобождены от стержней, очищены от формо-
вочной земли и пригара. Заливы, наросты и ужимины должны быть обруб-
лены или зачищены абразивом.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 193
Отливки не должны иметь дефектов, снижающих их прочность или ухуд-
шающих их товарный вид.
Метод исправления дефектов должен гарантировать полноценность
исправленных отливок в условиях их эксплуатации и удовлетворение требо-
ваний, предъявляемых к внешнему виду отливок.
Размеры и вид допускаемых к исправлению дефектов и способы их
исправления предусматриваются техническими условиями заказа.
9.	Готовые отливки должны быть приняты отделом технического кон-
троля завода-изготовителя. Завод-изготовитель должен гарантировать соот-
ветствие всех выпускаемых отливок требованиям ГОСТ.
10.	Каждая отлнвка должна подвергаться проверке по внешнему виду.
Порядок проверки веса, размеров и твердости отливок устанавливается
техническими условиями заказа, а при их отсутствии — заводом-постав-
щиком.
11.	Проверка механических свойств и химического состава производится
от каждой отливки или от партии отливок.
Партия составляется из отливок чугуна одной марки, полученных
в условиях установившегося технологического процесса производства отли-
вок. Порядок группирования отливок в партию устанавливается техниче-
скими условиями заказа, а при их отсутствии — заводом-поставщиком.
12.	Образцы для испытания на изгиб отливаются отдельно от отливок
в соответствии с ГОСТ 2055—43 (см. стр. 27).
Образцы для испытания на растяжение изготовляются из отдельно
отлитых цилиндрических заготовок диаметром 30 мм.
Для отливок с преобладающей (расчетной) толщиной стенки более
50 мм, а также для отливок всех сечений из чугуна марок СЧ 32-52,
СЧ 35-56 и СЧ 38-60 для испытания на растяжение, наряду с заготовками
диаметром 30 мм, допускаются также заготовки диаметром 50 мм. В этом
случае диаметр заготовки (50 мм) должен быть указан в сертификате, со-
провождающем данную партию отливок.
Для тонкостенных отливок (с толщиной стенки менее Юл1лг) допускается
применение отдельно отлитых образцов, форма и размеры которых устанав-
ливаются техническими условиями заказа.
Допускается применение образцов, вырезанных из специальных подли-
вов к отливке или непосредственно из отливок. Размеры приливов и их
расположение в форме по отношению к отливке, а также места вырезки
образцов из приливов или непосредственно из отливок определяются техни-
ческими условиями заказа.
Способ получения заготовок для разрывных образцов (отдельно отли-
тых заготовок, заготовок из приливных проб или вырезанных непосредственно
из отливок) определяется техническими условиями заказа.
Допускается определение механических свойств отливок методом нспы
тания давлением в клиньях по ГОСТ 2861—45.
13.	Геометрическая ось образцов для испытания на растяжение, изго-
товленных из цилиндрических заготовок диаметром более 40 мм, должна
отстоять от оси заготовок на расстоянии '/а радиуса заготовки.
14.	Отдельно отливаемые заготовки заливаются в сухую или сырую
земляную форму.
Для отливок, получаемых в металлических формах, образцы для меха-
нических испытаний вырезаются из готовых отливок.
15.	Если отливки проходят термообработку, заготовки должны прохо-
дить термообработку совместно с отливками данной партии.
16.	Испытание на изгиб или растяжение должно производиться на трех
образцах от партии. Отливки партии считаются годными, если соответ-
ствующее испытание выдержали два образца. Порядок и способы повторных
механических испытаний, в случае неудовлетворительных результатов пер-
вого испытания, устанавливаются техническими условиями заказа.
13 п. Г. Львовский
194
Сталь и чугун как материал для оборудования
Результаты испытаний образцов, имеющих пороки, связанные с усло-
виями их отливкн (раковины, посторонние включения, трещины и др.) или
с условиями механической обработки, в расчет не принимаются, и эти
образцы заменяются новыми из числа запасных от той же плавки.
17.	Испытание на растяжение производится по ГОСТ 1497—61 иа об-
разцах диаметром 10 или 15 мм с пятикратной расчетной длиной.
При повторных испытаниях допускается с согласия потребителя испыта-
ние разрывных образцов другого диаметра в соответствии с ГОСТ 1497—61
(см. стр. 17).
18.	Химический анализ металла отливок производится по ГОСТ 2331—43;
порядок отбора проб на определение химического состава устанавливается
техническими условиями, а при их отсутствии — заводом-поставщиком. До-
пускается применение спектрального анализа для определения отдельных
элементов.
19.	Испытание иа изгиб и иа твердость производится по ГОСТ 2055—43
(см. стр. 27).
Места определения твердости иа отливках указываются Тна чертежах
или в технических, условиях заказа.
При невозможности определения твердости отливок по ГОСТ 2055—43
допускается применение других способов определения твердости, оговари-
ваемых в технических условиях заказа.
20.	Принятые отливки должны иметь на необрабатываемой поверхности
маркировку в соответствии с требованиями чертежа. Знаки маркировки могут
быть литыми, набивными или нанесенными несмываемой краской.
21.	Каждая партия отливок должна сопровождаться сертификатом,
удостоверяющим соответствие отливок требованиям ГОСТ 1412—54 и вклю-
чающим:
а)	наименование ведомства, в систему которого входит предприятие,
изготовляющее продукцию;
б)	наименование предприятия, его местонахождение или почтовый
адрес;
в)	иомер плавки или партии;
г)	марку чугуна;
д)	результаты механических испытаний (если их представление огово-
рено техническими условиями заказа);
е)	номер чертежа и детали;
.ж) иомер ГОСТ.
Таблица 77
Данные об измеиеиии предела прочности и твердости отливок
из серого модифицированного чугуна в зависимости от диаметра заготовок
Марка чугуна	Диаметр заготовки, мм							
	30		50		100		200	
	’в кГ/ мм2	1 | НВ	% кГ}мм-	НВ	% кГ/ мм2	НВ	3g кГ)ммг	НВ
СЧ 24-44	24	187—217	23	187—217	22	163—207	20	143-187
СЧ 28-48	28	170—241	27	170—241	26	170—229	25	170—217
СЧ 32-52	32	170—241	30	170—241	28	170—229	26	170—229
СЧ 35-56	35	197—255	34	197—255	30	197—255	26	197—241
СЧ 38-60	38	197—255	36	197—255	32	197—255	27	197—255
Примечания: 1. Значения, приведенные в таблице для заготовок диаметром
100 и 200 мм, получены при испытании образцов, вырезанных на расстоянии 1/3 радиуса
от периферии заготовки.
2. Данные, указанные в таблице, не являются обязательными и должны рассматри-
ваться как ориентировочные.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 195
В сертификате также должны быть указаны результаты специальных
испытаний, если они оговорены в технических условиях заказа. -
При выборе марки чугуна следует иметь в виду, что с уменьшением
скорости охлаждения отливок с увеличением толщины их стенок и веса
механические свойства чугуна понижаются. Примерное представление об
изменении предела прочности при растяжении и твердости в зависимости
от диаметра цилиндрических заготовок из модифицированного чугуна дает-
ся в табл. 77.
ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ (ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН)
Перлитная структура металлической основы железоуглеродистых спла-
вов, какими являются сталь и чугун, дает возможность иметь в сталях
Рис. 55. Структура чугуна с шаровидным гра-
фитом.
предел прочности до 80 кГ/мм2. В серых чугунах же, вследствие влияния
графита, даже при модифицировании, с большим трудом достигается предел
прочности до 38—40 кГ/мм2.
В настоящее время советскими специалистами разработана и освоена
в промышленных условиях технология получения чугуна с высокими меха-
ническими свойствами, называемого высокопрочным чугуном [16, 17, 18].
Структура высокопрочного чугуна состоит из перлитной металлической
основы, свободного феррита и шаровидного графита (рис. 55). При содер-
жании фосфора более 0,1% отмечаются включения фосфидной, эвтектики.
Свободный феррит в структуре сверхпрочного чугуна, как это видно из
рис. 55, встречается главным образом в виде ферритных оторочек вокруг
выделений графита.
Содержание кремния во всех чугунах, в том числе высокопрочных, регу-
лируется в зависимости от сечения отливки (табл. 78). В высокопрочном
чугуне при повышенном (по отношению к данному сечеиию) содержании
кремния наблюдаются включения свободного феррита, ие связанные с гра-
фитом. При значительном количестве таких включений прочность чугуна
снижается.
Механические свойства высокопрочного чугуна без термообработки
следующие: предел прочности при растяжении ав = 40-j-65 кГ/мм2, предел
прочности при изгибе о” =70-? НО кГ/.мл2, удлинение при растяжении
13*
Сталь и чугун как материал для оборудования
;> == 1,5 -j-12%, предел усталости гладкого образца при изгибе — 15 4~
%25 кГ/мм2, твердость от 156 до 285 НВ. Испытание на ударную вязкость
чает показатели ак= 1,5 4- 3,5 кГм[см?.
Таблица 78
Химический состав чугунных отливок с шаровидным графитом [7’
( рекомендуемый)
В исходном чугуне
После присадки
Присадки, % от
веса жидкого
металла
Толщина
стенки
с.швки
.ИЛ!
Mg I FeSI
i
(о 10	3,4	2.6—3,1	0,4	0,14	0,1	3,0—3,2	0,03	0,05—0, 12	0,3—0,5	0,8—1,0
1—30	3,4	2,4—2,8	0,6	0, 14	0,1	2,8—3,2	0,03	0,05—0,12	0,5—0,8	0,8—1,0
>—75	3,2	2.2—2,6	0,6	0, 14	0, 1	2,6—3,0	0,03	0,05—0, 12	0,7—0,9	0,8—1,0
7—100	3,0	2,0—2,4	0,6	0, 14	о, 1	2,4—2,8	0,03	0,05—0,12	0,7—0,9	0,8—1,0
Как отмечено выше, особенностью структуры высокопрочного чугуна,
бусловливающей приведенные механические свойства, является шаровид-
ная структура графита, полученная в чугуне непосредственно в литом со-
гоянии (без термообработки). Эта форма резко отличается от пластинчатой
юрмы включений графита в обычных чугунах (рис. 52) и сходна с формой
включений углерода отжига в ковких чугунах (рис. 51, а).
Излом деталей из высокопрочного чугуна резко отличается от излома
бычного серого чугуна: мелкое зерно излома и светло-серый цвет его гораз-
, о больше напоминают сталь, чем чугун.
Шаровидная структура графита в высокопрочном чугуне получается за
1ет обработки жидкого чугуна в ковше магнием. Количество вводимого
. чугун магния изменяется от 0,3 до 1,0%, причем чем толще сечение
иливки, тем больше вводится магния (табл. 78).
Однако магний обладает и отбеливающими свойствами, регулирование
лияния которых в практических условиях представляет известные трудно-
ги. Для предотвращения отбела жидкий чугун вслед за обработкой его
ковше магнием обрабатывают ферросилицием, как модификатором. Ферро-
илиций, как и магний, вводят непосредственно в жидкий чугуи (табл. 78).
Процесс введения магния и ферросилиция в жидкий металл прост и
езопасен. Однако при введении магния необходимо применять некоторые
г еры предосторожности, так как при этом выделяется большое количество
азов с одновременным резким световым излучением и некоторым выплес-
киванием металла.
Ковш при введении магния рекомендуется закрыть крышкой, имеющей
гверстие для введения магния и трубу (высотой до 1 м) для выхода газов
;рис. 56). Магний закладывают в футляры, изготовленные из 3—8-мм листо-
вой стали в виде трубки, длиной 100—250 мм с приваренными к ним
I онышками. В стенках футляра делают отверстия диаметром около 15 мм
в виде сетки), через которые магний после введения патрона в металл
 гагирует с массой металла. Футляр приваривают к штанге диаметром
’J—25 31.4 (в зависимости от объема массы металла). Ковшевой, вводящий
• ;агний, стоит за щитом, в стенке которого имеется отверстие с заслонкой,
ерез которое вводится штанга с футляром магния. После присадки магния
лодят как модификатор ферросилиций (табл. 78). Ферросилиций дробят
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых, в оборудовании 19.
в порошок и просеивают через сито с ячейками 1 —1,5 мль Вводить ег •
в металл можно двумя методами: а) для крупных деталей — в литииковуг
воронку иа струю металла в момент заливки деталей; б) для средних и мел-
ких деталей—в ковш с расплавленным металлом (при помощи приваре?
ных к стальному шесту футляров, изготовленных из листовой стали толщ:
ной 0,3—0,4 мм).
Такой метод введения магния и ферросилиция прост, доступен каждом-
литейному цеху и продолжительное время, более полутора лет, применялся
автором для отливки крупных деталей.
Все методы введения магния в жидкий чугун направлены на то, чтоб:/
предотвратить всплывание на поверхность кусков магния в период их ра< -
плавления и обеспечить при этом некоторое перемешивание чугуна.
При неправильном введении присадок магний полностью угорает, г-'
давая эффекта сфероидации графита.
При введении Магния в ковше происходит кипение металла, поэтому, ь
избежание выплескивания чугуна из ковша, последние не следует заполнят!
более, чем на 0,7—0,8 высоты их. Крышка ковша должна быть плотнЗзакры-
вающейся; после установки крышки, щели между нею и стенками ковш;,
следует обмазывать глиной.
Газы, выходящие из трубы на крышке (рис. 56). рекомендуется пр?
помощи специальной отводящей трубы, соединяющей трубу на крыши;
с атмосферой, выводить в атмосферу.
Исходный чугун, применяемый для обработки магнием, должен в перво,-,
введения магния иметь температуру 1300—1350° С, так как при введении
присадок на расплавление и испарение их расходуется значительное количе
ство тепла. Однако введение присадок при температуре выше 1350’0 прив< -
дит к большому угару магния.
Механизированный способ введения магния применяется при обработка
жидкого чугуна в ковшах большой емкости. Схема установки (191 для мехг
низированного введения магния показана на рис. 57. Ковш / закрываете
чугунной крышкой 2 толщиной 80—100 мм. Крышка имеет два отверстия:
одно диаметром 200—350 мм. служащее для ввода магния, и другое диаме:
ром 250—400 мм. служащее для вывода из ковша газов. Внутренняя част 
крышки покрывается слоем огнеупорной массы толщиной 20—50 мм. чт<
предохраняет ее от сильного нагревания и разрушения. Для устранения вое
можных выбросов жидкого металла из ковша крышка должна плотно прил;
гать к верхнему торцу ковша.
Отверстие для выхода газов из ковша соединяется газопроводом 9
с трубой 10. Плотность соединения газопровода с отверстием в крышк»'
ковша обеспечивается песочным затвором 8.
Магний помещают в цилиндрический футляр 3, соединенный посре; -
ством штаиги 4 с грузом 5.
Футляры изготовляют из листовой стали толщиной 3—10 мм в завис?
мости от емкости ковша. Для выхода паров магния в стейках футлярсг
делаются отверстия диаметром 10—20 лш в шахматном порядке через каж-
дые 70—100 леи. Штанги изготовляются из стали диаметром 90—50 мм.
Вес груза 5 подбирается так, чтобы с его помощью футляры, наполнен-
ные магнием, погружались в металл вертикально; практически груз должен
быть в 15—20 раз тяжелее веса магния в футляре. Чугунная предохрани
тельная шайба 6 надевается на штангу и покоится на футляре; толщина
шайбы 35—40 мл:.
Ковш закрывается крышкой 2 после наполнения его металлом и удале-
ния шлака. Перед введением магния отверстие крышки 2 соединяется с газг -
проводом 9.
Груз вместе со смонтированным на нем футляром и предохранительной
шайбой берется краном за ухо 7 и футляр с магнием через отверстие
в крышке опускается ко дну ковша.
198
Сталь и чугун как материал для оборудования
Когда футляр опустится в ковш на уровень крышки, шайба б перекроет
отверстие. Опускаине футляра производится до тех пор, пока груз 5 ие
ляжет на предохранительную шайбу.
'	Рис. 56. Схема немеханизированного процесса
введения магния в жидкий металл:
1 — предохранительный щит; 2 — ковш с металлом; 3 — фут-
ляр с магнием; 4 — крышка ковша; 5 — шайба; 6 — газопровод.
После прекращения испарения и горения магния груз с футляром под-
нимают вверх, соединительное колено и крышку снимают.
Шлак с поверхности металла в ковше тщательно удаляют и чугун по-
дают для заливки форм.
Период времени от начала погружения в чугун футляра с магнием до
заливки форм составляет 5—10 мин.
Подъем н опускание производится любым грузоподъемным приспособле-
нием, в частности кранами, обслуживающими разливку металла.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 199
Высокопрочный чугун, нашедший широкое применение в отечественном
машиностроении, должен применяться на металлургических заводах при
Рис. 57. Схема установки для механизированного
введения магния в жидкий металл.
изготовлении запасных частей и сменного оборудования (деталей машин,
шпиндельных муфт, станин и np.J.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ОТЛИВКИ
ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА (по ГОСТ 7293-54)
ГОСТ 7293—54 распространяется на отливки конструкционного назначе-
ния из чугуна с шаровидным графитом развесом до 10 тс. Марки чугуна
и механические свойства отливок приведены в табл. 79.
Установленные ГОСТ 7293—54 технические условия, правила приемки,
методы испытаний и требования к маркировке приводятся ниже.
1.	Для отливок всех марок чугуна обязательными характеристиками
являются предел прочности и относительное удлинение при растяжении.
В соответствии с техническими условиями заказа производится опреде-
ление условного предела текучести при растяжении или других показателей
механических свойств.
2.	Испытание механических свойств должно производиться на трех
образцах от партии. Отливки партии считаются годными, если соответствую-
щие испытания выдержали два образца. Порядок и способы повторных
механических испытаний в случае неудовлетворительных результатов первого
испытания устанавливаются техническими условиями заказа. Результаты
испытаний образцов, имеющих пороки, связанные с условиями их отливки
(раковины, посторонние включения, трещины и др.) или с условиями меха-
нической обработки, в расчет не принимаются и эти образцы заменяются
новыми из числа запасных из той же плавки.
3.	Отклонение по показателям твердости при удовлетворительных ре-
зультатах механических испытаний, структуры и обрабатываемости основа-
200
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 79
Механические свойства отливок из высокопрочного чугуна
по ГОСТ 7293—54
Марка чугуна	’в кГ/мм2	Условный пре- дел текучести при растяже- ПИИ %.2 кГ/мм2	%	Ударная вязкость кГм!см2	Твердость Hti
	не менее				
ВЧ 45-0	45	36	-		187—255
ВЧ 50-1,5	50	38	1,5 2,0	1,5	187—255
ВЧ 60-2	60	42		1,5	197—269
ВЧ 45-5	45	33	5,0	2,0	170—207
ВЧ 40-l(i	40	30	10	3,0	156—197
Примечание. Испытание иа ударную вязкость производится на образцах
без надреза, для чугуна марки ВЧ 40-10 на образцах размером 10X10X55 мм, а
для остальных марок — размером 20X20X 120 мм. Испытание производится мето-
дами ГОСТ 9454—60 (см. стр. 27): по соглашению сторон для чугуна марки
ВЧ 45-5 определение - ударной вязкости может быть произведено на образцах
10X10X55 -им 'без надреза).
нием для забраковки отливок служить не может, за исключением случаев,
особо оговоренных в технических условиях заказа.
Химический состав чугуна в отливках браковочным признаком ие явля-
ется, за исключением случаев, когда химический состав оговорен как обяза-
тельный в технических условиях заказа.
4.	Включения графита в структуре чугуна должны быть шаровидной
формы. Отступление от правильной шаровидной формы включений графита
при удовлетворительных механических свойствах браковочным признаком
не является.
В зависимости от условий эксплуатации отливок к структуре металли-
ческой основы могут быть предъявлены дополнительные требования, огово-
ренные техническими условиями заказа.
5.	Механические свойства и структура чугуна в соответствии с табл. 79
и другими требованиями ГОСТ 7293—54 обеспечиваются либо в литом
состоянии, либо путем термообработки.
Отливки, за исключением имеющих наиболее простые конфигурации,
должны поставляться после снятия напряжений.
6.	Механические свойства металла отливок определяются на образцах,
вырезанных из отдельно отлитых трефовидных проб (заготовок) в Соответ-
ствии с рис. 58. Размеры этих проб (заготовок) в зависимости от толщины
стенок отливок приведены в табл. 80.
Таблица 80
Размеры заготовок
для определения механических свойств, мм
(к рис. 58)
Диаметр заготовки	R	а	D	d	
30	15	30	но	90	150
50	25	45	160	140	175
Примечание. Заготовки диаметром 30 мм примени-
юте я для отливок с толщиной стенки до 50 мм, диаметром
50 мч- с толщиной стенки более 50 мм.
Характеристика марок стали и чугуна, применяемых в оборудовании 201
Для тонкостенных отливок с толщиной стенки до 10 мм допускается
применение отдельно отлитых образцов, форма и размеры которых устанав-
ливаются техническими условиями заказа.
Допускается применение образцов, вырезанных из клиновидных проб
и из специальных приливов к отливке или непосредственно из отливки.
Размеры клиновидных проб, приливов и распо-
ложение последних в форме по отношению к отлив-
ке, а также места вырезки образцов из приливов
или непосредственно из отливок определяются тех-
ническими условиями заказа.
7.	Отдельно отлитые пробы (заготовки) зали-
ваются в сухую или сырую земляную форму.
Порядок отбора проб для определения механи-
ческих свойств изделий, отливаемых в литейные
формы, изготовляемые по специальными технологи-
ческим процессам (металлические формы, центро-
бежные отливки и др.), оговариваются в техниче-
ских условиях заказа.
8.	Отбор образцов для определения структуры и
оценка ее производится в соответствии с дополни-
тельными техническими условиями.
9.	Припуски на механическую обработку, а так-
же на предельные отклонения по размерам и весу
отливок должны соответствовать ГОСТ 2009—55.
10.	В части ряда других требований (метод ис-
правления дефектов, отбор проб для химанализа
и т. д.) отливки из высокопрочного чугуна по ГОСТ
7293—54 должны соответствовать тем же требова-
ниям, что и отливки из серого чугуна по ГОСТ
1412—54, а именно пп. 2, 8, 9, 10, 11, 15, 17, 18,
19, 20, 21, приведенным в подразделе «Отливки из
серого чугуна по ГОСТ 1412—54» (стр. 191).
При этом необходимо иметь в виду, что для
высокопрочного чугуна:
1. Испытание на изгиб не производится, в связи
с чем п. 19 относится только к определению твер-
дости.
2. Испытание на растяжение производится па
образцах диаметром 10 леи, а для серого чугуна
диаметром 10 и 15 леи, что необходимо учитывать
заготойки
Рис. 58. Трефо-
вая проба вы-
резки образцов
для испытания от-
ливок высокопроч-
ного чугуна.
при руководстве п. 17.
3. В сертификате должны быть указаны результаты механических испы-
таний, что соответственно вносит для высокопрочного чугуна коррективе
п. 21, д.
МАРКИ КОВКОГО ЧУГУНА В ОТЛИВКАХ (по ГОСТ 1215—59)
ГОСТ 1215—59 распространяется на отливки из ковкого чугуна, изго-
товленные из белого чугуна и подвергнутые термической обработке с целью
придания им необходимых механических свойств и получения структуры
после отжига, состоящей из феррита и перлита (в различных соотношениях)
и углерода отжига.
В зависимости от величины предела прочности при разрыве и относи-
тельного удлинения ковкий чугун для поставляемых отливок распределяется
на марки КЧ 30-6, КЧ 33-8, КЧ 35-10, КЧ 37-12. КЧ 45-6, КЧ 50-4, КЧ 56-4,
КЧ 60-3 и КЧ 63-2 в соответствии с табл. 81.
202
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 81
Механические своойства ковкого чугуна
Мапки ковкого чугуна	% кГ[мм*	8. %	Твердость НВ
	нс &	юнее	
КЧ 30-6	30	6	163
КЧ 33-8	33	8	163
КЧ 35-10	35	10	163
КЧ 37-12	37	12	163
КЧ 45-6	45	6	241
КЧ 50-4	50	4	241
КЧ 56-4	56	4	269
КЧ 60-3	60	3	269
КЧ 63-2	63	2	269
Примечание. Для марки КЧ 45-6 с согласия заказ-
чика допускается понижение относительного удлинения
ДО 3%.
ПРИЛОЖЕНИЕ
МАРКИ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЕРВИЧНЫХ ЧУГУНОВ и ФЕРРОСПЛАВОВ
Таблица 1
Чугун литейный коксовый (по ГОСТ 4832—58)
Марка чугуна и класс по фосфору	Химический состав чугуна, %								
	С	Si	Мп			р	S		
			I груп- па	И группа	Ш группа		I категория	П категория	Ш категория
Класс А. Гематит (мало-								Не более	
фосфористый):									
лко		3,5—4,0	3,26—3,75)					0,02	0,03	0,04
ЛК1 		3,6—4,1	2,76—3,25					0,02	0,03	0,04
ЛК2 		3,7—4,2	2,26—2,75	До 0,50	0,51—0,90	0,91—1,30	Не более Л 1Л	0,03	0,04	0,05
Л КЗ 		3,8—4,3	1,76—2,25					0,03	0,04	0,05
ЛК4 		3,9—4,4	1,26—1,75					0,04	0,05	0,06
ЛК5		4,0-4,5	0,75—1,25					0,05	0,06	0,07
Класс Б. Обычный:									
ЛКО 		3,5—4,0	3,26—3,75					0,02	0,03	0,04
ЛК1 		3,6—4, 1	2,76—3,25					0,02	0,03	0,04
ЛК2 		3,7—4,2	2,26—2,75	До 0,50	0,51-0,90	0,91—1,30	0,11—0,30	0,03	0,04	0,05
Л КЗ 		3,8—4,3	1,76—2,25					0,03	0,04	0,05
ЛК4 		3,9—4,4	1,26—1,75					0,04	0,05	0,06
ЛК5 		4,0—4,5	0,75—1,25					0,05	0,06	0,07
Табл. 1 (окончание)
Химический состав чугуна, %
Марка чугуна и класс по фосфору		с	Si	Мп			р	S		
				I груп- па	। 11 группа	| III группа		I категория	t II категория	III категория
Класс	В. Фосфористый:									
л ко		3,5—4,0	3,26-3,75					0,02	0,03	0,04
ЛК1			3,6-4, 1	2,76—3,25					0,02	0,03	0,04
ЛК2 Л КЗ			3,7—4,2	2,26-2,75 1,76—2,25	До 0,50	0,51—0,90	0,91—1,30	0,31—0,70	0,03	0,04	0,05
			3,8—4,3						0,03	0,04	0,05
ЛК4			3,9—4,4	1,26—1,75					0,04	0,05	0,06
ЛК5			4,0—4,5	0,75—1,25.					0,05	0,06	0,07
Класс	Г. Фосфористый:									
ЛКО			3,5—4,0	3,26—3,75					0,02	0,03	0,04
ЛК1			3,6—4, 1	2,76—3,25				-	0,02	0,03	0,04
ЛК2 лкз			3,7—jj-,2 3,8—4,3	2,26—2,75 1,76—2,25	До 0,50	0,51—0,90	0,91—1,30	0,71—1,20	0,03	0,04	0,05
									0,03	0,04	0,05
ЛК4			3,9—4,4	1,26-1,75					0,04	0,05	0,06
ЛК5			4,0—4,5	0,75—1,25					0,05	0.06	0,07
Т а б :! и ц а
Чугун литейный специальный
Марка чугуна	*	Химический состав чугуна, %		
	Si	Мп	Р	|	S	|	Сг
			не более
	Чугун литейный специальный (по ГОСТ 4834—49)				
Для отливок ковкого чугуна коксовый					
КК		1,00—1,50	0,20—0,60	0, 10	0,03	0,04
Для отлнвок ковкого чугуна древесно- угольный:					
КД1		0,71-1,50	0,10—0,40	0,15	0,03	0,04
КД2		0,15—0,70	0, 10—0,30	0,15	0,03	0,04
Для валков прокатных станов, коксо- вый:					
ВК1		0,50—1,00	0,20-0,60	0,40	0,03	0,04
ВК2		0,10—0,50	0,20—0,60	0,40	0,03	0,04
Для валков прокатных станов, древесно- угольный:					
ВД1		0,81—1,30	0,20—0,80	0,40	0,06	0,04
ВД2		0,30—0,80	0,20—0,80	0,40	0,06	0,04
Табл. 2 (окончание)
Химический состав чугуна, %
Марка чугуна	Si	м I группа	п П группа	Р	I катего- рия не более	S II катего- рия	Сг	Ni
Чугун литейный древесноугольный (по ГОСТ 4833—49)
ЛД1	2,26—2,75	0,70—	1,20	0,30	0,02							
ЛД2	1,76-2,25	0,50—	1,00	0,30	0,03		.			
лдз	1,25—1,75	0,50-	-1,00	0,30	0,03	—		—	—
		Чугун литейный хромоникелевый				коксовый	халиловский	(по ЧМТУ 5003—55)	
		Не более					Класс А	Класс Б	Не менее
ЛХЧ1	2,76 и более	0,60	0,61—1,2	0,50	0,03	0,04	2,20—2,70	2,71-3,20	1,00
ЛХЧ2	2,26-2,75	0,60	0,61—1,2	0,50	0,03	0,04	2,20—2,70	2,71—3,20	1,00
ЛХЧЗ	1,76-2,25	0,60	0,61—1,2	0,50	0,04	0,05	2,20—2,70	2,71—3,20	1,00
ЛХЧ4	1,26—1,75	0,60	0,61—1,2	0,50	0,04	0,05	2,20—2,70	2,71—3,20	1,00
Чугун литейный хромоникелевый коксовый типа халиловского (по ЧМТУ 3432—53)
ХЧ1 ХЧ2 ХЧЗ ХЧ4	2,76 н более 2,26—2,75 1,76—2,25 1,25—1,75	Не более 1,00 1,00 1,00 1,00	0,30 0,30 0,30 0,30	0,03 0,03 0,04 0,04	0,04 0,04 0,05 0,05	Класс А 1,61—2,20 1,61—2,20 1,61-2,20 1,61—2,20	Класс Б 2,21—2,80 2,21—2,80 2,21—2,80 2,21—2,80	Класс В 2,81—3,80 2,81—3,80 2,81—3,80 2,81—3,80	0,60-1,00 0,60—1,00 0,60—1,00 0,60-1,00
П п и м е	чачяе, Дотус^а^гсл содержание никеля более |,0и%.								
Приложение
207
Таблица 3
Чугун передельный
Марка чугуна и класс по фосфору	Химический состав чугуна, %						
	Si	Мп		р	S, не более		
		I группа	(I группа		I кате - горня	II ка- тего- рия	III ка тего- рня
Чугун передельный коксовый (по ГОСТ 805—57)
Мартеновский чугун
				Не бо-			
Класс А				лее			
Ml 		0,76—1,25	До 1,0	1,01—1,75	0,15	0,03	0,05	0,07
М2 		До 0,75	» 1,0	1,01 — 1,75	0,15	0,03	0,05	0,07
Класс Б							
Ml 		0,76—1,25	» 1,0	1,01—1,75	0,20	0,03	0,05	0,07
М2 		До 0,75	» 1,0	1,01—1,75	0,20	0,03	0,05	0,07
Класс В							
Ml 		0,76-1.25	> 1,0	1,01—1,75	0,30	0,03	0,05	0,07
М2 		До 0,75	» 1,0	1,01—1,75	0,30	0,03	0,05	0,07
	Бессемеровский чугун						
Б1 		1,26—1,75	0,60—1,20	0,60—1,20	0,07			0,04	—
Б2 		1,70—1,25	0,50—0,80	0,50—0,80	0,07		0,06	— .
Т		0,20—0,60	0,80—1,30	0,80—1,30	1,6—2,0		0,08	
	Высококачественны			й чугун			
Класс А				Не более			
ПВК1 ....	1,26—1,75	До 1,0	1,01—1,75	0,020	0,015	0,020	0,025
ПВК2 ....	0,76—1,25	» 1,0	1,01-1,75	0,020	0,015	0,020	0,025
пвкз ....	До 0,75	» 1,0	1,01—1,75	0,020	0,015	0,020	0,025
Класс Б							
ПВК1 ....	1,26—1,75	До 1,0	1,01—1,75	0,025	0,015	0,020	0,025
ПВК2 ....	0,76—1,25	» 1,0	1,01—1,75	0,025	0,015	0,020	0,025
ПВКЗ ....	До 0,75	» 1,0	1,01—1,75	0,025	0,015	0,020	0,025
Класс В							
ПВК1 ....	1,26—1,75	> 1,0	1,01—1,75	0,030	0,015	0,020	0,025
ПВК2 ....	0,76-1,25	» 1,0	1,01—1,75	0,030	0,015	0,020	0,025
пвкз ....	До 0,75	» 1,0	1,01—1,75	0,030	0,015	0,020	0,025
Класс Г							
ПВК1 . . . .	1,26—1,75	> 1,0	1,01—1,75	0,045	0,015	0,020	0,025
ПВК2 . . . .	0,76—1,25	> 1,0	1,01—1,75	0,045	0,015	0,020	0,025
пвкз . . . .	До 0,75	> 1,0	1,01—1,75	0,045	0,015	0,020	0,025
Класс Д							
ПВК1 . . . .	1,26—1,75	» 1,0	1,01—1,75	0,060	0,015	0,020	0,025
ПВК2 . . . .	0,76—1,25	» 1,0	1,01—1,75	0,060	0,015	0,020	0,025
ПВКЗ . . . .	До 0,75	» 1-0	1,01—1,75	0,060	0,015	0,020	0,025
Примечание. Содержание марганца в чугунах марок Ml. М2, ПВК1. ПВК2 и
ПВКЗ более 1,75% не является браковочным признаком.
208
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 3 (окончание)
/Марка чугуна и класс по фосфору	Химический состав чугуна, %						
	Si	Мп		р	S, не более		
		I группа	Ц группа		I кате- гория	II ка- тего- рия	III ка- тего- рия
Чугун передельный древесноугольный {по ГОСТ 4831—49)
Класс А		Не менее 1,20 0,70		Не более 0,20 0,20	0,03 0,03	0,04 0,04
МД1	 МД2		0,76—1,25 0,15—0,75					
Класс Б						
МД1		0,76—1,25	1,20		0,30	0,03	0,04
МД2		0,15-0,75	0,70		0,30	0,03	0,04
Таблица 4
Ферросплавы доменные
Химический состав ферросплава, %
Марка ферросплава и класс j	| по фосфоре	‘	...	 ।	Si	|	Мп	Р | Я
	не более
Чугун зеркальный (по ГОСТ 5164—49)
341		Не более 2,00	20,10—25,00	0,22	0,03
342 		2,00	15,10—20,00	0,20	0,03
343 		2,00	10,00—15,00	0,18	0,03
Ферросилиций доменный (по ГОСТ 5163—49)
Си 15
Си 10
! 13,10 и
! лее
I 9.00-13,00 I
бо- ; Не более
3,00
3,00
0,20
0,20
0,04
0,04
оЗоеноваиных с тучаях
И □ и м е ч а а и е. По требованию потребителя в технически
соде -жаиие хрома н ферросилиция не должно превышать 0,15л».
Ферромарганец доменный (по ГОСТ 5165—49)
Мн5 . Мнб .	Группа А	j Не более . .	2,00 . .I 2,00	75,10 и бо- лее 70,00—75,00	0,35 0,35	0,03 0,03
Мнб .	Группа Б	. .	2,00	75,10 и .бо- лее	0,45	0,03
/Мнб .			. .	2,00	70,00—75,00	0,45	0,03
Львовский
Ферросплавы электротермические, металлотермические и легирующие металлы
Таблица 5
Вид ферросплава или ле- гирующего металла	Марка	Химический состав, %								Стандарт или технические ус- ловия
		Ведущий элемент	Примеси, ие более							
			с	Si	Мп	S	Р	А1	Прочие при- меси	
		Si							Сг	
Ферросилиций	Си90 Си75	87—95 74-80			0,5 0,7	0,04 0,04	0,04 0,05	—	0,2 0,5	ГОСТ 1415—49 То же
	Си75*	74—80	—		0.4	0,03	0,03	1,5	0,3	> »
	Си45	40—47	—		<>.8	0,04	0,05	—	0,5	» »
Ферромарганец:		Мп								
		не ме tee								
среднеуглеродистый	Мн1 Мн1*	80,0 80,0	1,0 1,0	2,0 1,5		0,03 0,03	0,30 0,20	—	—	ГОСТ 4755—49 То же
	Мн2	80,0	1,5	2,5		0,03	0,30	—-	—	» »
	Мн2*	80,0	1,5	2,0		0,03	0,20	—	—	» »
углеродистый	МнЗ МнЗ*	78,0 78,0	7,0 7,0	2,0 1,25		0,03 0,03	0,33 0,33	—	-—	ГОСТ 4755—49 То же
	Мн 4	76,0	7,0	2,		0,03	0,38	—	—	» »
Силикомарганец	Симн20	65,0	1,0	>20,0		—	0,1	—	—	ГОСТ 4756—49
	Симн17	65,0	1,75	17,0—19,9			0, 1	—	—	То же
	Симн14	60,0 Са Ca-f-Sl	2,5	14,0—16,9		—	0,2	—		» »
		не ме- не ме-								
		не? нее								
Силикокальций	КасиО	31	90	—		—	0,04	0,05	1,5		ГОСТ 4762-49
	Каси!	28	90	—			0,04	0,05	2,5	—	То же
	Цаси2	23	85	—			0,04	0,05	2	—	» »
Феррофосфор:	ФФЭ	Р								
		не менее								
для стали		20,0	'1	4,0-8,0	6,0	0,5	—	—	—	ТУ МХП 3825-53
для чугунного литья		20,0	—	8,0	6,0	0,5	—	—	—	То же
* Поставляется по технически обосноэанному требованию.
Вид ферросплава или легирующего металла	Марка	Ведущий элемент	
			
			С
Феррохром:		Сг	
безуглеродис-	X рОООО	не менее 65,0	не более 0,06
тый	XрОООо*	65,0	0,06
	X рООО	65,0	0,07—0, 10
	X рООО*	65,0	0,07-0, 10
	х р()о	60,0	0, 11—0, 15
	X D00*	60,0	0, 11—0,15
малоуглеродно	ХрО	60,0	0,16—0,25
тын	X рО1	60,0	0,26—0,50
среднеуглеро-	Хр 1	60,0	0,51—1,0
дистый	Хр2	60,0	1 ,1—2,0
	ХрЗ	60,0	2,1—4,0
улеродистый	X р4	65,0	4,1—6,5
	Хр-1*	65,0	4,1—6,5
	Хрб	65,0	6,6—8,0
Феррохром специ- ального назна- чения безугле-	Хрб*	65,0	6,6-8,0
	X рб!	70,0	не более 0,04
родистый	Хрб2	70,0	0,04
Феррохром специ- ального назна- чения азотиро- ванный	X рн 1	N не менее 70,0	0,9	0,05
* Поставляется по технически и5осчозан ному требованию,
Табл. 5 (окончание)
Химический состав, %									
	Примеси		не более						
	Si							Стандарт или	
Классы							Прочие	технические условия	
Низко крем- нистый	Средне - крем- нистый	Крем- нистый	Мн		р	А1	при- меси		
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 2,0 2,0 2,0 2,0	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 2,5 2,5 2,5 3,0 3,0 3,0 3,0	3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 5,0 5,0 5,0 5,0	1 1 1 1 i N 1 II 1 1 1 1 1	0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04	0,06 0,04 0,06 0,04 0,06 0,04 0,06 0,06 0,10 0,10 0,10 0,07 0,05 0,07 0,05	111 II u II 1 II 1 1 1	1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	ГОСТ 4757—49 То же » » » » » » ГОСТ*4757—49 То же » > » » » » » » » » » »	
0,8 1,0	—	—		0,03 0,03	0,02 0,03	0,6 0,7	--	»	» »
1,0	—			0,03	0,03	0,7	—	»	»
ГЛАВА VII
ПОЛОЖЕНИЯ И РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДАННЫЕ,
ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ И СООРУЖЕНИЙ
Применение определенных марок стали и чугуна в узлах и деталях
машин определяется следующими основными положениями: техническим
законодательством, ведомственными техническими условиями и инструкциями,
рекомендуемыми положениями н данными.
К техническому законодательству относятся положения, предусмотрен-
ные государственными стандартами и решениями Государственного Коми-
тета Совета Министров СССР по делам строительства, Госгортехнадзора
и др.
К ведомственным техническим условиям и инструкциям относятся поло-
жения, обязательные к выполнению в пределах данного министерства »
ведомства и могущие быть рекомендованными для других ведомств.
К рекомендуемым положениям и данным относятся материалы техни-
ческой и информационной литературы.
Необходимо отметить, *что часть государственных стандартов, как и от-
дельных положений в них, являются рекомендуемыми, о чем в этих случаях
делается оговорка. Если этой оговорки в стандарте нет, последний (ГОСТ
или ОСТ) является обязательным для всех ведомств.
ПОЛОЖЕНИЯ,
ПРЕДУСМОТРЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИМ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВОМ,
ПО ПРИМЕНЕНИЮ СТАЛИ И ЧУГУНА ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН,
ОБОРУДОВАНИЯ И СООРУЖЕНИЙ
Сталь и чугун для грузоподъемных машин и механизмов
Применение стали и чугуна для грузоподъемных машин и механизмов
определяется комплексом требований Госгортехнадзора СССР и Государ-
ственных стандартов и рекомендуемыми техническими положениями. При
этом следует иметь в виду, что Совет Министров СССР постановлением от
24 апреля 1958 г. ликвидировал Комитет Госгортехнадзора СССР; для уси-
ления контроля за безопасным ведением работ иа предприятиях созданы
комитеты Госгортехнадзора в РСФСР, УССР, БССР, Узбекской ССР, Казах-
ской ССР, Грузинской ССР, Азербайджанской ССР, а в других республи;
ках — соответствующие государственные инспекции.
Правила Госгортехнадзора СССР являются действующими до издания
соответствующих республиканских правил.
Требования Госгортехнадзора
Применение стали и чугуна для кранов, лебедок,
тележек, талей и вспомогательных грузозахватных
приспособлений регламентируется «Правилами устройства и безопас-
14*
212
Сталь и чугун как материал для оборудования
ной эксплуатации грузоподъемных кранов» *, утвержденными Госгортехнад-
зором СССР 5 июля 1956 г. [20]. Указанные «Правила» распространяются
на следующие грузоподъемные машины: краиы всех типов; грузовые элек-
трические тележки, передвигающиеся по надземным рельсовым путям
совместно с кабиной управления; электрические и ручные тали и лебедки,
предназначенные для подъема грузов и людей; экскаваторы, предназначен-
ные для работы с крюком или грейфером, в тех случаях, когда стрела,
крюк или грейфер подвешены с помощью каната; а также на вспомогатель-
ные грузозахватные приспособления (например палочные цепи и канаты,
траверсы, коромысла), подвешенные к захватному органу указанных машин.
Согласно ст. 28 «Правил», металлоконструкции грузоподъемных машин
и детали их механизмов (кроме случаев, указанных в ст. 29 «Правил»),
должны изготовляться из мартеновской стали. Марка и качество стали
(углеродистая обыкновенного качества, углеродистая повышенного качества
для мостостроения и низколегированная), а также вид плавки (кипящая
или спокойная) принимаются по государственным стандартам на изготов-
ление грузоподъемных машин, а для грузоподъемных машин, изготовление
которых не регламентировано указанными стандартами, — по техническим
условиям на проектирование и изготовление, утвержденным министерством
или ведомством, в систему которого входит проектирующая организация
Качество применяемого материала должно быть подтверждено серти-
фикатом завода — поставщика металла.
Согласно ст. 29 «Правил», чугунное литье не ниже марки СЧ 15-32 по
ГОСТ 1412—54 может применяться для изготовления:
а)	зубчатых, червячных и ходовых колес грузоподъемных машин с руч-
ным приводом;
б)	червячных колес грузоподъемных машин с машинным приводом,
предназначенных для легкого режима работы (см. табл. 359) при окружной
скорости червяка не более 1,5 м/сек-,
в)	червячных колес с ободом из бронзы, независимо от рода привода
и режима работы грузоподъемных машин;
г)	барабанов, корпусов редукторов и блоков.
Применение стали и чугуна для рельсо-канатных
подъемников (фуникулеров) регламентируется «Правилами** устрой-
ства, содержания и освидетельствования наклонных рельсо-канатных подъ-
емников (фуникулеров)», утвержденными Госгортехнадзором СССР 7 де-
кабря 1954 г. [20]. Фуникулерами считаются рельсо-канатные подъемники,
предназначенные для подъема и спуска людей или грузов и людей в ваго-
нах по наклонному рельсовому пути при помощи специального приводного
механизма, установленного вне вагонов.
Согласно ст. 11 «Правил», все элементы, узлы и детали фуникулеров
в отношении материалов, обработки, конструкции и прочности должны удов-
летворять соответствующим техническим условиям, общесоюзным нормам
и стандартам.
Согласно ст. 12 «Правил», все основные металлоконструкции фуникуле-
ров, непосредственно воспринимающие и передающие внешние нагрузки (на-
пример рамы вагонов, лебедок, конструкции, поддерживающие направляю-
щие и отклоняющие шкивы, и т. д.), должны быть изготовлены из марте-
новской стали марок Ст.З или Ст.4 спокойной плавки, удовлетворяющей
требованиям ГОСТ 380—60 как по механическим свойствам, так и по содер-
* «Правила» не распространяются на грузоподъемные машины, установленные на
морских и речных судах и иных плавучих сооружениях; на экскаваторы и другие
землеройные машины; на грузоподъемные машины специального назначения (например
напольные завалочные и посадочные машины, автопогрузчики и т. д.).
** «Правила» не распространяются на рудничные пассажирские наклонные подъем-
ники. скиповые подъемники, наклонные грузовые подъемники всех типов.
Применение сталей и чугунов
213
жанию углерода, серы и фосфора. Допускается изготовление металлокон-
струкций из стали других марок, по качеству не ниже указанных.
Металл, идущий на изготовление основных конструкций, работающих
й условиях температур ниже —20° С, независимо от способа соединений, а
также металл всех сварных конструкций независимо от температурных усло-
вий, в которых они работают, должен проверяться на ударную вязкость.
Значение ударной вязкости должно соответствовать ГОСТ 6713—53 (табл. 54).
Согласно ст. 13 «Правил», канатоведущий и противолежащий шкивы
и все зубчатые передачи приводного механизма должны быть стальными.
Зубцы передач должны быть обработаны.
Согласно ст. 14 «Правил», материал для изготовления колес и осей
вагонов фуникулеров должен отвечать требованиям к материалам, приме-
няемым для изготовления колес и осей пассажирских вагонов железнодо-
рожного транспорта (табл. 53).
Требования государственных стандартов
Основные элементы мостовых кранов, согласно ГОСТ
7131—54, который распространяется на мостовые крюковые электрические
и ручные краны общего назначения грузоподъемностью до 250 тс включи-
тельно, должны изготовляться из следующих материалов:
а)	мосты, рамы тележек, балансирные опоры, болты — из мартеновской
стали Ст.З по ГОСТ 380—60 или из низколегированной стали НЛ2 по
ГОСТ 5058—57;
б)	пастилы, лестницы, подставки, поддержки троллеев, кожухи и про-
чие нерасчетные элементы — из стали марок Ст.0—Ст.З по ГОСТ 380—60;
в)	подтележечные квадратные рельсы — из стали не ниже марки Ст.5
группы А по ГОСТ 380—60 с поверхностной твердостью не ниже 170 НВ-.
г)	заклепки — из стали не ниже марки Ст.2 по ГОСТ 499—41;
д)	блоки литые — из стали не ниже марки 25Л по ГОСТ 977—58,
штампованные—из стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60, чугун-
ные— ие ниже марки СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54;
е)	валы и оси — из стали не ниже марки Ст.5 группы А по ГОСТ
380—60;
ж)	барабаны литые — из стали не ниже марки 25Л по ГОСТ 977—58,
чугунные — не ниже марки СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54 и сварные — из
стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
з)	шкивы тормозов литые — из стали не ниже марки 55Л группы III
по ГОСТ 977—58, штампованные — нз стали не ниже марки 45 по ГОСТ
1050—60:
и)	корпусы и крышки редукторов литые—из чугуна не ниже марки
СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54 или из стали не ниже марки 25Л по ГОСТ
977—58, сварные — из стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
к)	рычаги тормозов — из стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60,
л) расчетные сварные и клепаные элементы кранов, предназначенные
для работы при низких температурах (—40° С и ниже), должны изготов-
ляться из мартеновской стали Ст.З спокойной плавки по ГОСТ 380—60 или
из мостовой стали марки М16С по ГОСТ 6713—53 для сварных конструкций;
н)	марки стали для шестерен должны выбираться в зависимости от на-
значения качеством не ниже стали марки Ст.5 по ГОСТ 380—60;
о)	корпусы балансирных тележек должны изготовляться сварными или
из стального литья.
Качество металла должно быть удостоверено сертификатом завода —
поставщика металла.
Чугунные корпусы и крышки редукторов после предварительной обдир-
ки должны быть подвергнуты старению (см. стр. 343).
214
Сталь и чугун как материал для оборудования
Основные элементы башенных кранов, согласно ГОСТ
7379—55, который распространяется на башенные полноповоротные строи-
тельные краны грузоподъемностью на наибольшем вылете стрелы от 0,5 до
10 тс, передвигающиеся по рельсовым путям, должны изготовляться из
следующих материалов:
а)	башни, стрелы, рамы тележек, болты — из мартеновской стали марки
Ст.З группы А по ГОСТ 380—60 нлн из низколегированной стали НЛ2 по
ГОСТ 5058—57; для сварных конструкций в стали Ст.З содержание серы
и фосфора должно соответствовать табл. 46,. а по требованию потребителя
содержание серы должно быть не выше 0,05%;
б)	настилы, лестницы, литые блоки и другие детали должны изготов-
ляться из материалов, оговоренных пп. б, г, д, е, ж, л, и подраздела «Основ-
ные элементы мостовых кранов» (стр. 213). Качество металлов должно
быть удостоверено сертификатом завода — поставщика металла.
Основные детали талей, согласно ГОСТ 7882—56, распро-
страняющемуся на электрические, передвижные н стационарные, тали обще-
го назначения, должны изготовляться:
а)	литые барабаны, блоки, корпусные элементы редукторов — нз чугуна
марки не ниже СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54;
б)	сварные барабаны, штампованные блоки, сварные или штампованные
траверсы —из мартеновской стали ие ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
в)	сварные корпусы электрических талей, щеки ходовых тележек, щеки
крюковых подвесок, стяжки, элементы подвески талей к ходовым тележ-
кам — из мартеновской стали марок Ст.2—Ст.4 по ГОСТ 380—60;
г)	зубчатые колеса — из стали не ниже марки 45 по ГОСТ 1050—60
(допускается изготовление зубчатых колес механизмов передвижения нз
неметаллических материалов);
д)	отливки из углеродистой стали должны соответствовать ГОСТ
977—58, отливки из серого чугуна — ГОСТ 1412—54;
е)	качество металла должно быть удостоверено сертификатом завода —
поставщика металла.
Поковкн деталей должны соответствовать ГОСТ 8479—57 -(см. стр. 878).
Отливки корпусов редукторов должны быть подвергнуты старению (см.
стр. 343).
Основные элементы однорельсовых тележек, соглас-
но ГОСТ 7886—56, распространяющемуся на однорельсовые тележкн с грей-
фером, крюком, магнитом, бадьей, кюбелем и мульдовым захватом, должны
изготовляться:
а)	рама тележкн, серьги для подвески рамы, каркас кабины, элементы
подвески кабины, детали ковша грейфера, детали бадьи, кюбеля и мульдо-
вого захвата — из мартеновской стали марок Ст.2—Ст.4 по ГОСТ 380—60;
б)	валы и оси — из стали не ниже марки Ст.5 группы А по ГОСТ
380—60;
в)	щеки ходовых тележек — из мартеновской стали марок Ст.2—Ст.4
по ГОСТ 380—60; литые — из стали ие ниже марки 25Л по ГОСТ 977—58;
г)	литые корпусы и крышки редукторов, блоки полиспастные и направ-
ляющие— из чугуна не ниже марки СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54; литые
стальные — из стали не ниже марки 25Л по ГОСТ 977—58; штампованные —
из стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60; сварные корпусы и крышки
редукторов — из стали не ниже марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
д)	зубчатые колеса — из стали не ниже марки 45 по ГОСТ 1050—60;
е)	расчетные сварные н клепаные элементы тележек, предназначенных
для работы прн низких температурах (—40° С н ниже) — из мартеновской
стали марки Ст.З спокойной плавки нли из марки М16С по ГОСТ 6713—53.
Поковки деталей должны соответствовать ТОСТ 8479—57 (см. табл. 409—
411), чугунные корпусы и крышки редукторов после предварительной обдир-
ки должны быть подвергнуты старению (см. стр. 343).
Применение сталей и чугунов
215
Качество металла должно быть удостоверено сертификатом завода
поставщика металла.
Элементы пластинчатых крюков однорогих и двурогих,
согласно ГОСТ 6619—53, изготовляются:
а)	пластины крюков — из мартеновской листовой стали марки ьт.з
с относительным удлинением (бю) не менее 22%, с содержанием серы не
более 0055% и фосфора - не более 0,05% по ГОСТ 380-60 или из стали
марки 20 по ГОСТ 1050—60; твердость пластин должна быть в пределах
95-135 НВ;
б)	заклепки — из стали марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
в)	втулки — из стали марок 35, 40 или 45 по ГОСТ 1050—60;
г)	вкладыши — из стального литья марки 25Л по ГОСТ 977—58.
Крюки кованые и штампованные, однорогие и двурогие,
для грузоподъемных машин и механизмов, согласно ГОСТ 2105—53, должны
изготовляться из стали марки 20 по ГОСТ 1050—60.
Элементы траверс мостовых электрических литей-
ных кранов, согласно ГОСТ 6620—53, должны изготовляться:
а)	металлоконструкции траверс — из мартеновской листовой спокойной
стали марки Ст.З с относительным удлинением (бю) не менее 22%;
б)	валики крюков и оси канатных роликов — из стали марок 35, 40, 45
по ГОСТ 1050—60;
в) крепежные детали — из стали марки Ст.З по ГОСТ 380—60;
г) канатные ролики — из стального литья марок 25Л или 35Л по ГОСТ
977—58.
Цепи сварные грузовые и тяговые, согласно ГОСТ
2319—55, распространяющемуся на сварные грузовые и тяговые цепи, приме-
няемые в подъемно-транспортных устройствах, должны изготовляться из
стали марки Ст.ЗЦ по ГОСТ 924—51, марок Ст.2 или Ст.З по ГОСТ,
380—60, марки 10 по ГОСТ 1050—60.
Каждая цепь должна быть изготовлена из стали одиой марки.
Коуши стальные для стальных канатов, согласно ГОСТ
2224—43, распространяющемуся на кованые и штампованные коуши для
подъемно-транспортных устройств, должны изготовляться из стали марки
Ст.З по ГОСТ 380—60.
Особые замечания по пластичности деталей
грузоподъемных машин
Во многих стандартах на детали грузоподъемных машин приводятся
марки стали и чугуна, соответствующие нижнему пределу механических
свойств применяемого металла. Например, в соответствии с ГОСТ 7131—54
(см. выше) валы и оси мостовых кранов должны быть изготовлены из стали
не ниже марки Ст.5 группы А по ГОСТ 380—60.
Верхний предел по подбору марки стали не указан, что может привести
к ошибочным толкованиям, так как при неправильном подходе к вопросу
яе исключается выбор марки стали с низкими показателями пластичности
(например марки Ст.7, что чревато авариями).
В соответствии с указанным при выборе марки стали или чугуна для
деталей, В стандартах на которые приводится марка на нижнем пределе
механических свойств, необходимо придерживаться принципа: предел проч-
ности и связанные с ним показатели (предел текучести и др.) могут быть
повышены (по данным расчета), но показатели пластичности (относительное
удлинение н др.), установленные для указанной в стандарте марки, не долж-
ны снижаться.
Например, для валов и осей кранов, вместо стали марки Ст.5 (табл. 45},
может быть применена осевая сталь марки Ос.В (табл. 53), которая при
216
Сталь и чугун как материал для оборудования
одинаковых величинах относительного удлинения обладает лучшей характе-
ристикой прочности.
Сталь для узлов и деталей
внутризаводского железнодорожного подвижного состава
Внутризаводский железнодорожный транспорт металлургического зав'ода
выполняет чрезвычайно ответственные функции: перевозит расплавленный
чугун и шлак, раскаленные слитки и т. п., часто в условиях стесненной за-
водской территории, на предельных уклонах и т. д.
В связи с этим для подвижного состава внутризаводского транспорта
(паровозов, ковшей, вагонов и др.) необходимо применение материалов, пре-
дусмотренных стандартами для подвижного состава Министерства путей
сообщения.
Оси подвижного состава, согласно ГОСТ 4728—59, должны
изготовляться из стали, выплавляемой в мартеновских или в электрических
печах, марок:
для вагонных и тендерных осей — марки Ос.В;
для локомотивных и моторных вагонов — марки Ос.Л.
Химический состав и механические свойства сталн приведены в табл. 53.
Основные конструктивные элементы котлов и воз-
душных резервуаров паровозов промышленных предприятий
изготовляются в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплу-
атации паровых котлов и воздушных резервуаров паровозов промышлен-
ных предприятий», утвержденными Госгортехнадзором СССР 31 декабря
1957 г. [20].
Согласно указанным «Правилам»:
1.	Для изготовления паровых котлов паровозов или при их ремонте
должна применяться мартеновская угЛеродистая сталь марок Ст.ЗТ и Ст.ЗК
по ГОСТ 399—41 или сталь марок 15К 20К по ГОСТ, 5520—50 (табл. 52),
причем применение стали Ст.ЗК для изготовления й ремонта топочных
листов не разрешается.
2.	Воздушные резервуары могут быть изготовлены из стали марок Ст.2
и Ст.З по ГОСТ 5520—50 (табл. 52) илн из мартеновской стали обыкновен-
ного качества марок Ст.2, Ст.Зкп, Ст.З, Ст.4кп и Ст.4 по группе А ГОСТ
380—60, из мартеновской стали других марок по подгруппе В этого же
ГОСТ с содержанием углерода не более 0,27%, а также из стали марок
МСт.2кп, МСт.Зкп, МСт.З, МСт.4 и МСт.4кп по группе Б ГОСТ 380—60
с проведением испытаний на растяжение и загиб образцов от каждой
плавки.
Механические свойства сталей по группе Б при этом должны быть не
ниже механических свойств соответствующих марок сталей по группе А
Механические испытания на растяжение и загиб должны быть прове-
дены в соответствии с ГОСТ 7564—55 (см. приложение к гл. II).
3.	Связи и анкерные болты следует изготовлять из мартеновской стали
марок МСт.2 и МСт.З по ГОСТ 536—53 (табл. 52).
Все жесткие связи и анкерные болты котлов паровозов должны иметь
с обоих концов контрольные отверстия глубиной не менее 40 мм. Диаметры
контрольных отверстий связей должны быть 5—8 мм.
4.	Заклепки должны изготовляться из мартеновской стали марок Ст.2
и Ст.З по ГОСТ 499—41.
5.	Для котлов паровозов могут быть применены бесшовные дымогарные,
жаровые и пароперегревательные трубы в соответствии с требованиями ГОСТ
3099—46* из стали марки 10 по ГОСТ 1050—60, а также и электросварные
* Заменен ГОСТ 8731—58 и 8733—58.
Применение сталей и чугунов
217
по ГОСТ 1753—53, удовлетворяющие требованиям технических условий на
сварные трубы.
6.	Паропроводы для котлов паровозов следует изготовлять из труб
в соответствии с требованиями ГОСТ 3100—46* и ГОСТ 3099—46** из стали
марки 10 ГОСТ 1050—60.
7.	Литье из углеродистой мартеновской стали для фасонных деталей,
работающих под давлением, должно удовлетворять требованиям, предусмот-
ренным ГОСТ 977—58 для стали марок 15Л, 20Л и 25Л с содержанием
серы и фосфора не более 0,05% каждого элемента.
Все фасонные отливки должны быть подвергнуты термической обработке.
Полые отливки должны быть подвергнуты обязательному гидравлическому
испытанию на пробное давление, равное 1 5 условного (по ГОСТ 356—59).
В технических условиях на изготовление стальных отливок должны быть
указаны дефекты, допускаемые к исправлению заваркой.
8.	Небольшие поковки и штампованные детали (крышки лючков, лазов
и др.) могут изготовляться из листовой стали и в этих случаях они должны
удовлетворять требованиям на листовую углеродистую сталь.
Крупные поковки из углеродистой стали должны быть изготовлены из
стали марок 15, 20 или 25 по ГОСТ 8479—57 (см. табл. 409—411).
9.	Для изготовления болтов, шпилек и гаек, предназначенных для ра-
боты при температуре среды до 435° С, может быть применена углеродистая
качественная сталь марок 25, 30 и 40 по ГОСТ 1050—60. Для изготовления
крепежного материала при давлении не более 21 ати и температуре среды
до 350° С допускается применение углеродистой мартеновской стали обыкно-
венного качества марок Ст.4 и Ст.5 по ГОСТ 380—60.
10.	Для изготовления корпусов арматуры котлов паровозов допускается
применение серого и ковкого чугуна в соответствии с нормами табл. 82.
Таблица 82
Условия применения чугуна для корпусов арматуры паровозов
Давление сре- ды ати, не выше	Температура °C	Диаметр/ ус- ловного п; о- хода армату- ! ы, л-.м	Марка чугуна
8	До 300	До 360	Не ниже марки СЧ 15-32 по ГОСТ 1412—54
13	» 300	» 200	То же
20	» 300	» 100	КЧЗС-6 по ГОСТ 1215—59
Для изготовления спускной и продувочной арматуры допускается при-
менение только ковкого чугуна.
11.	Материалы или готовые котлы и воздушные резервуары паровозов.,
приобретенные за границей, должны отвечать нормам указанных «Правил»
(отклонения от них должны быть согласованы с котлонадзором до приобре-
тения оборудования за границей).
Бандажи из углеродистой стали для подвижного
состава железных дорог широкой колеи. Классификация,
технические условия, методы испытания, маркировка бандажей установлены
ГОСТ 398—57.
Химический состав стали и механические свойства термически обрабо-
танных бандажей должны соответствовать нормам табл. 53.
* Заменен ГОСТ 8731—58.
* Заменен ГОСТ 8731-58 и 8733-58.
218	Сталь и чугун как материал для оборудования
Бандажи изготовляются следующих марок:
марка I — бандажи пассажирских локомотивов;
марка II—бандажи вагонные всех типов, тендерные, бегунковые, элек-
тровозные, тепловозные, поддерживающие, сцепные грузовых паровозов и
моторовозные;
марка III — бандажи ведущих грузовых паровозов.
Твердость термически обработанных бандажей должна быть для марки
I—235 НВ, для марки II—243 НВ, для марки III — 262 НВ.
Пружины цилиндрические винтовые ударно-тяго-
вых приборов и тележек подвижного состава должны
изготовляться, согласно ГОСТ 1452—53, распространяющемуся на цилиндри-
ческие винтовые пружины из стали круглого сечения, работающие на сжа-
тие, применяемые в ударно-тяговых приборах н тележках локомотивов
и вагонов магистральных железных дорог широкой и. узкой колеи, из горяче-
катаной стали марок 55С2 или 60С2 по ГОСТ 2052—53 (табл. 65).
Твердость термически обработанных пружин должна быть в пределах
370—440 НВ.
Буферные стаканы и втулки к ним для вагонов железных
дорог широкой колеи, согласно ГОСТ 2094—53, распространяющемуся на
буферные стаканы для пассажирских (кроме цельнометаллических) и грузо-
вых вагонов, должны изготовляться:
литые — из стали марок 15Л и 20Л группы I по ГОСТ 977—58 с содер-
жанием никеля, меди и хрома не более 0,3% каждого;
штампованные — из стали марок Ст.2, Ст.З или Ст.4 по ГОСТ 380—60.
Заготовки поршневых н золотниковых колец для
-паровозов всех типов в соответствии с ГОСТ 2250—54 должны изготовляться
из чугуна не ниже марки СЧ 21-40 по ГОСТ 1412—54. Содержание серы в
чугуне не должно превышать 0,12%. Твердость заготовок должна быть
187—241 НВ. В микроструктуре заготовок не должно быть свободного
-цементита.
Сталь и чугун для несущих стальных конструкций зданий
и промышленных сооружений
В соответствии с «Нормами и техническими условиями проектирования
стальных конструкций (НиТУ 121—55)», утвержденными Госстроем СССР
31 января 1955 г. [21], несущие элементы стальных конструкций зданий
и промышленных сооружений должны выполняться с соблюдением следую-
щих требований.
1.	Конструкции должны изготовляться преимущественно из стали марки
Ст.З по ГОСТ 380—60, а также, при соответствующем обосновании, из стали
марки НЛ2 по ГОСТ 5058—57.
2.	Сталь марки Ст.0 может применяться только для нерасчетных эле-
ментов (при специальном обосновании допускается применение стали марки
Ст.0 для несущих конструкций, воспринимающих статическую нагрузку).
3.	Сталь марки Ст.2 следует применять преимущественно для листовых
конструкций.
4.	При специальном обосновании допускается применение стали марок
Ст.4 и Ст.5 по ГОСТ 380—60 (сталь марки Ст.5 может применяться для
клепаных конструкций, а также для сварных прн соблюдении режима сварки
и применении электродов и флюсов, указанных в специальных технических
условиях).
5.	Углеродистая горечекатаная сталь обыкновенного качества марок
Ст.2, Ст.З, Ст.4 и Ст.5 по ГОСТ 380—60 должна удовлетворять требо-
ваниям группы А (табл. 45) по пределу прочности, относительному удлине-
нию и пределу текучести. Содержание серы и фосфора не должно превы-
Применение сталей и чугунов
219
шать норм, указанных в табл. 46. Ударная вязкость стали марки Ст.З
должна соответствовать табл. 48.
6.	Низколегированная сталь марки НЛ2 по ГОСТ 5058—57 должна
соответствовать нормам табл. 66 и примечаний к ней с соблюдением всех
показателен химического состава (по НиТУ 121—55 к характеристике стали
относится также показатель ударной вязкости ак, который, согласно этим
техусловиям, должен быть не менее 6 кГм/см2).
7.	Сталь для несущих конструкций, воспринимающих подвижную на-
грузку и эксплуатируемых при температуре —25° С и ниже, должна удов-
летворять требованиям по ударной вязкости при отрицательной температуре.
8.	Углеродистая сталь обыкновенного качества, применяемая для свар-
ных конструкций, должна изготовляться мартеновским способом и удовле-
творять требованиям п. 5 данного подраздела с дополнительной гарантией
в отношении предельного содержания углерода (табл. 46).
9.	Для сварных конструкций бункерных и разгрузочных эстакад и рабо-
чих площадок главных зданий мартеновских цехов н миксерных зданий,
воспринимающих непосредственное динамическое воздействие от подвижных
нагрузок, а также для сварных конструкций, воспринимающих непрерывно
действующие вибрационные нагрузки (конструкций под турбины и т. п.),
должна применяться спокойная мартеновская сталь марки Ст.З, поставляе-
мая по группе А ГОСТ 380—60 с дополнительными гарантиями по пределу
текучести (табл. 45), ударной вязкости (табл. 48), а также предельному
содержанию углерода, серы н фосфора (табл. 46).
10.	Для сварных подкрановых балок и ферм в зданиях и сооружениях
металлургических заводов с тяжелым режимом работы должна применяться
сталь марки М16С по ГОСТ 6713—53 (табл. 54); при этом к зданиям н со-
оружениям металлургических заводов с тяжелым режимом работы отно-
сятся: главное здание сталеплавильного цеха, миксерное здание, шихтовый
двор, отделение раздевания слитков, скрапоразделочные базы (копровые и
шлаковые отделения, отделение огневой резки), здание нагревательных
колодцев, пролеты складов заготовок, отделочные пролеты н пролеты скла-
дов готовой продукции прокатных и трубопрокатных цехов, склады чугуна
и слитков, двор изложниц, здание смазкн и чистки изложниц, бункерные
и разгрузочные эстакады, главные здания н шихтовые дворы ферросплав-
ных заводов.
11.	Применение бессемеровской углеродистой стали обыкновенного каче-
ства по ГОСТ 380—60 допускается для клепаных конструкций, не подвер-
женных непосредственному действию динамических нагрузок и не предна-
значенных для эксплуатации в условиях низких температур (—30°С
и ниже).
12.	Обезличенную углеродистую сталь обыкновенного качества допуска-
ется применять в стальных конструкциях, где предусмотрена сталь марки
Ст.0. если испытаниями установлено, что механические и технологические
свойства (в том числе свариваемость, испытание загибом) обезличенной
стали не ниже, чем стали марки Ст.0; обезличенную сталь, не выдержав-
шую испытаний, допускается применять для нерасчетных элементов связей,
конструкций обслуживающих площадок, ограждений и нерасчетных элемен-
тов конструкций.
13.	Отливки (опорные части и другие элементы) для конструкций зда-
ний и сооружений надлежит проектировать из углеродистой стали марок
15Л, 35Л по ГОСТ 977—58 н нз чугуна не ниже марки СЧ 12-28 по ГОСТ
1412—54 (табл. 76).
14.	Заклепки следует применять из углеродистой стали марок Ст.2 и
Ст.З по ГОСТ 399—41 (табл. 54).
15.	Болты должны применяться из углеродистой стали обыкновенного
качества марок Ст.З, Ст.5 по ГОСТ 380—60 и низколегированной стали
марки НЛ2, удовлетворяющей требованиям п. 6 данного подраздела.
220
Сталь и чугун как материал для оборудования
РЕКОМЕДУЕМЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫБОРА СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ
Выбор конструкционных и инструментальных сталей
для деталей оборудования и инструмента
При выборе стали для ответственных валов и осей металлургически о
оборудования рекомендуется пользоваться химическим анализом и механи-
ческими свойствами, установленными для сталей, применяемых для подвиж-
ного состава железнодорожного транспорта.
При изготовлении поршневых колец для всех агрегатов (компрессоров,
паровых машин и др.) рекомендуется пользоваться данными, приведенными
для поршневых колец паровозов.
Прн изготовлении пружин и рессор различных механизмов, если нет на
то особых технических условий, рекомендуется пользоваться данными, при-
СодерЖамге никел#, %
Рнс. 59. Основные составы никельхромистых сталей, применяемых
V	для отливок*.
веденными для этих деталей, применяемых на железнодорожном транспорте.
При выборе материала для бандажей агрегатов металлургического обо-
рудования рекомендуется пользоваться данными, установленными для бан-
дажей железнодорожного транспорта.
Выбор сталей для деталей технологических агре-
гатов, машин и механизмов, если для них не регламентирована
марка стали нормами технического законодательства, ведомственными тех-
условиями или документацией завода — поставщика оборудования, может
быть произведен по данным табл. 83, 84, 85, 86 и 87.
Сталь, легированная хромом и никелем, является наиболее распростра-
ненной специальной сталью, применяемой для фасонных отливок. Рекомен-
дуемые составы этих сталей приведены на рис. 59.
Оптимальное сочетание наилучших показателей прочности и пластич-
ности получается при отношении Ni/Cr = 2 — 2,5.
В этой группе наиболее распространена сталь состава 0,2—0,4% С;
0,7—0,9% Сг; 2% Ni.
С целью экономии никеля при содержании углерода не выше 0,25% до-
пускается обратная пропорция: Cr/Ni = 2т 2,5.
При более высоком содержании углерода пластичность этой сталн будет
уже неудовлетворительной.
Характеристика антикоррозийной стойкости стального литья марок Х28Л
и Х34Л, данные по которым приведены в табл. 73 и 87, дана в табл. 88.
* соответствует т-р (табл. 3).
Применение сталей и чугунов
221
Таблица 83
Назначение сталей для деталей оборудования
в тяжелом машиностроении (по данным УЗТМ) [46]
Марка стали	Примерное назначение	Сваривае- мость	(Интервал ков | ки и штам- I ловки, °C
с	тали конструкционные у г л	еродистые	
15	Детали общего машиностроения (стяжки, гайки, винты, болты, шпильки), цементуемые детали общего машиностроения	Хорошо сва- ривающаяся	1280—750
20	Детали подъемно-траиспортного обо- рудования и общего машиност- роения (тяги, серьги, крюки, штропы и др.)* и цементуемые детали общего машиностроения	То же	1280—750
20К	Детали котлостроения (обичайки, днища, цельнокованые и свар- ные барабаны-паровых котлов и др., см. табл. 52).		1280—750
35	Оси, цилиндры, колонны прессов, коленчатые валы, шатуны, кре- пежные детали, шпиндели, звез- дочки, тяги, подушки, ободья, серьги, траверсы, валы, банда- жи и др.	Удовлетво- рительно свариваю- щаяся	1280—750
40	Оси, коленчатые и шестеренные валы, шестерни, штоки, банда- жи, детали турбин, шатуны, шпиндели, звездочки и др.	Ограничен- но сварива- ющаяся	1220—800
45	Шестеренные валы, зубчатые коле- са, валы, шпиндели, бандажи, плунжеры, валы шахтоподъемных машин и др.	То же	1220—800
50	Прокатные валки, шестеренные ва- лы, оси, бандажи, венцы, шпин- дели, плунжеры и др.	» »	1220—800
С	тали конструкционные лег	ированнь	е
40Н	Ответственные детали общего машиностроения, детали турбо- строения (диски, валы и др.)	Ограниченно свариваю- щаяся		1220—800
50Н	Шестерни, шестеренные валы, што- ки, валы, зубчатые колеса, веи- цы, прокатные валки, клинья, плунжеры насосов и др.	То	же	1220—800
35 НМ	Цилиндры парогидравлических прес- сов	»		1200—800
35Х	Оси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и др.	>	>	1220—800
♦ См. стр. 211.
222
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 83 (продолжение)
Марка стали	Примерное назначение	Сваривае- мость	Интервал ков- ки и штам- повки, °C
4 ОХ	Оси, валы, шестеренные валы, шес- терни, мелкие плунжеры, штоки диаметром до 200 мм, втулки, кривошипы, пальцы и др. дета- ли повышенной прочности и обычной вязкости	Ограничен- но сварива- ющаяся	1220—800
50ХН	Шестеренные валы, зубчатые коле- ’ са, бандажи, валки для горячей ; , прокатки	То же	1200—800
60ХН	I Валки горячей прокатки высокой । прочности		1200—800
38ХГН	| Детали общего машиностроения ! (шестерни, оси, валы, серьги и др.)	» »	1220—800
34ХМ	1 Ответственные детали турбострое- 1	ния,	работающие	при повышен- I	ных	температурах	(роторы, дис- ки паровых турбин, ответствен- '	ные	детали общего машинострое- j	ния	и др.)		1200—800
34ХМ1А	। Особо ответственные детали турбо- !	строения (роторы и др.) с высо- I	кими требованиями по ползучести i Особо ответственные, высоконагру- 1	женные детали с высокими тре- ;	бованиями по прочности (диски '	паровых турбин, коленчатые ва- 	лы, оси и др.)	» э	1200—800
34XHIM		ь »	1200—800
34Х НЗМ	I Особо ответственные, крупные дета- ;	ли с высокими требованиями по I	механическим свойствам. Детали '	турбостроения, диски паровых :	турбин, высокопрочные роторы, |	оси шагающих экскаваторов и др.		1200—800
38X2H3M	1 Особо ответственные, крупные де- ’	тали контейнеров с высокими 1	требованиями по механическим i	свойствам после нормализации и	X »	1150—850
15Х5МФА	I Детали крекинг-насосов	 ь &	1200—800
35ХНВ	I Особо ответственные, высоконагру- i женные детали с высокими тре- I бованиями по прочности и вяз- | кости (коленчатые валы, шеврон- ; ные валки, оси, шестерни и др.)		1200—800 1 1
45ХНВ	1 Оси для опорных валков, шестерен-	Плохо сва-	I 1200—800
ные валы и др.	j ривающаяся]
Применение сталей и чугунов
224
Табл. 83 (продолжение)
Марка стала	Примерное назначение	Сваривае- мость	Интервал ков», ки и штам- повки, °C
37ХС(40ХС)	Высоконагруженные валы, детали высокой прочности и вязкости, требующие сопротивления изно- су. Бандажи зубчатых колес, шестерни, муфты, валики, пальцы	Ограниченно свариваю- щаяся	1200—800
12ХНЗА	Цементуемые детали повышенной прочности и вязкости: шестерни, валы, червяки, кулачковые муф- ты и др.	Удовлетво- рительно свариваю- щаяся	1250—800.
20Х2Н4А	Ответственные цементуемые высоко- нагруженные детали с высокой прочностью и вязкостью сердце- вины, подвергающиеся вибраци- онным и динамическим нагрузкам (шестерни, оси и др.)	Ограниченно свариваю- щаяся	1200—800,
18 X НВ А (18Х2Н4ВА)	Особо ответственные детали высо- кой прочности и вязкости, под- вергающиеся вибрационным и ди- намическим нагрузкам, при высо- ких требованиях по прочности сердцевины (коленчатые валы, шестерни, шестеренные валы, шатуны и др.). Применяются в цементованном и нецементован- ном состояниях	То же	1200—80Q,
с	1 тали штамповые и инструментальны		
5ХНМ	Ковочные штампы для горячей штамповки, детали контейнеров	Плохо сва- ривающаяся	1200—800
5ХНВ	Ковочные штампы для горячей штамповки, детали контейнеров	То же	1200—800
У8	Вытяжные штампы несложной фор- мы (матрицы, пуансоны), ножи для холодной резки, слесарный инструмент (зубила, клейма), ка- либры и др.	» >	1150—850
У10 «	Инструменты, не подвергающиеся резким и сильным ударам. Обрез- ные и вырубные штампы без рез- ких переходов, вытяжные штам- пы несложной формы (матрицы, пуансоны), режущий инструмент для болтового производства, ка- либры и др.		1150—85Q
5ХН2Ф	Ножи для холодной и горячей резки	Ограниченно свариваю- щаяся	1200—800
224
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 83 (продолжение)
Марка стали	Примерное назначение	Сваривае- мость	Интервал кев- ки и штам- повки. °C
хвг	Протяжки, накатной инструмент, мерительный инструмент, штампы для чистовой штамповки, режу- щий инструмент, который при закалке должен подвергаться ми- нимальному короблению (метчи- ки, развертки, плашки и др.)	Плохо сва- ривающаяся	1150—850
ШХ 15СГ	Шарикоподшипниковые кольца, коль- ца ротора буровой машины и др.	То же	1150-850
Стали со специальными свойствами
60ХЗГ8Н8В	Немагнитные бандажи (каппы) хо-	Плохо сва-	1150—800
(немагнит- ная)	лодного и полугорячего наклепа	ривающаяся	
2X13	Детали, подвергающиеся ударным нагрузкам, работающие в усло- виях атмосферной коррозии или при повышенных температурах до 450° (уплотнительные втулки, болты, гайки, винты и др.)	Ограниченно свариваю- щаяся	1200—800
3X13	Турбинные диски с рабочей темпе- ратурой 400—450°, а также дета- ли, работающие при гысокнх на- пряжениях в коррозионной спеде (болты, гайки, пружины и др.)	То же	1200—800
1Х18Н9Т и 1Х18Н12Т	Кислотостойкая аппаратура в хими- ческой промышленности, а также детали энергетического оборудо- вания с рабочей температурой 550—600°	Хорошо сва- ривающиеся	1200—850
ЭИ481	Поковкн дисков и других деталей для газовых нестационарных тур- бин	Данных о сваривае- мости не имеется	1160—900
ЭИ612	Поковкн для паровых турбин (диски, кольца, фланцы, патрубки и др.)	Удовлетво- рительно свариваю- щаяся	1170—900
ЭИ405	Поковки дисков, цельнокованых и сварных роторов для стационар- ных паровых турбин	То же	1220—800
Р2	Роторы и диски мощных паровых турбин	Ограниченно свариваю- щаяся	1220—800
Применение сталей и чугунов
225
	Табл. 83		(окончание)
	Примерное назначение	Сваривав-	Интервал ков-
Марка стали		мость	ки и штам- повки, °C
Стали углеродистые и легированные		фасонного литья	
25Л	Шаботы, подушки и бабы, детали, 1 идущие на сварные конструкции с большим объемом сварки	Хорошо сва-| ривающаяся	
35Л	Маховики, тяги, тормоза, шайбы, колеса, шестерни, станины, бе- гунки, бабы паровых молотов и др. детали, работающие на удар и вибрационную нагрузку	Удовлетво- рительно свариваю- щаяся	
45Л	Крупные зубчатые венцы, зубчатые колеса, шестерни	Ограниченно свариваю- щаяся	
35 X НЛ	Шестерни, крестовины, втулки, зубчатые колеса, горизонтальные валки слябинга и др.	То же	
35Х Н2ВЛ	Сильно нагруженные зубчатые вен- цы, зубчатые колеса, венцы эк- скаваторов и др.	» »	
Г13Л	Конусы и щеки дробилок, козырьки землечерпательных ковшей, дета- ли экскаваторов и др. детали, работающие на ударное истира- ние	Плохо сва- ривающаяся	
70ХЛ	Футеровки шаровых и стержневых мельниц, бегуны, взамен ста- ли Г13Л, когда детали подвер- гаются механической обработке	То же	
Х18Н8Л	Кислотоупорные отливки	Удовлетво- рительно свариваю- щаяся	
Х25Н2Л	Детали, работающие при темпера- ратуре 1100° С и подвергающиеся ударной нагрузке	Плохо сва- ривающаяся	
Х25И13Л	Детали, работающие при темпера- туре 1000° С и подвергающиеся изгибающей ударной нагрузке	Удовлетво- рительно свариваю- | щаяся	
Таблица 84
Примерное назначение наиболее распространенных машиностроительных
углеродистых и легированных сталей в станкостроительной
и автомобильной промышленности [7]
Марка стали	Примерное назначение (ст. — станкостроение, ав,— автомо- билестроение)
БСт. 3, БСт.4, МСт.З, МСт.4	Сварные холодноштампованные детали, детали, ра- ботающие с малой нагрузкой: Кьрыта, крышки, кож» хи, прокладки, шайбы, и т. п. (ст.)
15 П. Г. Львовский
226
Сталь и чугун как материал для оборудования
Ма; ка стали
08, 08кп
10, 15
А12, А20
20
20Г
30
35
40
45
50
45 Г2
50Г, 50Г2, 60Г
65
65Г
55С2
60С2
51Х
Табл. 84 (продолжение)
Примерное назначение (ст. —станкостроение, ав. —автомо-
билестроение)
Цианированные мелкие детали: коромысла сцепления,
детали цепи, вилки подшипников выключения. Мас-
ляные картеры (ав.)
Цианированные мелкие детали: втулки ушек рессор,
валики, пальцы промежуточных рычагов (ач.). Ма-
лоиагруженные цементуемые мелкие и средние де-
тали простой формы, работающие на истирание:
втулки, валики, упоры, копиры, оси, шестерни,
винты, гайки, штифты, шпильки, фрикционные дис
ки и др. (ст.)
Цианированные мелкие малонагруженные детали: вин-
ты, гайки, оси, валики, шестерни (ст.). Шестерни
приводов масляных насосов, цилиндры толкателей
клапанов, внутренние гайки задних колес (ав.)
Цементованные мелкие детали: поршневые пальцы
компрессоров, валики масляных насосов (ав.). Це-
ментованные мелкие детали, работающие на исти-
рание (ст.)
Сухари клапанов, рычаги реактивных нижних задних
подвесок (ав.)
Втулки полуосей, валы рулевого управления, штанги
реактивные задних подвесок (ав.)
Малонагруженные и мелкие средпенагруженвые дета-
ли: ходовые валики, втулки, оси, шайбы, упоры,
кольца,ручки, тяги, винты, штифты (ст.). Валики
масляных насосов, вилки переключения скоростей,
шпильки ступиц передних колес (ав.)
Распределительные валы, передние буфера, гайки,
шайбы (ав.)
Шпиндели, валы, оси, втулки, шлицевые валы, шес-
терни, ходовые винты, штоки, оправки (ст.). Ко-
ленчатые валы, поршневые пальцы, передние
оси (ав.)
Диски сцепления (ав.)
Шатуны (ав.)
Крупные малонагруженные и средиенагруженные де-
тали тяжелых станков: шестерни, валы, валики,
шпиндели (ст.)
Пружины клапанов (ав.)
Детали, работающие на износ: цанги и т. п. (ст.).
Шайбы упорных подшипников, пружины буксирных
приборов, диски сцепления, стопорные кольца, пру-
жины плунжеров толкателей (ав.)
Рессоры (ав.)
Пружины независимых подвесок (ав.)
Толкатели клапанов, поршневые пальцы, оси паразит-
ных шестерен (ав.)
Применение сталей и чугунов
227
Табл. 84 (окончание)
Марка стали
Примерное назначение (ст.-станкостроение
ан.- автомобилестроение)
20Х, 20ХГ, 18ХГТ
35Х
40Х, 38ХА, Х8ХС,
ЗОХ ГС
40Х
35ХГСА
35ХМ
12ХНЗА
12Х2Н4А
40ХН
ЗОХ НЗА
40Х НМА
35ХЮ, 38ХМЮА,
38ХВФЮ
Детали, работающие при больших скоростях сколь-
жения и средних давлениях при наличии ударных
нагрузок: шестерни, кулачковые муфты, втулки,
шпиндели, работающие в подшипниках скольжения,
червяки, оправки, шлицевые валики и т. п. (ст.).
Шестерни коробок передач, первичные валы коро-
бок передач (ав.)
Валы сошек рулей, червяки рулевого управления (ав.)
Детали, работающие при средних давлениях и неболь-
ших скоростях. Детали, работающие на износ при
средних окружных скоростях и невысоких ударных
нагрузках: шестерни, шпиндели, валы (ст.)
Главные валы коробок передач, поворотные кулаки,
полуоси (ав.)
Полуоси задних мостов (ав.)
Шестерни ведомые главных передач задних мостов,
сошки рулевого управления (ав.)
Шаровые пальцы, сателлиты дифференциалов заднего
хода (ав.)
Шестерни ведущие, шестерни коленчатых валов, валы
первичные (ав.)
Шестерни полуосей задних мостов (ав.)
Червяки рулей (ав.)
Валы вторичных коробок передач, муфты синхрониза-
торов (ав.)
Детали, работающие на износ при малых нагрузках.
Шпиндели скоростных и прецизионных станков,
копиры, эксцентрики, кулачки, втулки, шпиндели
тяжелых станков (ст.). Валики водяных насосов
(ав.)
Таблица 85
Основные свойства и примерное назначение высоколегированной
нержавеющей, кислотостойкой, огнестойкой и жаропрочной стали
(по ГОСТ 5632—51) [22]
Марка стали
Основные свойства
Примерное назначение
Группа I. Нержавеющая и кислотостойкая сталь
1X13
Хорошо сопротив-
ляется атмосфе-
рной коррозии.
Наибольшей
стойкостью от-
личается после
термической об-
работки и поли-
ровки
Детали с повышенной пластичностью и
подвергающиеся ударным нагрузкам
(турбинные лопатки, клапаны гидравли-
ческих прессов, арматура крекинг-уста-
новок, болты, гайки, предметы домаш-
него обихода)
15*
228
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 85 (продолжение)
Марка стали	Основные свойства	Примерное назначение
2X13, 3X13	То же. Удовлет-	Те же детали, ио с повышенной твердо-
4X13	ворительно соп- ротивляетси ат- мосферной кор-	стью. Обрабатываемые на автоматах де- тали (зубчатки, шестерни, винты, гайки н другие детали с резьбой)
Х18	Не ржавеет	Шарикоподшипники для нефтяного обору- дования, пожн, втулки, вентили и дру- гие детали, подвергающиеся сильному износу с повышенной стойкостью против коррозии
XI7, Х17Н2	Кислотостойки, окалнностойкн	Оборудование азотнокислых заводов. Обо- рудование кухонь и консервных заводов, предметы домашнего обихода
Х25, Х28	Кислотостойки, окалнностойкн	Аппаратура для растворов гипохлорита натрия, дымящейся азотной и фосфор- ной кислот
1Х18Н9, 2Х18Н9	Кислотостойки	В авиации—детали самолетов, дирижаб- лей, поплавки гидросамолетов; в архи- тектуре—материал для отделки зданий и художественных украшений; немагнит- ные части аппаратуры управления судов
0XI8H9	Не ржавеет, кис- лотостойка, не подвержена интеркристал- лнтнон коррозии	Присадочный материал для газовой и электродуговой сварки хромоникелевой стали
1 X 18Н9Т	Кислотостойка, не не подвержена интеркристал- лнтной коррозии	В промышленности азотной, лакокрасоч- ной, угольной, молочной, пивоваренной, пищевой. Патрубки и коллекторы вых- лопной системы авиамоторов
Х18Н11Б	Кислотостойка	Сварная аппаратура, которая после свар- ки не может быть термически обрабо- тана
Х13Н4Г9	Хорошо сопротив- ляется коррозии. Подвержена нн- теркристаллит- ной коррозии	Заменители холоднокатаной стали ма- рок 1Х18Н9 и 2Х18Н9 для прочных и легких конструкций, соединяемых точеч- ной электросваркой
Х18Н12М2Т,	Кислотостойки, не	Аппаратура, требующая устойчивости про-
X 18Н12Л13Т	подвержены ин- теркристаллит- ной коррозии	тив сернистой, кипящей фосфорной, му- равьиной и уксусной кислот; для горя- чих растворов белильной извести и сульфатного щелока
Группа II. Окалиностойкая и жаропрочная сталь
Х6С	Окалнностойка	Детали котлов и печей,	работающие с по-
Х9С2	прн темпера ту- ре до 750° С То же до 800° С	вишенной нагрузкой Клапаны авиамоторов н	летали, работаю-
щие прн пониженной нагрузке
Применение сталей и чугунов
229
Табл. 85 (окончание)
Марка стали	Основные свойства	Примерное назначение
Х12ЮС	То же до 900° С	Детали, работающие при пониженной иа-
X18Н25С2,	То же до 1100° С,	Детали, работающие при сильно нагру-
Х25Н20С2	жаропрочны, кислотостойки	женном состоянии: печные конвейеры, ящики для цементации, крепежные де- тали
Х20Н14С2	То же до 1000° С, жаропрочна, кислотостойка	Подвески и опоры в котлах (в печах)
Х23Н13	То же	Трубы, сварочная проволока
Х23Н18	» в	Детали установок для пиролиза газов
Х25	Окалиностойка при температу- ре до 1100° С	Детали, работающие при пониженной наг- рузке
Х26Т	То же. при 1100° С	Чехлы к термопарам
1Х18Н9Т	Жаропрочна при температуре до 600° С, не под- вержена интер- кристаллитной коррозии	Патрубки и коллекторы выхлопной сис- темы моторов
Х5М	Жаропрочна прн температуре до 650е С	Трубы, детали насосов, задвижки; подвес- ки и опоры котлов, работающие в на- груженном состоянии
Х6СМ,	То же до 650° С,	Трубы, применяемые для крекннг-процес-
Х7СМ	окалиностойки	сов в условиях сернистой коррозии; час- ти насосов, задвижки, штоки
4Х14Н14В2М	То же до 800° С, окалиностойка	Клапаны моторов, детали паровых и га- зовых трубопроводов
1Х14Н14В2М	То же	Детали пароперегревателей
X1СС2М Х13Н7С2	То же до 650° С, окалиностойка То же	)	Клапаны моторов
Х18Н12МЗТ Х14Н14СВ2М	| То же до 800° С, J окалиностойки!	Выпускные клапаны моторов
Таблица 86
Примерное назначение отливок из высоколегированной стали
со специальными свойствами (по ГОСТ 2176—57)
Марка ст&лн	Основные свойства	Примерное назначение
1Х13Л	Высокая стойкость про- тив атмосферной кор- розии	Детали с повышенной пластич- ностью, подвергающиеся удар- ным нагрузкам (турбинные ло- патки, клапаны гидравлических прессов, арматура крекинг-ус- тановок, предметы домашнего
230
Сталь и чугун как материал для оборудования
Марка стали
Основные свойство
2Х13Л
Х25ТЛ
X 18 НЭТ Л
Х18Н12МЗТЛ
Х9С2Л
Х24Н12СЛ
Табл. 86 (продолжение)
Примерное назначение
Стойкость против атмос-
ферной коррозии нес-
колько меньшая, чем
стали марки 1Х13Л
Кислотостойкая, окали-
ностойкая при темпе-
ратуре до 1100° С
обихода), а также изделия,
подвергающиеся действию от-
носительно слабых агрессивных
сред (атмосферных осадков,
водных растворов солей орга-
нических кислот при комнат-
ной температуре и др.)
Те же детали, но с повышенной
твердостью
Кислотостойкая, жаро-
прочная при темпера-
туре до 600° С, обла-
дает высокой стой-
костью против газо-
вой и межкристаллит-
ной коррозий
Кислотостойкая, жаро-
прочная при темпера-
туре до 800° С, не под-
вержена межкристал-
литной коррозии
Окалиностойкая при тем-
пературе до 800° С,
жаропрочная при тем-
пературе до 700° С
Кислотостойкая, окали-
ностойкая при темпе-
ратуре до 1000° С, жа-
ропрочная
Детали, не подвергающиеся дей-
ствию постоянных и перемен-
ных нагрузок (аппаратура для
дымящейся азотной или фос-
форной кислоты, многие детали
химического машиностроения,
печная арматура, плиты и др.)
Арматура химической промыш-
ленности, выхлопные коллекто-
ры газопроводов, арматура для
нефтеперерабатывающих и дру-
гих установок, плиты для тра-
вильных корзин, ящики и крыш-
ки для цементации и другие
детали
Детали, устойчивые против дей-
ствия сернистой, кипящей фос-
форной, муравьиной, уксусной
и других кислот, а также про-
тив действия белильной извес-
ти и сульфитного щелока
Детали, работающие длительное
время при температуре до 700° С
Детали, работающие при высоких
температуре и давлении
Применение сталей и чугунов
231
Табл. 86 (окончание)
Марка стали	Основные свойства	Примерное назначение
Х18Н24С2Л	Кислотостойкая, окали- ностойкая при темпе- ратуре до 1100° С, жа- ропрочная	Детали, работающие при высокой температуре в сильно нагру- женном состоянии (печные конвейеры, шнеки, крепежные детали)
Х25Н19С2Л	То же	То же
Х6С2МЛ	Окалиностойкая, при температуре до 750° С жаропрочная	Детали, работающие под нагруз- кой при температуре до 750 С°
Х21Н11В2Л	Жаропрочная при тем- пературе до 870° С, окалиностойкая при температуре до 970° С	Детали, работающие под нагруз- кой в интервале температур 650—870° С
4Х14Н14В2МЛ	Жаропрочная при тем- пературе до 800° С	Детали пароперегревателей, ра- ботающие в условиях высоких температур и давлений
Х15Н6ОЛ	Окалиностойкая, жаро- прочная при темпера- туре до 1000°С	Нагревательные элементы элек- трических печей, детали гидро- генизационных установок и пе- чей для цементации
Г13Л	Износоустойчивая при воздействии ударных нагрузок	Щеки дробилок, трамвайные стрелки, зубья ковшей, экска- ваторов и др. детали
Примечание. Химический состав и механические свойства данного литья при-
ведены в гл. VI.
Таблица 87
Снижение прочности отливок стали марок Х28Л и Х34Л
в зависимости от повышения температуры *
Марка стали	/д	при температуре ®С			
	800	900	J 000	1100
Х28Л	15—18	9—11	5-7	3-4
Х34Л	20—22	12—15	10—12	6—8
* Химический состав см. табл. 73.
232
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 88
Примерная коррозионная стойкость отливок из стали марок Х28Л и Х34Л
в условиях воздействия некоторых агрессивных (корродирующих) сред
Химические реагенты (корродирующая среда)	Концентрация, %	Температура. °C	Класс коррозионной стойкости отливок из стали марки	
			Х28Л	Х34Л
Азотная кислота	Кисло 1	т ы 20	I	1
		Кипящая	I	1
	37	20	I	I
		Кипящая	III	III
	66	20	1	I
		Кипящая	III	III
Серная кислота	20	20	V	—
	30		V	--
	62		III	III
	78		I	1
Фосфорная кислота	10	Кипящая	I	I
	40		I	I
	80		IV	IV
Соляная кислота	Всех концентра- ций	20	V	V
Уксусная кислота	10	Кипящая	I	I
	80		I	I
	100		I	г
Молочная кислота	1,5	Кипящая	I	и
Сернистая кислота	Насыщенный вод- ный раствор	20	IV	—
Применение сталей и чугунов
233
Табл. 88 (продолжение)
Химические реагенты (корродирующая среда)	Концентрация, %	Температура, °C	Класс коррозионной стойкости отливок из стали марки	
			Х28Л	Х34Л
Щелочи				
	50	20	I	1
	15		I	1
	10		I	I
	50		II	
Едкий натр (водный раствор)	15	100	I	I
	10		I	т
	15	50	I	I
	15	Кипящий	I	1
	50		V	V
	Расплавленный	500	V	V
Азотнокислый аммо- ний	Соли (водны! 50	раствор) Кипящий	I	1
Сульфат аммония	50	Кипящий	I	I
Хлориая известь	Насыщенный рас- твор	40	II	III
Хлорное железо	30	20	V	V
Калийная селитра	25	Кипящая	I	I
Сернистый натрий	50	Кипящий	1	I
234
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 88 (окончание)
Химические реагенты (корродирующая среда-	Концентрация, %	Температура, °C	Класс коррозионной стойкости отливок из стали марки	
			Х2ЯЛ	Х34Л
Органические вещества				
	10	Кипящий	I	I
	Технический	20	I	[
Примечание: Класс коррозионной стойкости отливок ппинят по следующим
показателям потери веса:
Потеря веса, г/л<*. час	Класс	стой-
кости
До 0,1.................................................................... I
Более 0,1	до 1 . ......................................................  II
>	1	>3............................................................ III
» 3	>10............................................................ IV
>10	.	.............................................................. V
Выбор сталей для инструмента может быть произведен
по данным табл. 89.
Таблица 89
Марки стали для изготовления отдельных видов инструмевта [22]
Инструмент
Марки стали
I. Режущий инструмент
Резцы
Резцы обдирочные и фасонные высшей произво-
дительности, работающие по стали твердостью
более 300 НВ ...............................
То же твердостью до 300 НВ, а также резцы
для полуобдирочных и чистовых работ . . .
То же для обработки стали твердостью до
200 НВ, цветных металлов и серого чугуна .
Резцы токарные, строгальные, долбежные для
ремонтных и лекальных работ.................
Сверла
Сверла, работающие в тяжелых условиях с
большой скоростью...........................
Сверла 0 < 12 мм, обрабатывающие мягкие
материалы...................................
Сверла 0 < 25 мм с относительно малым ко-
роблением при закалке .......................
Сверла 0 < 25 мм с относительно малым ко-
роблением при закалке, длинные..............
Р18, Р9
Р9
Р9, ХВ5
9ХС, X, Х09, ХВ5
Р9, В1
У12А, У10А
9ХС, X, Х09
X, ХВГ
Применение сталей и чугунов
235
Табл, 89 (продолжение)
Инструмент
Марки стали
Фрезы
Фрезы высокой производительности для обра-
ботки стали твердостью более 250 НВ . . .
То же твердостью до 250 НВ, цветных метал-
лов и серого чугуна (шлифованные фрезы) .
То же, нешлифованные фрезы.................
Фрезы Для обработки твердых металлов при
умеренной скорости резания ................
Фрезы с малой деформацией при закалке и ра-
ботающие с умеренной скоростью резания .
Зенкеры, развертки
Зенкеры высокой производительности, работаю-
щие по твердой стали..................,	. .
Го же, развертки...........................
Зенкеры и развертки высокой производитель-
ности .....................................
То же, работающие с умеренной скоростью ре-
зания .....................................
То же, с малой деформацией при закалке . . .
Го же, длинные и тонкие....................
Метчики
Метчики машинные высокой производительности
То же, работающие с умеренной скоростью ре-
зания .....................................
Метчики с малой деформацией при закалке . .
Метчики длинные, не деформирующиеся при
закалке ...................................
Расточные пластины, перовые сверла
Пластины и сверла высокой производительности
Для обработки стали твердостью более
250 НВ.....................................
То же, Для обработки стали и чугуна твердо-
стью до 250 НВ.............................
Гребенки
Гребенки винторезные ......................
Гребенки для обработки твердых металлов при
умеренной скорости резания с получением в
обрабатываемой детали размеров высокой
точности...................................
Гребенки высокой производительности .......
Протяжки (броши)
Протяжки высокой производительности . . . .
Протяжки, не деформирующиеся при закалке .
Протяжки небольших размеров, работающие с
умеренной скоростью .......................
Р18, Р9
Р9
Р9
ХВ5
9ХС, 9ХВГ, Р18
Р9
Р9
Р9
9ХС, У12А
X, 9ХС
9ХВГ, 9ХС
Р18
У12А, У10А
X, 9ХВГ, Х09
9ХВГ
Р9
9ХС
9ХВГ, X, Х09
ХВ5, ХГ
Р9
Р18, Р9
9ХВГ, ХВГ
9ХС, X
236
Сталь и чугун как материал для оборудования
Инструмент
Табл. 89 (продолжение)
Марки сталн
Плашки
Плашки ответственного назначения.........
Плашки круглые ..........................
То же, крупных размеров .	........
Плашки круглые, ие деформирующиеся при
закалке..................................
Палы
Сегменты к пилам ........................
Ножовки и рамные пилы....................
Деревообделочный инструмент
Топоры, стамески, долотья ...............
Фрезы, зенковки, цековки.................
Сверла спиральные ......................
Пилы продольные и дисковые...............
II. Инструмент, деформирующий
металл в холодном состоянии
Штампы простой формы, обрезные и вырубные
штампы без резких переходов, холодновыса-
дочные пуансоны и штемпели мелких разме-
ров ....................................
Штампы вытяжные крупных размеров, обрез-
ные и вырубные штампы сложной формы,
холодновысадочные пуансоны и штемпели
крупных размеров ........................
Холодновысадочные штампы, не деформирую-
щиеся при закалке........................
Штампы для прессования...................
Ножи.....................................
Штампы сложной конфигурации формовочные,
крупные гибочные с минимальной деформа-
цией при закалке ........................
Накатные ролики......................  .
III. Инструмент, деформирующий
металл в!горячем состоянии
Штампы кузнечные, обжимки, бойки.........
Штампы молотовые, пуансоны...............
Штампы ковочных машин для первых форми-
рующих операций, а также для резки горя-
чей стали................................
Матрицы для штамповки болтов и заклепок . .
Штампы и ножи для резки при повышенных
температурах.............................
Пуансоны прошивные и протяжные...........
Матрицы горячей высадки дли горизонтально-
ковочных машин, пуансоны, ножи ковочных
машин....................................
PI8, Р9
У12А, УША, В1
X, 9ХС, ШХ15
ХВГ, 9ХВГ, 9ХС
Р9
85ХФ
У7, У8
У8, ШХ6, 9Х
Bl, XG9, ШХ6, У10
У8, ШХ6, 5ХВ2С, 85ХФ
У10, У10А, У12
Х12, Х12М, Х09, X,
ХГ, 9ХС, 6ХС, Ф
9ХС, 9ХВГ
ЗОХГС, 5ХВ2С
5ХВГ, 5ХВ2С, 6ХВ2С
X 12(1,45—1,7% С)
X, ШХ15, ХВГ, 5ХВ2С
У10, У8
У7
5ХГМ, 5ХНМ, 5ХНТ
6ХВ2С, 5ХВ2С
4ХВ2С
4ХС
35 X ГС А
7X3, 8X3, ЗХ2В8
Применение сталей и чугунов
237
Табл. 89 (окончание)
Инструмент
Марки стали
IV.	Прее с-ф ормы для литья
под давлением
Формы Для литья под давлением сплавов на мед-
ной основе и алюминиевых сплавов, литни-
ковые буксы, стержни....................
Плиты и литниковые буксы форм литья под дав-
лением цинковых сплавов и литниковые бук-
сы оловянно-свинцовистых сплавов........
Формы для литья под давлением магниевых и
алюминиевых сплавов ....................
Плиты и стержни для форм литья под давле-
нием оловянно-свинцовистых сплавов ....
V.	Измерительный инструмент
Калибры резьбовые и калибры высокой точнос-
ти (I—III классов)......................
Тс же, длинные н сложной формы, ие деформи-
рующиеся прн закалке ...................
Калибры IV и V классов точности с резкими
переходами..............................
То же простой формы.....................
Плоские шаблоны н скобы ................
VI	Кузнечно-слесарный монтаж-
ный инструмент
Пневматический инструмент...............
Зубила, молотки, кувалды................
То же, ответственного назначения .......
Пробойники..............................I
Обжимки для заклепок....................
Шаберы слесарные........................
Кернеры, бородки.....................,	.
Державки для резцов.....................
Хвостовая часть сварных инструментов ....
ЗХВ8, 3X13, ЗХ2В8
5ХНМ, 5ХНТ
4ХВ2С, 4ХВС, 5ХВС,
4Х8В2
У8А. У10А
XT, 9ХС, (X, ШХ15)
9ХВГ
ХГ, X
У10 У12
08, 10, 15, 20 (с после-
дующей цементацией)
4ХВ2С
У7, 60, 65
4ХС
Х09, Х05, У8А
У8, У7
У12, У10
У8, У7
45, 50, 40Х, 45Х
50, 55
Выбор марок чугуна и структуры чугунных отливок
Как известно, свойства чугунных изделий определяются химическим со-
ставом лишь примерно, так как механические свойства и структура зависят
как от химического состава, -так и от скорости охлаждения, т. е. толщины
стенок изделий (рис. 53 и 54).
Для облегчения выбора _ марки чугуна необходимо чугунные изделия
в зависимости от требований, предъявляемых к ним, н условий их эксплуа-
тации разделить на две категории:
1) изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации резким измене-
ниям температуры (изложницы, мульды и т. п.), стойкость которых опреде-
ляется их структурой;
238
Сталь и чугун как материал для оборудования
2) детали оборудования (корпусы редукторов, барабаны, блоки и т. п.)
стойкость которых определяется показателями механической прочности
(маркой чугуна).
Для изделий, подвергающихся нагреву, во избежание
образования трещин в начале их работы (при первом или втором нагреве)
необходимо выбирать ферритную или феррито-перлитную структуру с круп-
ными выделениями графита.
Для изделий, у которых трещины образуются постепенно с нагреваемой
стороны изделия, необходимо добиваться получения пластичного феррит-
ного чугуна с мелким графитом [23].
Для изделий, на которых образуется сетка мелких трещин после значи-
тельного числа нагревов, необходимо выбирать перлитную или перлито-фер-
ритиую структуру.
Изделия, подвергающиеся в процессе эксплуатации резким изменениям
температуры (например изложницы весом 7—50 тс, мульды разливочных ма-
шин), должны изготовляться из чугуна с феррито-перлитной структурой.
Изделия, подвергающиеся при работе незначительным изменениям тем-
пературы, должны изготовляться из чугуна с перлито-ферритной структурой.
Изделия, работающие при повышенной, не резко меняющейся темпера
туре, должны изготовляться из чугуна с перлитной структурой.
Структура чугуна без особых затруднений определяется по диаграмме,
приведенной на рис. 54.
Особую группу чугунов, легко переносящих повторные нагревы, соста-
вляют чугуны с шаровидным графитом, прошедшие термическую обработку
до пуска в работу (табл. 78, 79).
Изделия из этих чугунов (изложницы, мульды и т. п.) обладают свойст-
вом самоотжига, т. е. в процессе работы в условиях высоких температур по-
степенно, с увеличением количества нагревов и охлаждений, пластические
свойства их улучшаются. Если изделия из этих чугунов выдержали режим
первых 5—20 нагревов, то этим создаются условия, обеспечивающие работу
изделий в течение продолжительного периода времени.
В качестве жаростойких рекомендуются чугуны следующего
химического состава:
а)	чугун, не обрабатываемый резанием,—3,1—3,2% С; 1,6—1,2% Si;
1,1—0,5% Мп; 30,7—31,3% Сг; твердость 502 НВ — применяемый для от
ливки колосников аглофабрик;
б)	чугун, легко обрабатываемый резанием, — 2,6—2,8% С; ~ 1% Сг.
5—6% Si, имеющий жаростойкость 800—900° С.
Для деталей оборудования марки чугуна приведены в табл
76, 79 и 81.
При выборе структуры с учетом химического состава, прочности и твер
дости рекомендуется руководствоваться диаграммой рис. 54, данными табл.
75, 77, и 78, а также графиком рис. 20. При этом необходимо учитывать, что
структура чугуна контролируется нижним пределом твердости. При мини-
мальной твердости (143 НВ), указанной в табл. 76 для отливок марки
СЧ 12—28, чугун относится к классу ферритных. Отливки марки СЧ 15—32 с
твердостью от 163 НВ и выше могут иметь структуру перлито-ферритную и
перлитную. Все последующие, более высокие марки относятся к классу пер
литных. Этими соображениями необходимо руководствоваться при выборе
химического состава чугунных отливок по диаграмме рис. 54.
В качестве износоустойчивого чугуна применяется от
беленный чугун, а также с высоким содержанием марганца:
а)	чугун с содержанием 3,4% С; 2,0% Si; 6,0% Мп и 1,6% Си, имеющий
твердость 620—650 НВ, применяемый для отливки прокатных валков и дру-
гих износоустойчивых деталей;
б)	чугун с содержанием 3,3% С; 1,5—1,7% Si; 5,1—8,9% Мп, с той же
твердостью, применяемый для тех же целей,
Применение сталей и чугунов
23»
Для плитовых холодильников доменных печей необ
ходимо применять мягкий чугун со сравнительно высоким содержанием
кремния. Для толстостенных плит (120—260 мм) рекомендуется состав:
3,3—3,5% С; 1,25—1,75% Si; 0,6—0,9% Мп; до 0,1% S и до 0,3% Р. Для
амбразур и тонкостенных холодильников содержание кремния должно быть
увеличено на 0,25—0,50%.
СТАЛЬ И ЧУГУН КАК МАТЕРИАЛ ДЛЯ СМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
Основными видами сменного оборудования металлургического производ-
ства являются прокатные валки и изложницы для разливки стали. Ниже
рассматриваются основные положения по выбору стали и чугуна для этих
изделий.
Прокатные рабочие валки
Рабочие валки являются основными и наиболее ответственными рабочи-
ми деталями прокатного стана. В процессе прокатки они испытывают зна-
чительные изгибающие усилия в момент прохождения раскатываемого ме-
талла между валками, а также воспринимают ударные нагрузки при за-
хвате заготовки или раската.
Деформация металла вызывает появление на контактных поверхностях
валков сил трения, способствующих их износу. Поэтому валки должны обла-
дать достаточной механической прочностью на протяжении всего срока
своей службы, хорошей сопротивляемостью истиранию и окислению.
Норма расхода валков колеблется в широких пределах: от 0,1 кГ иа 1 тс
проката (блюминг 1150) до 3,5 кГ на 1 тс проката (рельсобалочный линей-
ный стан 800) [6].
Прокатные валки разделяются на четыре основные группы:
а)	стальные литые валки для горячей прокатки;
б)	стальные кованые валки для горячей прокатки;
в)	чугунные валки (из обыкновенных углеродистых, легированных и из
обработанных магнием чугунов);
г)	стальные кованые валки для холодной прокатки.
Каждая из этих групп валков как по технологии изготовления, так и по
назначению имеет свои особенности, резко отличающие группы друг от
друга.
Стальные литые валки для горячей прокатки изгото-
вляются по ЧМТУ 5793—57 из нелегированных и легированных сталей доэв-
тектоидных (с содержанием 0,45—0,7% С, твердостью 160—250 НВ), эвтек-
тоидных (с содержанием 0,75—0,85% С, твердостью 180—260 НВ) и заэв-
тектоидных (с содержанием 1,1—1,6% С, твердостью 200—320 НВ). Харак-
теристика этих валков приведена в табл. 90 и 91.
Стальные кованые валки для горячей прокатки
изготовляются по техническим условиям, согласованным между заводами-из-
готовителями и металлургическими заводами. При выборе марки стали для
валков рекомендуется руководствоваться табл. 83.
Стальные кованые валки для холодной прокатки
изготовляются по ГОСТ 3541—57:
а)	рабочие валки по классу А с твердостью поверхности по Шору 95—
102 и классу Б с твердостью поверхности по Шору 90—94;
б)	опорные валки по классу В с твердостью поверхности по Шору 70—
85 и классу Г с твердостью по Шору 45—69.
Твердость шеек для валков всех классов должна быть 30—55 по Шору
(в особых случаях по согласованию сторон твердость шеек может быть ниже
или выше).
Таблица 90
Химический состав стальных литых прокатных валков, % (по ЧМТУ 5793—57 j
Стали	с	Мп	Si	Ni	Сг	S	Р	Сумма S-f- Р
Д о э в т е ктоидныэ								
Нелегированные 	 Легированные: хромоникелевые .... хромоникельмарганцо- вистые	.	.	0,45—0,55 0,55—0,7 0,55—0,7	0,5-0,8 0,5-0,8 0,85—1,2	0,2—0,4 0,2—0,4 0,25—0,45	0,8—1,4 0,7—1,2	0,4—0,8 0,5—0,9			
Эвтектоидные								
Нелегированные ..... Легирова иные: хромоникелевые .... хромоникельмаргаицо- вистые		0,75—0,85 0,75-0,85 0,76—0,85	0,5-0,8 0,5—0,8 0,8-1,2	0,2—0,4 0,2—0,4 0,25—0,45	0,8—1,4 0,7—1,2	0,4—0,8 0,5-0,9	До 0,05	До 0,04	Не более
Заэвтектоидные								0,085
С пониженным содержани- ем углерода: нелегированные .... хромоникелевые .... хромоникельмарганцо- вистые 	 С повышенным содержани- ем углерода: нелегированные .... хромоникелевые ....	1,1—1,3 1,1—1,3 1,1—1,3 1,4—1,6 1,4—1,6	0,5—0,8 0,5-0J8 0,85—1,2 0,5—0,8 0,5—0,8	0,25-0,5 0,25—0,5 0,25-0,5 0,2—0,4 0,2-0,4	До 0,3 0,8—1,4 0,7—1,2 0,8—1,4	До 0,3 0,4—0,8 0,5—0,9 0,4—0,8			-
Примечания: I. При необходимости некоторые стали легируют и модифицируют отдельными или комплексными присадками ванадия.
титана и других элементов.
2. Сталь для валков производится в мартеновских печах или в электропечах.
Применение сталей и чугунов
241
Таблица 91
Нормы твердости термически обработанных стальных литых
прокатных валков (по ЧМТУ 5793—57)
Стали	Твердость НВ	
	бочки	шейки
Доэвтектоидные		
Нелегированные 		160—240	130—222
f Легированные		180—250	140—230
Эвтектоидные		
Нелегированные 		180—240	140—220
^Легированные		180—260	140—240
Заэвтектоидиые С пониженным содержанием углерода:		
нелегированные		200—260	160—240
легированные . . 		220—300	200—280
С повышенным содержанием углерода, не- легированные и легированные ......	260—320	220—300
Примечание: Согласно ЧМТУ 5793 — 57. определение твердости производится
прибором Польди и выражается в числах шкалы Бринеля.
Приведенная на стр. 239 твердость бочки рабочих валков холодной про-
катки установлена для валков диаметром до 500 мм, для валков диаметром
более 500 мм твердость устанавливается техническими условиями, согласован-
ными между заводом-изготовителем и заводом-потребителем.
Бочки рабочих валков должны иметь закаленный слой, состоящий из
активного слоя и переходной зоны. Для валков диаметром до 250 мм тол-
щина активного слоя должна быть не менее 5 мм, диаметром от 250 до
500 мм —не менее 4% и диаметром более 500 мм—не менее 3% от ради-
уса бочки. При этом следует иметь в виду, что согласно ГОСТ 3541—57 ак-
тивным слоем считается слой от поверхности бочки до глубины, где твердость
на 5 единиц ниже указанного предела.
Валки изготовляются из марок стали в соответствии с табл. 92.
Таблица 92
Марки стали для валков холодной прокатки металлов (по ГОСТ 3541—57)
Марки стали	! 1	Назначение валко.
9Х, 9X2, 9ХФ и 9Х2СФ 9Х, 9Х2МФ, 9Х2В и 9Х2СФ 9Х, 9X2, 9ХФ и 9Х2В 50ХГ, 55Х и 70 45ХНВ	Валки рабочие с диаметром бочки до 400 мм Валки рабочие с диаметром бочки свыше 400 мм Валки опорные. Бандажи опорных составных валков Оси опорных составных валков Оси опорных составных валков, тяжело нагру- женных
Примечания: 1. Для изготовления опорных цельнокованых валков с диамет
ром бочки свыше 1000 мм допускается сталь марки 80ХНЗВ.
2. Рабочие валки должны изготовляться только цельноковаными, а опорные допус-
кается изготовлять составными, с кованым бандажом и кованое осью.
16 П. Г. Львовский
Чугунные прокатные валки
Валки	Хи миче		
			
	С	Мп	Si
Л. Л и с т о в ы е			
Листовые валки, кровельные и же- стекатальные, отбеленные, отли- тые из пламенных печей		2,7—3,3	0,25	0,4—0,7
То же, отлитые из вагранок ....	3,2—3,7	0,2—0,5	0,4—0.7
Листовые хромоникелевые для хо- лодной прокатки 		2,8—3,7	0,5-0,9	0,4—0,6
Валки отбеленные высокой твердости (двухслойные) гладкие : а) наружный слой	 б) сердцевина		2.8—3,6 3,2—3,4	0,4—1,0 0.3-0,7	0,4—0,7 0,5—0,8
Б. Сортов ы е			
Среднесортные валки, калиброван- ные и гладкие, отбеленные . . .	До 3,6	0.2—0,8	0,-1—0,8
Мелкосортные валки, калиброванные и гладкие, отбеленные 		, 3,6	0,2—0,8	0,4—0,.“
Срецнесортные и мелкосортные валки полутвердые нелегирован- ные 		» 3,4	До 1,0	0,4—0,8
Среднесортные и мелкосортные валки полутвердые хромоникеле- вые 		» 2,6	» 0,8	0,8—1, 3
Среднесортиые и крупносортные, легированные, хромоникелевые, полутвердые, отлитые из вагранок в кокиль с обмазкой 		? 3,6	» 0,6	0,6—i
Крупносортные валки полутвердые, отлитые в земляную форму, неле- гированные 		» 3,0	» 1,5	0,4—0,6
Крупносортные и среднесортные валки, нелегированные полутвер- дые, отлитые в кокиль и с уплот- ненными калибрами		»	0,0	» 0,6	0,4—0,7
Крупносортные, легированные, хро- моникелевые, полутвердые, отли- тые в кокиль и с уплотненными калибрами 		» 3,4	» 0,5	0,7—1,3
Крупные легированные, хромонике- левые, полутвердые, отлитые в кокиль с обмазкой 		» 3,0	0,3—0,65	0,5—0,9
Таблица 93
(углеродистые и легированные)
ский состав, %							Глубина
	Р	s	Сг i	N.	'"°	1 1	но Шору	ново слоя мм
	До 0,50	До 0,10				58—68	10—23
	» 0,50	>: 0,14	__		—	58—68	10—23
	> 0,50	» 0,50	0,4—0.7	1 .0— 1 ,6	—	60—70	10—23
	» 0,50	» 0,10	0,5—0,7	3,5—4,5	0,3—0,4	70—85	10—30
	» 0,50	» 0,14	0,2—0,4	1,5—2,5	0, 1—0,2		
	» 0,55	» 0,14	—	—		60—68	20—40
	» 0,55	» 0,14			—	60-68	15—30
	» 0,20	» 0,14	__		—	32—45	—
	» 0,30	» 0,14	0,6—1,0	0,8—1,2		35—50	—
	» 0,35	» 0,14	0,4-0.8	0,6-1,2		30—50	
	» 0,25	» 0,10	--		__	28—35	—
	» 0,50	» 0,10	—	—	—	30—40	
	» 0,30	» 0,10	0,4—0,8	0,6—1,2	—	35—50	—
	» 0,35	» 0,14	0,3—0,7	0,3—0.7	—	30-50	—
16*
Чугунные прокатные валки
Валки
Назначение валков и наименование станов
или клетей
А. Листовые
Толстолистовые нелегирован-
ные
То же
Тонколистовые нелегирован-
ные
То же
То же
То же
Тонколистовые легированные
никелемагниевые
То же
Б. Сортовые
Мелкосортные и среднесорт-
ные с перлито-графитной
структурой, нелегированные
Крупносортные с перлито-гра-
фитной структурой, нелеги-
рованные
Мелкосортные и среднесертные
с перлито-цементито-графит-
ной структурой (гладкие и
отлитые с калибрами), неле-
гированные
Крупносортные с перлито-це-
ментито-графитной структу-
рой (гладкие и отлитые с ка-
либрами), нелегированные
Мелкосортные и среднесорт-
ные с перл ито-цементито-
графитной структурой (глад-
кие и отлитые с калибрами),
легированные
Крупносортные с перлито-це-
ментито-графитиой структу-
рой (гладкие и отлитые с ка-
либрами), легированные
Прокатка толстых и средних листов. Верх-
ние и нижние валки трехвалковых станов
«Лаута»
Прокатка толстых и средних листов. Верх-
ние, средние и нижние валки трехвалко-
вых станов «Лаута» и универсальных
станов
Прокатка тонкого листа. Черновые клети
непрерывных станов
Прокатка жести. Двухвалковые клети го-
рячей прокатки
Прокатка кровли и электротехнического
листа. Двухвалковые клети горячей про-
катки
Прокатка декапира, лопатной стали и дру-
гих листов толщиной 1—3 мм. Двухвал-
ковые клети горячей прокатки
Прокатка тонкого листа. Предчистовые
клети непрерывных станов
Прокатка жестн и тонкого листа из спе-
циальных сталей. Двухвалковые клети
горячей прокатки
Обжимные и черновые клети мелкосортных
и среднесортных станов. Первые клети
непрерывно-заготовочных станов
Обжимные и черновые клети крупносорт-
ных станов, первые клети непрерывно-
заготовочных станов
Черновые и чистовые клети мелкосортных
н среднесортных станов. Последние кле-
ти непрерывно-заготовочных станов,
штрипсовые станы, кроме чистовых кле-
тей, трубопрокатные станы
Черновые и чистовые клетн крупносортных
станов. Последние клети непрерывно-за-
готовочных станов
Черновые и чистовые клети мелкосортных
и среднесортных станов
а) средней твердости
Последние клети непрерывно-заготовочных
станов, штрипсовые станы, кроме чисто-
вых клетей, трубопрокатные станы
б) повышенной твердости
Черновые и чистовые клети крупносорт-
ных станов
а) средней твердости
Последние клети непрерывно-заготовочных
станов
Крупные трубопрокатные станы
б) повышенной твердости
Таблица 94
(обработанные магнием)
Химический состав. %							Глубина отбелен-' н ого слоя, мм	Твер- дость по Шору
с 1	Si |	Мп |	р 1	S	cr j	Ni		
2,8—3,3	0,5—0,9	До0,9	До 0,5	До 0,02	—	—	12-32	50—60
2,8—3,4	0,4—0,8	» 0,9	» 0,5	» 0,02	—	__	12—32	58—66
2,9—3,4	0,3—0,7	» 0,9	» 0,5	» 0,02	—	—	10—25	60—68
2,9-3,4	0,3—0,6	» 0,7	» 0,5	» 0,02		—	12—28	60—68
2,9—3,4	0,3-0,7	» 0,9	» 0,5	» 0,02		—	12—28	60—68
2,9-3,4	0,4—0,8	» 0,9	» 0,5	» 0,02	—	—	12—28	58—66
2,9—3,4	До0,5	» 0,9	» 0,5	» 0,02	—	1,2-2,0	10—25	62—72
2,9—3,4	» 0,5	» 0,9	» 0,5	» 0,02	—	1,2—2,0	12-28	62-72
До 3,6	1,2-2,2	0,5-1,0	До 0,3	До 0,02	—	—	—	35—44
» 3,4	1,2—2,2	0,5—1,0	« 0,3	г 0,02	—	—	__	35—45
в 3,6	1,2—2,2	0,5—1,0	» 0,3	» 0,02	—	—	—	41—55
ъ 3,4	1,2—2,2	0,5—1,0	» 0,3	» 0,02	—			41—55
» 3,6	0,8—2,1	0,5—1,0	» 0,3	» 0,02	0,4—0,8	0,8—1,4	—	45—55
9 3,6	0,8—2,0	0,5—1,0	» 0,3	ъ 0,02	0,4— 0,8	0,8—1,4	—	51 и выше
» 3,4 ।	0,8—1,8	0,5-1,0	' » 0,3	» 0,02	0,4—0,8	0,8—1,6	—	41—50 51 и
j » 3,4	0,8—1,7	0,5—1,0	» 0,3	» 0,02	0,4-0,8	0,8—1,6	—	выше
246
Сталь и чугун как материал для оборудования
Чугунные валки различных назначений изготовляются:
и < обыкновенных углеродистых и легированных чугунов — согласно ЧМ.ТУ
2538—50; из чугунов, обработанных магнием, — по ЧМТУ 4843—54.
Валки из чугунов, модифицированных магнием (.см. «Чугун с шаровид-
ным графитом (высокопрочный чугун)»), имеют сердцевину высокой прочно-
сти и повышенной пластичности, хорошо воспринимают термические напря-
жения, возникающие в валках при прокатке, но наличие в отбеленном на-
Рис. 60. Структура графита в переходной
зоне высокопрочных чугунных валков.
Согласно техническим условиям ТУ 272,
феррито-перлитной структуры.
ружном слое отдельных шаро-
видных включений графита
ограничивает их применение
для такого проката, как лист
для белой жести. Стойкость
валков из чугунов, обработан-
ных магнием, выше, чем из
обыкновенных углеродистых и
легированных чугунов.
Структура графита в пе-
реходной зоне валков из чугу-
нов, обработанных магнием,
приведена на рис. 60.
В табл. 93 и 94 приведены
данные по выбору чугунных
валков.
Химический состав
серого чугуна
для отливки изложниц
Химический состав вагра-
ночного чугуна для отливки
изложниц, согласно техничес-
ким условиям ММП (ТУ 272),
приведен в табл. 95.
изложницы должны отливаться
Таблиц а 95
Химический состав чугуна для отливки изложниц, %
Сорт	1 с		Мп f	Р	S	Сг
ИЗЛОЖНИЦ :				нс более	
И з л о ж и и ц ы в е с о м д о 2, тс
1	1 3,4—4,0	1,6—2,0	!,° !	0,20 •	0,10 ;	—
2	' 3,3—4,0 !	1,2—2,4	1 ,2	!	0,25 :	б, 12	—
	И з л	о ж и и ц ы	в е с о м б о .	I е е 3 гче		
1	! 3,5-4,2 [	1,4—1,8	1,0 i	0,20 [	0,10 !	0,10
2	3,4—4,0 1	1,0—2,2	1.2	:	0,25 i	0,12 1	0,20
Применение сталей и чугунов
247
Отливка изложниц перлитной структуры допускается г, отдельных слу-
чаях по особому требованию заказчика ( в тех случаях, когда изложницы
ч основном будут выходить из строя по разгару).
Исследования зависимости стойкости изложниц от химического состава
и структуры чугуна позволяют сделать следующие выводы.
сЧугун, хорошо сопротивляющийся растрескиванию, должен быть срав-
нительно крупнозернистым, с крупными выделениями графита, тогда как чу-
гун с высоким сопротивлением разгару должен быть более твердым и иметь
более тонкую структуру.
Эти требования взаимно противоположны и в лучшем случае допускают
компромиссное решение вопроса о составе и структуре металла для излож-
ниц» [24].
Чугун с более высоким содержанием углерода, крупными включениями
графита более устойчив против растрескивания, легче переносит термиче-
ские напряжения, чем более твердый чугун, и рекомендуется для изложниц
большого размера со сравнительно тонкими стенками.
Влияние различных элементов на стойкость
изложниц
Марганец. Повышение содержания марганца от 0,75 до 1,0%,
уменьшая склонность к растрескиванию, увеличивает срок службы излож-
ниц.
Более низкому содержанию кремния соответствует меньшее содержание
марганца, так как в противном случае марганец, стабилизируя карбидную
структуру, ухудшает сопротивляемость растрескиванию.
Кремний. Повышение содержания кремния от 1,7 до 2,0% способ-
ствует окислению и разгару поверхности изложниц, а также их росту, что
значительно снижает срок их службы. Чрезмерно низкое содержание крем-
ния способствует появлению трещин.
Сера. Сера при содержании выше 0,12% отрицательно влияет па стой-
кость изложниц.
Фосфор. Повышение содержания фосфора до 0,1% увеличивает стой-
кость изложниц. Во многих случаях, за исключением крупных изложниц для
поковочных слитков, полезно повышать содержание фосфора до 0.25%. При
повышении содержания фосфора более 0,3% трещиноватость изложниц рез-
ко увеличивается.
Хром. Добавка хрома до 0,3—0,5% незначительно увеличивает стой-
кость изложниц и экономически себя не оправдывает.
ГЛАВА VIII
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
НА ИХ ПРОЧНОСТЬ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
КОНСТРУИРОВАНИЯ
Детали машин из металлов и их сплавов изготовляют различными тех-
нологическими способами при различных режимах. Методы изготовления
деталей следующие: отливка, отковка из прокатанной заготовки и из литья,
изготовление обточкой на станках из прокатанного металла, без предвари-
тельной проковки; изготовление сваркой из заготовки, которая может быть
катанной, кованой или литой.
Свойства деталей, изготовленных различными методами, различны, хотя
марки материалов могут быть взяты одинаковые.
Литые детали менее прочны и менее пластичны, чем кованые, тем не
менее большинство узлов оборудования состоит из литых деталей, так как
технология отливки в большинстве случаев более универсальна.
Исходя из указанного, в каждом отдельном случае устанавливается
метод изготовления деталей и технологический режим, разрабатываемые кон-
структором и технологом.
ВЛИЯНИЕ УСАДКИ И ЛИКВАЦИИ
При изготовлении деталей путем отливки необходимо учитывать усадку
металла при его остывании и ликвацию.
Уса д к о й называют свойство металлов и сплавов уменьшать объем и
размеры при затвердевании и охлаждении. Литейную усадку выражают в
процентах по отношению к длине холодной отливки. В табл. 96 приведены ве-
личины свободной (незатрудненной) усадки металлов и сплавов.
Таблица 96
Свободная линейная усадка металлов и сплавов [23]
Металл или сплав	Усадка при отливке в песок, %	Примечания
Чистое железо			2,44	При заливке в ме-
Техническое железо 		2,39	таллические
Стальные отливки мягкие (0,14% С) . . .	2,47	формы усадка
То же, средней твердости (0,35% С) . . .	2,40	сплавов в боль-
То же, твердые (0,75% С)		2,31	шинстве случаев
Сталь высокомарганцовистая 		2,6—3,0	увеличивается
Мягкий чугун	•	 Перлитный чугун 	 . Белый чугун 	 Красная медь		 Броиза оловянистая 	 Бронза алюминиевая 		1,0 1,2—1,3 1,88—2,0 1,85 1,5 2,3	на 25-50%.
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
249
Усадка металлов и сплавов приводит к образованию усадочных раковин
(при переходе металла из жидкого состояния в твердое) и к усадочным на-
пряжениям, вследствие неравномерной усадки отдельных частей отливки.
Скопление мелких усадочных раковин образует усадочную рыхлость, кото-
рая обычно является продолжением усадочной раковины. Наличие усадоч-
ной раковины в рабочем сечении ответственной детали недопустимо.
Мероприятия, которые применяются для предотвращения усадочной ра-
ковины в теле детали, способствуют выводу усадочной раковины в специ-
Рис. 61. Расположение
проб в исследуемом
слитке.
ально наставленный иа отливку придаток, ко-
торый называют прибылью.
Для малоответственных деталей для сни-
жения величины усадочной раковины можно
применять кипящую сталь, хотя и имеющую
неплотное и неоднородное строение, ио даю-
щую возможность делать отливки с понижен-
ными прибылями, а для простых конфигура-
ций — вообще без прибылей.
Однако изготовление ответственных изде-
лий из кипящей стали запрещается.
Предотвращение и устранение усадочных
напряжений в теле отливок осуществляется
как правильным конструированием литых дета-
лей (конструирование без резких переходов в
сечениях деталей, с максимально возможной
равномерностью стенок), так и соответствую-
щей термообработкой отлитых деталей.
Ликвацией называют неравномер-
ность отдельных частей отливки и слитка по
химическому составу, получающуюся при зат-
вердевании в форме. Неоднородность может
быть значительной, составляя в отдельных
случаях по сере до 600%, по фосфору до
300%, по углероду — до 170% и т. д. Послед-
иеравномериым механическим свойствам отливок и металла слитков
97 указаны результаты проведенных испытаний [25] проб: доле-
и поперечных 7, 7с, 12, 12с и 12к, взятых из слитка (рис. 61)
нее ведет к
В табл,
вых 4, 8, 9
Таблица 97
Механические свойства металла
в различных зонах стального слитка
Номер образ- ца (рис. 61)	яв, кГ1мм2	г. %	ф. %
j	73,6	н,з	15,0
8	73,4	15,5	22,0
9	70,7	12,1	16,5
7	71,0	15,5	32,2
7с	69,1	10,2	—
12	71,0	17,9	31,5
12с	72,0	17,3	32,7
12к	76,0	18,3	30,1
Как видно, образцы из середины слитка имеют более низкие показатели
что особенно относится к образцу 7с.
250
Сталь и чугун как материал для оборудования
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ЛИТЫХ ДЕТАЛЕЙ
Конструкторы и механики, определяя форму и размеры деталей, обяза-
ны выбирать наиболее простую технологию их изготовления, предупреждать
Рис. 62. Формовка в двух опоках по разъемной модели:
j - хсгановка модели на подмодельную плиту; б — насыпание наполнительной земли:
з рамбование плоской трамбовкой; г — прокалывание душиикоы; д — переверну-
тая опока; е — припудривание модели; ж — установка стояка и засеивание модели
облицовочной землей: з— разнимание опок; и— прорезание литника; к — выемка мо-
тели из формы; л -- вид формы после выемки модели; .ч собранная под заливку
форма; н — готовая отливка.
брак из-за неправильной конструкции деталей, обеспечивать достаточную
простоту деталей и возможное снижение их стоимости при высокой проч-
ности и износостойкости.
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
251
Конструкция отливок, запроектированная без учета особенностей ли-
1,1,ной технологии, часто ведет к браку изделий. Поэтому конструктору
необходимо учитывать требования, предъявляемые литейщиком к кон-
Рис. 63. Изготовление формы в почве:
1 — горелый кокс; 2 — труба для выхода газа; 3 — фор-
мовочная смесь; 4 — опока; 5 — фиксатор: — литниковые
каналы; 7 —литниковая чаша; 8 — надставка для выпора.
сфукцин деталей; их почти всегда можно удовлетворить без ущерба для ра-
боты проектируемых машин и механизмов
При конструировании необходимо учитывать [26, 27, 28]:
Рис, 64. Вертикальная шаблонная формовка крышки:
формовка шаблоном наружной поверхности: 1 - шаблон для наружного очеркншя;
шпиндель; 3 — башмак; 4 — угольная гарь; о — вентиляционные каналы; б --фор-
мо-хп верхней опоки: / - верхняя опока; 2— бумага; 5 — литник; в - формовка шаб-
лоном внутренней поверхности: «’--собранная форма,
; ) литейные свойства металла, из которого изготовляется изделие ',усад-
ч. жидкотекучесть, ликвацию);
2]	габариты отливки, удобство и экономичность ее формовки;
3)	конструкцию литейной формы, разъем модели, уклоны, возможность
выемки модели, конструкцию стержневых ящиков и стержней;
252
Сталь и чугун как материал для оборудования
4)	расположение обрабатываемых поверхностей отливки внизу литей
ной формы;
5)	условия механической обработки детали.
Схема формовки показана на рис. 62 (формовки в опоках). Во всех воз-
можных случаях с целью уменьшения трудоемкости формовки конструктор
должен предусматривать возможность формовки в почве (рис. 63), а также
возможность применения формовки по
шаблону (рис. 64).
Конструктор детали, изготовляемой от
ливкой, обязан исходить из способа изго-
товления отливок и требований обеспече
ния удобства формовки, получения качест-
венной (плотной) структуры металла и
минимального объема последующей меха
нической обработки.
Рис. 65. Уменьшение габари-
та отливки.
Отливки необходимо конструировать
компактными, чтобы опоки были меньших
размеров и расход формовочных мате-
риалов был небольшим. Это требование
часто удается выполнить без ущерба для службы деталей в машинах и ме-
ханизмах. Например, на рис. 65 показаны две конструкции кронштейна, при-
чем размер конструкции 2 на величину а меньше размера конструкции /.
что не ухудшает условий работы деталей.
Обеспечение удобства формовки
Для обеспечения удобства формовки необходимо соблюдать следующие
требования [26, 27, 28, 29].
Конфигурация отливки должна допускать возможность распо
ложения ее в одной форме или в форме с одним плоским разъемом
(рис. 66).
Конструировать отливку желательно так, чтобы формовку производить
без отъемных частей модели и с наименьшим количеством стержней, особен-
но если формовка машинная (соблюдение этого принципа конструирования
можно проверить тене-лучевым способом (рис. 67); лучи, направленные со
стороны разъема формы или стержневого ящика, на должны на своем пути
встречать внешние и внутренние очертания детали более одного раза).
В отливках со сложными и замкнутыми полостями необходимо преду
сматривать достаточное число технологических отверстий, обеспечивающих
надежное крепление стержней, по возможности без жеребеек, лучшее удале-
ние газа и облегчающих выбивку стержней из отливки (рис. 68).
Во избежание заваривания стержня и внутренней полости, ширина по
следней в двухтельноп детали должна быть не менее суммы толщин обеих
стенок (рис. 69).
Желательно избегать конфигураций внутренних полостей, требующих
применения большого количества стержней и их сложной формы (рис. 70)
Учитывая, что соотношения размеров внутренних полостей, образуемых
болванами (без применения стержней), зависят от положения этих полостей
в форме, необходимо (рис. 71):
а)	полости, образуемые частями формы, расположенными в нижней опоке
и стоящими на своем основании, конструировать с размером И, приближа-
ющимся к размеру диаметра D основания (И D);
б)	полости, образуемые частями формы, расположенными в верхней
опоке и свешивающимися вниз, конструировать с h < 0,3 d.
Указанные нормы допускаемых соотношений величин И, D, h и d при-
ведены для машинной формовки; при ручной формовке они меньше пример-
но на 50%. Форма внутренних полостей отливки должна допускать надеж-
а	б
Рис. 66. Расположение отлив-
ки по отношению к разъему
формы:
а — неправильное; б — правильное.
Рис. 67. Проверка конструкции
литой детали теневым методом:
а — правильная конструкция (без те-
невых участков): б — неправильная
конструкция (требуются объемные
части модели и дополнительные
стержни).
Иепрабильло	Правильно
Рис. 68. Изменение конструкции отливки для
устранения применения жеребеек, лучшего уда-
ления газа из стержня и выбивки стержня из
отлнвки.
Рис. 69. Соотно-
шение размеров
полости и стенок:
а — неправильное;
б — правильное.
Рис. 70. Конфигурации внутренних полостей отливок:
«—неправильная (требуется дополнительный стержень); б — пра-
вильная; I - форма; 2 и 3 — стержни.
Рис. 71. Размеры
внутренних полостей,
образуемых болва-
нами формы.
Рис. 72. Конфигурация отлив-
ки в увязке со способом креп-
ления стержня:
л — неправильно; б — правильно.
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность	255
ное крепление и точность установки стержней, образующих эти полости; вы-
ходные отверстия для знаков нли болванов должны являться продолжением
полости отливки (рис. 72) (при длине внутренней полости, превышающей в
два раза и более ее диаметр, должна быть предусмотрена возможность
крепления стержня на обоих концах).
Приливы, бобышки, кронштейны и другие выступающие части деталей
необходимо конструировать с расчетом выемки модели из формы без устрой-
ства отъемных частей (на рис. 73 слева показана правильная конструкция
бобышки, справа пунктиром — не-
правильная: при разъеме формы по
линии 1 бобышка должна быть
продлена до фланца, иначе ее при-
шлось бы делать отъемной).
Рис. 73. Правиль-
ная и неправиль-
ная конструкции
бобышки.
Рис. 74. Замена кон-
сольного стержня
общим стержнем.
При конструировании внутренних полостей необходимо стремиться к
унификации стержней. Сложные и громоздкие детали желательно делать
сборными.
Рис. 75. Зависимость направления уклонов от характера отливки и способа
формовки:
а — при горизонтальном положении в форме; и — при вертикальном положении п
форме; в - при тонких стенках; г — при толстых стенках; д — при образовании вн\1-
ренней полости болваном формы.
Консольных стержней на одном знаке (рис. 74. а) также следует
избегать, так как для устойчивости они должны иметь массивные знаки,
увеличивающие габариты опок. На рис. 74, б показан кронштейн с одним
общим стержнем, заменяющим консольный стержень и стержень втулки.
256
Сталь и чугун как материал для оборудования
Конструктивные и формовочные уклоны. При констру-
ировании деталей необходимо учитывать, что для свободного извлечения
модели из формы необходимо предусматривать иа наружных и внутренних
поверхностях отливок уклоны по направлению от плоскости разъема формы.
Величину уклонов для поверхностей основной части отливки или отдельных
ее элементов (бобышек, ребер, бортовых утолщений, внутренних отверстий
и др.) следует принимать с учетом характера детали и возможного поло-
жения ее в форме (рис. 75).
Конструктивные уклоны рекомендуется принимать [7]:
а)	для отливок в песчаные формы — в соответствии с табл. 98;
Таблица 98
Размеры конструктивных уклонов на отливках
б)	при машинном извлечении моделей из форм — в пределах от */20 ДО
Vioo!
в)	для внутренних поверхностей отливок — в пределах 72о;
г)	для крупных отливок при массивных сечениях — в пределах Vioo (в
отдельных случаях Viso);
д)	при литье в кокиль — для внешних стенок от ’/то до ’/100 и внутрен-
них, образуемых металлическими стержнями, — от ‘/ю ДО '/зо-
Формовочные уклоны отливок (при отсутствии конструктивных) рекомен-
дуется устанавливать в зависимости от характера поверхности отливок (обра-
батываемые и необрабатываемые), условий работы (сопряжения с другими
деталями), а также от величины допускаемых отклонений по размерам от-
ливки.
Рекомендуемые ГОСТ 3212—57 величины формовочных уклонов наружных
поверхностен моделей и стержневых ящиков приведены в табл. 99.
Устанавливая припуски на обработку вертикальных поверхностей мо-
делей, необходимо предусматривать соответствующие формовочные уклоны.
Для необработанных поверхностей формовочные уклоны рекомендуется
принимать:
а)	плюсовыми — при толщине боковых стенок до 8 мм (табл. 99, тип I);
б)	плюсовыми и минусовыми — при толщине боковых стенок от 8 до
12 мм (табл. 99, тап П);
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
257
в)	минусовыми — при толщине боковых стенок больше 12 мм (тип III).
На обрабатываемых поверхностях формовочные уклоны следует прини-
мать плюсовыми.
Для поверхностей моделей, образующих в литейных формах болваны, а
также при изготовлении форм по глине, величину формовочных уклонов ре-
комендуется увеличивать на 50—100%, но не более 3°.
Таблица 99
Величины формовочных уклонов наружных поверхностей моделей
и стержневых ящиков (ГОСТ 3212—57)
		Уклоны-	-углы ? моделей	
Измеряемая высота		оболочковых		
поверхности моде-	выплавляемых	форм	металлических	деревянных
ли h, мм				
	не более			
До 20	0°20'	0°45'	1°30'	3°
Более 20 до 50	0°15'	0’30'	1°	1°30'
»	50 » 100	0’10'	0°30'	0°45'	1°
»	100 » 200	—	0°20'	0°30'	0°45'
»	200 » 300	—	0°20'	0°30'	0°30'
» 300 » 500	—	—	0°20'	0°30'
»	500 » 800	—	—-	0°20'	0°30'
» 800 » 1180	—	—	—	0°20'
» 1180 » 1600	—	—	—	0°20'
» 1600 » 2000	—	—	—	0°20'
» 2000 » 2500	—	—	—	0°15'
» 2500	—	—	—	0°15'
Примечание. Формовочные уклоны в стержневых ящиках рекомендуется выпол-
нять равнозначными наружным уклонам моделей.
Получение плотной структуры металла отливок
Конструкция отливок должна быть технологичной, обеспечивать плот-
ность тела отливок, отсутствие усадочных раковин, рыхлостей и др. Конст-
руктор должен учитывать, что процесс кристаллизации протекает перпенди-
кулярно теплоотводу. В неправильно сконструированной отливке механические
свойства снижаются вследствие неудовлетворительной ориентировки кристал-
лов (рнс. 76, а, б, в, г). Изменение конструкции деталей (рис. 76, д, е, ж, з).
обеспечивает повышение механической прочности.
17 п. Г. Львовский
258
Сталь и чугун как материал для оборудования
Для получения плотных отливок (без литейных пороков) при
конструировании необходимо следить за тем, чтобы в рабочих сече-
ниях изделия не создавались «термические узлы», т. е. места с большим
скоплением металла. Например, при сочленении стенок отливки в первом слу-
чае (рис. 77, а) «термический узел» соответствует окружности диаметром
52 мм, а во втором (рис. 77, б)—68 мм. Кроме того, в первом случае усло-
вия охлаждения «термического узла» более благоприятные, чем во втором.
Отливки не должны иметь резких переходов по толщине стенок (следует
учитывать, что в тонких местах стенок чугунных отливок при быстром осты-
вании происходит отбел поверхности). Постепенность переходов особенно
важна в деталях, испытывающих в эксплу-
атации переменные напряжения. В таких
конструкциях следует избегать острых
углов, особенно внутренних, в которых
концентрируются местные напряжения (см.
приложение)'.
При конструировании отливок необхо-
димо учитывать условия, в которых будут
Рис. 76. Схема кристал-
лизации:	слева — не-
правильная конструкт
ция; справа — правиль-
ная конструкция.
Рис. 77. Конструкция сочлене-
ния стенок отливок:
а — правильная; б — неправильная.
работать детали. Например, в конструкции деталей, предназначаемых для
работы под давлением, а также деталей со сложными и замкнутыми поверх-
ностями желательно предусмотреть крепление стержней исключительно с по-
мощью знаков, без жеребеек (рис. 78).
С целью обеспечения достаточной для расплавления жеребеек массы ме-
талла тонкие стенки отливок в местах установки жеребеек должны иметь
местные утолщения. Для удаления из внутренних полостей отливок стержне-
вой массы, каркасов и пр. н нх тщательной очистки предусматриваются от-
верстия (если эти отверстия по условиям эксплуатации недопустимы, их за-
бивают пробками) (рис. 68, правый нижний).
Конфигурация отливки должна соответствовать одновременному или
последовательно направленному затвердеванию:
а)	в первом случае желательна наибольшая равномерность сечений
(рис. 79, а);
б)	во втором случае необходимо обеспечить постепенное увеличение тол-
щины стенки в предполагаемом направлении затвердевания (рис. 79, б), с
учетом постепенного уменьшения скорости затвердевания по направлению к
прибыли.
Влияние технологии изготовления деталей, на их прочность
259
Учитывая, что скорость затвердевания внешних углов больше, чем внут-
ренних, в вершинах углов толщина отливки должна быть на 20—25% меньше,
чем боковых стенок (рис. 80).
Острые углы в сопряжениях необходимо округлить галтелями с таким
расчетом, чтобы сечение в местах сочленения было несколько меньше, чем
Рис. 78. Конфигурация отливки в увязке
со способом крепления стержней:
а — неправильно (требует жеребеек); б — пра-
вильно.
Рис. 79. Конструкции
отливки, соответствую-
щие одновременному (а)
и последовательному (б)
затвердеванию.
каждое из сечений соединяемых элементов; количество сопрягаемых в одной
точке элементов следует сводить к минимуму (крестообразное сечение сле-
дует по возможности заменять "(-подобным) (рис. 81). В ряде случаев для
предотвращения образования «термичес-
ких узлов» в местах скопления металла
делают специальные отверстия.
Рис. 80. Конструкция
угла отливки.
Рис. 81. Схе-
мы облегчен-
ных пересече-
ний в узлах
отливок.
При конструировании отливок необходимо учитывать торможение усадки;
а) механическое, со стороны формы и стержней (рис. 82, б),
б) термическое, обусловленное неодинаковой скоростью остывания разных
частей отливки (рис. 82, в),
в) механическое и термическое одновременно (рис. 82, г).
Для предупреждения возникновения внутренних напряжений, коробления,
появления трещин и т. п. конструкция отливок должна обеспечивать по воз-
17»
260
Сталь и чугун как материал для оборудования
можности равномерное охлаждение всех сечений и допускать свободную усад-
ку (не должна иметь выступов и приливов, затрудняющих усадку).
В углах сопряжения стенок различной толщины необходимо устанавли-
вать специальные ребра во избежание образования горячих трещин (особен-
Рис. 82. Схема конструкций отливок:
а — со свободной усадкой; б — с механическим торможением
усадки; в — с термическим торможением усадки; г — с меха-
ническим и термическим торможением усадки.
но прн сплавах с большой усадкой), а чтобы предотвратить образование в
углах усадочных раковин, целесообразно делать отверстия в ребрах (рис. 83).
Рис. 83. Уничтожение местно-
го скопления металла при по-
мощи отверстия О.
Расчетные данные
ложении.
для конструирования литых деталей приведены
в при-
Условия получения качественной
стальной отливки
Усадка стали равна 2—3%, т. е. вдвое больше усадки чугуна. Кроче
того, сталь менее жидкотекуча, в связи с чем необходима высокая темпе-
ратура ее при заливке, а также обладает повышенной способностью К
ликвации.
Значительная усадка стали вызывает необходимость предусматривать
условия более свободного сокращения отливок в форме, что очень важно для
сложных отливок.
Подвод металла необходимо выполнять в соответствии с указанием к
рис. 79.
Тонкостенные детали с большой поверхностью следует заполнять через
большое количество-питателей.
Для выравнивания скоростей охлаждения отливок, имеющих сечения,
сильно отличающиеся по толщине, массивные части их подвергают искусст-
Рис. 84. Прямые при-
были.
Рис. 85. Отводная (бо-
ковая) прибыль.
fig- npungot
£<D,
'Линия отреза,
прибыла
^=0,86^

Рис. 87. Легкоот-
деляемая	при-
быль:
7 — прибыль; 2
отливка; 3 — отделя-
ющая песчано-огне-
упороглиняная пла-
стина; 4 — питатель-
ное отверстие.
Рис. 86. Сфероидальная прибыль.
262
Сталь и чугун как материал для оборудования
венному охлаждению при помощи внешних и внутренних холодильников.
Внешние холодильники, или металлические плиты (кокили), затрамбовывают
в стенку формы при набивке, а внутренние холодильники в виде кусков про-
волоки, гвоздей и стальных прутков ставят в полости формы, и они завари-
ваются в металле отливки.
Для питания массивных сечений во избежание образования усадочных
раковин и усадочных рыхлостей практикуется установка прибылей. При
этом прибыль должна охлаждаться последней. Прибыли бывают прямые
(рис. 84), отводные (рис. 85), сфероидальные (рис. 86) и легкоотделяе-
мые (рис. 87).
Для определения размера прибылей можно пользоваться нормалями [26],
приведенными в табл. 100—102.
Для постепенного перехода от основного тела литой детали к прибыли
предусматриваются соответствующие «напуски» (заштрихованная двойной
Штриховкой площадь на рисунках к табл. 100 и 101).
Т а б л и ц а 100
Нормаль для определения размеров
радиальных прибылен
Основные размеры	Значения основных величин при отношениях	
	<2,0 Ь	— >2,0 *
Приращение толщины отливки . .	Исключается	Ь = 0,1Я
Приращение толщины прибыли . .	с =0,355	с = 0,355
Высота прибыли 		Нпр = 0,6/7 4-с	Нпр= 0,&Н+с
Угол перехода шейки прибыли . .	а = 45°	а = 45°
Боковой конус прибыли 		а = Л5£_(6О) 10	’	Нпр /СО' ю (6)
Диаметр вписанной окружности . .	Dnj>=l,36	Ояр=1,35
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
263
	Табл. 100 (окончание)'1
Основные размеры	Значения основных величин при отношениях — «2,0	— >2,0 b	b
Длина дуги одной прибыли ....	0,5£о пр~ к ’ где Lo—длина средней окружности обода отливки; К—количество прибылей.
При разработке в процессе конструирования формы детали необходимо
стремиться к уменьшению размера прибылей, к уменьшению размера «напус-
Таблица 101
Нормаль для определения размеров
кольцевых прибылей
Основные размеры	Значения основных величин при отношениях	
	— <2,0 b	— >2,0 Ь
Приращение толщины отливки . .	Исключается	ъ = о,\н
Приращение толщины прибыли . . .	с = 0,4 ft	с == 0,4 В
Высота прибыли 		Д„„=0,6 Д+с	Нпр = 0,&Н
Угол перехода шейки прибыли . .	а = 45°	а = 45°
Боковой конус прибыли ......	а = 2^(6°) 10	О1 = -2зг_(6в) 10
Радиус шарового закругления при-		
были		‘—	R = Нпр-Ь
264
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 102
Нормаль для определения
размеров фланцевых прибылей
Основные размеры	Значения основных величин при отношениях	
	"-<1,3 ь	— >1,3 ь
Напуск на фланец 		Исключается	5 = 0,05 D
Обхват фланца (хорда)		£=0,80	L=6,SD
Высота прибыли 		Длр=0,4О	Нпр - 0,5 0
Угол перехода шейки прибыли . .	а = 60°	а = 60°
Боковой конус прибыли 		нпр а1	10	_ Н пр ~ 10
Приращение толщины прибыли . .	с = 0,4 Ь	с = 0,4 &
		ct — 0,05 £>4-0,45
ков», одновременно предусматривая наиболее упрощенные способы удаления
как прибылей, так и напусков.
ВЛИЯНИЕ ГОРЯЧЕЙ ОБРАБОТКИ НА ПРОЧНОСТЬ ДЕТАЛЕЙ
Горячая обработка (прокатка и ковка) способствует образованию в
стали и других сплавах волокнистого строения (рис. 88, а). Дендриты и круп-
ные зерна литого слитка раздробляются с получением удлиненных волокон,
направленных вдоль вытяжки; междендритные пространства, более богатые
примесями и содержащие неметаллические включения, также деформируются
с образованием волокнистого строения [1,28]. Механические свойства прокат-
ного или кованого металла различны в разных направлениях. Например,
ранее действовавший ГОСТ 2335—50, определявший технические условия на
поковки из углеродистой стали, устанавливал следующие соотношения меха-
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
265
Таблица 103-
Соотношения между показателями механических свойств поковок, %
Показатели	Продольные образцы	Радиальные образцы	Тангенциальные образцы
	100	90	95
8	100	65	75
Ф	100	65	80
ак	100	60	75
нических свойств на продольных, радиальнык и тангенциальных образцах
(табл. 103) (данные приводятся в порядке технической справки)’.
В связи со сказанным ковкой или горячей штамповкой стремятся полу-
чить такое распределение волокон, чтобы напряжения, возникающие в дета-
лях в процессе их эксплуатации, были направлены не параллельно, а пер-
пендикулярно направлению во-
локон. Например, у зубчатого
колеса, полученного -из заго-
товки высадкой его на ковоч-
ной машине (рис. 88, б), во-
локна в зубе не прерываются
и направлены перпендикуляр-
но нагрузке, действующей в
процессе эксплуатации. При
неправильной ковке (рис.
88, в), когда волокна оказа-
лись как бы перерезанными,
зуб может сломаться у осно-
вания по непрочному волокну,
обогащенному примесями и
неметаллическими включе-
с
Рис. 88. Схема макроструктуры про-
ката и поковок:
а — обжатая (катаная) заготовка; б — зуб
зубчатого колеса с правильным расположени-
ем волокон; в — зуб зубчатого колеса с не-
правильным расположением волокон.
НИЯМИ.
В коленчатом вале волокна должны изгибаться и иметь направление,-
соответствующее его конфигурации (рис. 89, а). Если вал изготовляется из
целого куска путем механической обработки, получается неправильное рас-
положение волокон (рис. 89, б), что иногда является причиной поломок
валов.
Болт, полученный резанием из прокатного прутка (рис. 90, а), имеет не-
удовлетворительную макроструктуру головки — касательные напряжения на-
а	5	_______________________
Рис. 89. Макроструктура
поковок:
а — правильное расположе-
ние волокон; б—неправиль-
ное расположение волокон.
правлены вдоль волокон. Кроме того, стержень болта образуется из централь--
ной зоны исходного пруткового материала, обладающей пониженными меха-
ническими свойствами (табл. 97). Болт, полученный ковкой путем вытяжки
стержня (рис. 90, б), не имеет последнего недостатка и обладает более бла-
гоприятным направлением волокон. Изготовление болта ковкой путем осадки
головки (рис. 90, в) из прокатного прутка диаметром, равным диаметру
266
Сталь и чугун как материал для оборудования
стержня, позволяет получить головку с наиболее благоприятным расположе-
нием волокон.
В зубчатом колесе, изготовленном резанием из прокатанной заготовки
(рис. 91, а), нормальные напряжения в зубьях 1 будут направлены поперек
волокон, т. е. неблагоприятно. При горячей штамповке зубчатого колеса из
полосы (рис. 91, б) волокна в различных зубьях будут расположены по от-
ношению к направлению усилий неодинаково: зуб 1 будет работать вдоль
волокон (правильно), зуб 2 — поперек волокон (неправильно). При изготов-
лении зубчатого колеса осадкой в торец (рис. 91, в) направление волокон
будет наиболее благоприятным.
Рис. 90. Схема макрострукту-
ры болтов, изготовленных раз-
личными способами.
Рис. 91. Схема макроструктуры зубча-
тых колес, изготовленных различными
способами.
Таким образом, поковки должны обладать хорошей макроструктурой и
при правильно организованном процессе ковки (штамповки) необходимо про-
верять макроструктуру поковок в отношении расположения волокон.
У к о в к а. Степень деформации при горячей обработке имеет важней-
шее значение для улучшения структуры и механических свойств обрабаты-
ваемого металла. Согласно ранее действовавшему ГОСТ 2335—50 «Поковки
из углеродистой стали общего назначения. Классификация и технические
условия», * уковка, т. е. отношение площади поперечного сечения до ковки к
площади поперечного сечения после ковки, должна быть:
а)	при изготовлении поковок непосредственно из слитков, — не меиее
3 при ковке без осадки, 2,5 — при ковке с осадкой, считая по сечению основ-
ного тела, и не менее 1,75, считая по сечению фланцевых или других высту-
пающих частей;
б)	при изготовлении поковок из блюмсов или заготовок (кованых или
прессованных) — не менее 1,5, считая по сечению основного'тела, и не меиее
1,3, считая по сечению фланцев или других выступающих частей;
в)	в технически обоснованных случаях уковка должна быть повышена.
Согласно литературным данным [30], если процесс ковки или штамповки
производится только путем продольного обжатия (без осадки), то механиче-
ские свойства стали в продольном сечении (относительное удлинение, отно-
сительное сужение, ударная вязкость) по мере повышения степени деформа-
ции (уковки) повышаются, а в поперечном сечении — прогрессивно снижа-
ются. Применение высокой степени уковки обеспечивает большую однород-
ность структуры и механических свойств стали в продольном направлении.
Однако высокую степень уковки (10 и более) целесообразно применять толь-
ко в случае обеспечения в поковках точного совпадения направления воло-
* Заменен ГОСТ 8479—57, в котором степень уковкн не оговорена (устанавливается
 при разработке технологического процесса).
Влияние технологии изготовления деталей на их прочность
267
кон с направлением наибольших напряжений, возникающих в изделиях при
эксплуатации, так как при высоких степенях уковки снижаются механичес-
кие свойства в поперечном направлении.
ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКТИВНОЙ ФОРМЕ ДЕТАЛЕЙ,
ПОДВЕРГАЕМЫХ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
_ Напряжения, образующиеся при термической обработке, в значитель-
ной степени обусловливаются конструктивной формой деталей. От нее не
менее, чем от выбора материала и технологического процесса, зависит успех
термической обработки. Для создания рациональной, с точки зрения тер-
мической обработки!, формы детали конструктор должен руководствоваться
следующими основными положениями [1].
1.	Необходимо не допускать острых углов, так как они вследствие мень-
шей теплоотдачи и образования парового изолирующего мешка приводят
к неравномерности охлаждения. Трещины, образующиеся при закалке, и
трещины усталости начинают образовываться, как правило, от вершин углов;
вместо острых углов необходимо делать плавные закругления, способствую-
щие понижению концентрации напряжений.
2.	Конструировать детали следует с максимально возможной равномер-
ностью сечений, избегая резких переходов от толстых сечений к тонким.
3.	Необходимо избегать разнородных неуравновешенных сечений и глу-
хих отверстий (для выравнивания напряжений конструктор может добавлять
лишние отверстия или шпоночные канавки).
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ДЕТАЛЕЙ
Термическая обработка является важнейшим средством улучшения
свойстй деталей и инструмента. Термической обработкой можно повысить
твердость, установить определенные пределы пластичности, повысить проч-
ность и вязкость изделий, а также сопротивляемость ударным нагрузкам.
В табл. 104 в качестве примера приведены данные, характеризующие
влияние термической обработки стального литья на его механические свой-
ства.
Как видно из табл. 104, термической обработкой можно повысить сопро-
тивляемость ударам (ударную вязкость ак ) в 8 раз, пластичность (относи-
тельное сужение ф) В 3 раза и сопротивляемость разрыву в 2 раза.
Таблица 104
Влияние термообработки на механические свойства стальных отливок [31]
Сталь	Углеродистая сталь			Никелевая сталь перлитного класса		
	g О/ В* /о	4. %	а*. %	’в’ %	до. %	4. %
Литая		100	100	100	100	’ 100	100
Отожженная		106	217	202	116	186	160
Нормализованная		116	150	400	121	111	125
Отожженная, закаленная и отпущенная при тем- пературе, °C: 500 		220	245	500			
600 		170	274	600	—	—	—
670 •	  .	150	300	800	122	152	180
ПРИЛОЖЕНИЕ
РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЛИТЫХ
ДЕТАЛЕЙ [291
Конструирование углов, переходов, сопряжений
Угловые сопряжения наружных и внутренних поверхностен отливок долж-
ны быть округлены, резкие переходы от одной толщины стенки к другой не
допустимы.
Рис. 2
(по схеме а — при А : а < 2; по схеме б —
при А : а > 2).
Если отношение толщин сопрягаемых стенок находится в пределах до
1 :2, переход может быть оформлен в виде галтелей; при большем же разли-
чии толщин стенок переход следует оформлять клинообразно.
Размер радиусов галтелей рекомендуется принимать от!/б до ’/з средней
арифметической толщины соединяемых сечений. Большие радиусы галтелей
не рекомендуются, так как они могут вызывать местные утолщения. Реко-
мендуется следующий ряд радиусов галтелей: г — 1; 2; 3; 5; 8; 10; 15; 20;
25; 30; 40 мм. По возможности все галтели должны быть образованы одним
радиусом.
А —а
Постепенность изменения сечений, т. е. отношение &=—~— > где (Л — о.) —
п
разность толщин сечений, a h — отрезок длины, соответствующий этой раз-
1 1
ности (рис. 1.), должна быть для чугуна k < —, для стали k < — .
Чтобы избежать местных утолщений и обеспечить достаточно плавные пе-
А
реходы, угловые сопряжения при отношении толщин стенок '—< 2 выпол-
а
няются с внешним радиусом R, равным толщине стенки 4, и с внутренним
радиусом закругления г, равным от '/а до ’/3 среднеарифметической толщины
/1	1 \А +а
стенок, т. е. г =	— —-— (рис. 2, а). При большей разнице в толщине
\ 6	8/2
стенок рекомендуется построение переходов производить так, как показано на
рис. 2, б, где с « 3 >/ГА—а; а А- с<А. Для стального литья h > 5с. На рис. 3
Рис. 3
Рис. 4	Рис. 5
270
Сталь и чугун как материал для оборудования
приведены варианты допустимых
ва) и рекомендуемых (первый и
Угол пересече-
ния а ... 75-105° <75°
/? •.......... г4-а г+а
(второй и четвертой столбики, считая сле-
третий	столбики) сопряжений двух стенок;		
в	г	д	е
1	1,25	>1,25	>1,25
>105°	75-105°	75—105°	75°
г+а	г-)-а	г+а 4-е	г+ш=г4-а4-с
Радиус 7? в схемах допустимых сопряжений по рис. 3, а, в, г и д прини-
мается по конструктивным соображениям; h для чугуна принимается прибли-
женно равным 4с, для стали ~ 5с; величина с выбирается в зависимости от
А
отношения — и имеет следующие значения:
а
— . . .	... >2,5	1,8—2,5	1,25—1,8
а
с.................0,7 А—а	0,8 А—а	А—а
Сопряжение трех стенок осуществляется так, как показано иа рис. 4,
где с 3 )/" А—а; а + с < A; h>4c для чугуна и h > 5с для стали (рис.
4, а); с 1.5А—а; а + ^с< A; h> 8с для чугуна и h > Юс для сталь-
ного литья (рис. 4, б), или так, как показано иа рис. 5, где А 1,25а; а =
=75 -г 105е (рис. 5, а) А«1,25а и а<75° (рис. 5,6); А>1,25а; а=75-*- 105°
(рис. 5, в); А 1,25а; а<75°; R = r-[-m; m—a-4-c (рис. 5, г). Значения
h принимаются для чугуна h 8с и для стали /г ~ Юс. Величина с в зави-
А
симости от' отношения — имеет следующие значения;
а
—................. >2,5	1,8—2,5	1,25—1,8
а
с.............0,5(0,7А—	а)	0,5(0,8А—а)	0,5 (А—а)
Для отливок из алюмициевых сплавов рекомендуются в пересечениях
двух и трех литых стенок соотношения конструктивных элементов, приведен-
ные на рис. 6, где h = 2 (А 4-a); hi = 2,5 (А+6); с=0,75А; d — r =
= 0,5Аа; 1 = 0,5(А+а). Скругление стенок в местах сопряжения поверх-
ностей зависит от размера последних и от углов сопряжения (табл. 1).
Исходным размером поверхности служит габаритный размер С, перепеи-
дикуляриый к образующей цилиндрической поверхности скругления; в сталь-
ных отливках применяются радиусы, приведенные в табл. 2.
Приложение
27 И
Таблица Ь
Радиус R скругления сопрягаемых поверхностей в чугунных отливках
Габарит С, в мм	Угол сопряжения а®					
	до 50	св. 50 ДО 75	св. 75 до 100	св. 100 до 135	св. 135 до 165	св. 165
	радиус R, мм 	*		 -					
До 25 Св. 25 до 50 »	50	»	150 »	150	»	250 » 250 » 400 » 400 » 600 » 600 » 1000 » 1000 » 1600 » 1600 » 2500 Св. 2500	2 2 4 4 6 6 8 10 12 16	2 4 4 6 8 8 12 16 20 25	2 4 6 8 10 12 16 20 25 30	4 6 8 12 16 20 25 30 40 50	6 10 16 20 25 30 40 50 60 80	8 16 25 30 40 50 60 80 100 120
Таблица 21
Радиусы скруглений в стальных отливках
Размер а, мм
ДО 6	СВ. 6 до 10	св. 10 ДО 15	св. 15 до 20	св. 2 0 до 25	св. 25 до 35	св. 35 до 45	св. 45 до 60	св. 60 до 80	£св. 80 до ЮС’
Размер г, мм
2-1	5	8	10	12	15	20	25	30	40	50
3—2	6	10	12	15	20	25	30	40	50	—
Св. 3	10	12	15	20	25	30	40	50	—	—•
R = r +
3 мм.
272
Сталь и чугун как материал для оборудования
Выбор толщины стенок отливок
Толщина стенок отливки выбирается с учетом габаритов детали, веса
отливки, назначения стенки, рода металла, его жидкотекучести и темпера-
туры заливки, а также способа изготовления отливки. При литье в песчаные
формы толщину стенок б чугунных и стальных, преимущественно крупных,
отливок можно определять, пользуясь графиком рис. 7 (кривая 1 — для ста-
ли, кривая 2 — для чугуна), в зависимости от приведенного габарита отли-
вок Н, причем величина Н определена по формуле
Н = — (21 4- b + Л) м,
Рис. 7
При И > 8 м толщина стенок принимается для стального и чугунного
литья, соответственно, не менее 40 и 30 лл.
Толщину стенок мелких и средних чугунных отливок, изготовляемых в
яесчанных формах, можно принимать в среднем по данным табл. 3.
Таблица 3
Толщина стеиок мелких и средних отливок
из чугуна
Габариты, мм	Вес, кГ	Толщина стенок, мм
100 до 200	До 6	6
Св. 200 »	400	Св. 6 до 10	7
» 400 »	600	» 10 »	50	9
» 600 » 1000	г 50 » 100	12
Толщину стенок стальных отливок можно определять по формуле
6 = (0,01 L 4- 4) мм,
L — наибольший габарит отливки, мм.
Не рекомендуется принимать толщину литых стеиок менее приведенной
в табл. 4. В высоких отливках рекомендуется увеличивать толщину стенок
$ю направлению к источнику питания.
Приложение
273
Таблица 4
Наименьшая (обычная) толщина стенок при литье в песчаные формы
Материал	Наименьшая толщина стенок деталей, мм		
	мелких	средних	крупных
Чугун серый		6	10	15
Чугун ковкий		5	8	—
Сталь		8	12	20
Цветные сплавы 		з	6	—
В стенках, нуждающихся в отбортовке, рекомендуется брать размеры
бортов согласно табл. 5.
Таблица 5
Размеры бортов стенок отливок
		Размерь		В мм			
а	ь	с	н	h	Г	мин	лма«с
8—10	5	12	40	30	5	10	25
10—12	5	12	40	30	8	12	30
12—14	6	14	50	30	8	14	35
14—16	6	14	50	40	10	16	40
16-18	7	16	60	40	10	18	40
18—22	8	18	70	50	10	22	45
22-24	8	18	70	50	15	24	50
24—26	9	20	80	50	15	26	50
Разницу в толщине стенок отливок, особенно сопрягающихся, необходи-
мо выбирать по возможности малой. В случаях, когда большая разница в
18 П. Г. Львовский
274
Сталь и чугун как материал для оборудования
сечениях неизбежна, массивные части следует конструировать составными
(например, направляющие станков рекомендуется делать в подобных слу-
чаях привертными).
Толщина внутренних стенок отливок ввиду менее благоприятных условий
остывания должна составлять примерно 80% толщины наружных стенок.
Построение внутренних полостей и отверстий
Решение, делать ли отверстие литым, должно приниматься в соответ-
ствии с характером детали и технологией изготовления. Рекомендуемые для
Таблица 5
Наименьшие величины диаметра литых отверстий
Длина или высота отверстия мм				Толщина стенки, окружающей отверстие, мм							
				ДО 25	св. 25 до 50	св. 50 до 8 0	св. 80 до 125	св. 125 до 180	св. 180 св. 265 до 265|до 360 1		св, 360
	До	25		25	25	25	25	25	25	25	30
Св	25	До	50	28	32	33	33	33	33	33	40
»	50	»	100	32	38	40	40	40	40	40	50
»	100	»	150	38	42	50	50	50	50	50	60
*	150		250	—	48	55	60	60	60	60	70
	250	>	400	—	54	65	80	80	80	80	90
	400		600	—	—	72	90	100	100	100	100
	600		800	—	—	76	95	105	110	НО	115
	800		1000	—-	—	80	100	110	120	120	125
	1000			—	—	—	110	120	132	145	150
чугунного лнтья минимальные величины диаметра отверстий, образуемых
в отливке стержнями, в зависимости от толщины стенок приведены в табл. 6.
В крупных отливках литые отверстия при диаметре их не менее 50 мм '
Т а б Размеры отверстий, образуемых сырыми частями				лица 7 формы	делают с условием, чтобы толщи- на стенки превышала диаметр от- верстия не более чем н 5 раз. Четырехгранные отверстия в
	Размеры		в мм		отливках с наибольшим из раз- меров до 100 мм делают литыми при условии, что сторона отвер- стия (квадрата) не меньше 20 мм: в отливках больших габаритов
а	rf*	а		d*	
4—6 6—8 8—10 10-12	8 10 12 14		12—14 14—16 16—18 18-20	16 18 20 22	минимальная сторона отверстия ~ 30 мм. В случае, если отверстие об- разуется в стенке отливки с по- мощью сырой части формы, ре- комендуется принимать соотноше-
* Уклон стенок отверстий 1:10.					ния диаметра с! и толщины а согласно данным табл. 7.
Стенкн отливок рекомендуется укреплять в местах литых отверстий
с помощью отбортовки.
Рекомендуемые размеры отбортовок в отливках, в которых п=0,5а,
г2 = 0,75а; й = 2а, b — 1,5а, приведены на рис. 8 и 9.
Приложение
275
Получение уступов и выточек в литье также решается при назначении
припусков и определении конфигурации заготовок.
Практически уступы и выточки делаются литыми при ширине их более
25 мм и глубине свыше 6 мм (на мелком и среднем литье).
Рис. 9
Конструирование ребер, фланцев, бобышек и приливов
Конструкция ребер не должна вызывать появления на внешних кромках
и в углах опасных мест напряжений, способных привести к разрушению
металла (трещинам). Толщина ребер составляет обычно 0,7—0,9 толщины
Рис. 10
Рис. Т1
стенок; высотх ребер рекомендуется принимать не больше пятикратной тол-
щины стенки.	- '
Сопряжение ребер с сечением основного тела отливки, а также пересе-
чение их между собой не должны приводить к местным скоплениям металла
На рис. 10 показана стенка отливки с расположенным в средней ее
части ребром, а на рис. 11—с ребрами, расположенными по краям стенки
В первом случае размеры ребра следующие:
На	s	г	rt	R
<54	0,8.4]	1,254	0,54	0,254	1,54,
а во втором случае
На	г	Г)	s
<54	4	0,34	0,254	1,254,
где 4 — толщина стенки.
18*
276
Сталь и чугун как материал для оборудования
Встречающиеся в ряде конструкций машин литые крестовины с ребрами,
а также вилкообразные ребристые сечения рекомендуется выполнять с соот-
ношениями размеров, приведенными в табл. 8. Размеры R, d и I выбирают-
ся из конструктивных соображений.
Таблица 8
Литье крестовины и вилкообразные рычаги
0,5 .0,25 1,25
Кол ьцевое
с ребрами
То же с
квад рат-
ным отвер-
стием
0,5
0,25 0,25 1,25
I. римечание, Все размеры указаны в долях толщины А.
В местах пересечения ребер не должно быть значительных скоплений
металла. Соответственно рекомендуется шахматная (рис. 12,а) для мелкого и
кольцевая (рис. 12,6) для крупного лнтья конструкция ребристых стенок где
О2а (рис. 12,а) и d > 4а (рис. 12,6).
Для уменьшения скопления металла в тех углах, где к двум стенкам
примыкает перпендикулярное ребро жесткости, желательно предусматривать
в последнем литое отверстие, которое, не ослабляя конструкции, способ-
ствует получению доброкачественной отливки.
Приложение
277
На рис. 13 показано соединение пальца сплошного сечения с тонким г,
стенками. При этом
Н	D	R	г	г>
<4Д	<1,5А	1.5А	0,5А	0.25А
При больших размерах пальцев их делают полыми (рис. 14). Прч
D — d „
О = ЗА d = 1,5А, с тем чтобы —-— > 6 мм.
Построение разного рода втулок показано на рис. 15—17. На рис. 15
показана втулка с фланцами; Н и d принимаются здесь из конструктивных
соображений; r==0,5A; ri = 0,25A; s < 1,4А.
Рис. 15
На рис. 16 показана втулка с необработанным отверстием. Ребра рас-
положены симметрично, и против них во избежание местных скоплений
металла сделаны выемки; R = 1.5А; г = 0.25А; s = 1,25А.
Рис. 16
Рис. 17
Для втулок с обработанным отверстием и несимметричным расположе-
нием ребер рекомендуется конструкция, показанная на рис. 17, со следую-
278
Сталь и чугун как. материал для оборудования
щими соотношениями размеров: /=1,2Д; /1 = 0,ЗД; 7? = 0,5/1; г=0,25Л;
s = 1,254.
При толщине фланцев, резко отличающейся от толщины основного тела
отливки, необходим плавный переход с конусностью 1 : 4 илн 1 :5.
РиС. 18
Рис. 19
Рис. 20
В случае сопряженных фланцев одни нз них должен быть шире дру-
гого в плоскости прилегания на 6—8 мм.
Толщина бобышек и приливов не должна значительно отличаться от
толщины основного тела; как правило, высота приливов не должна превос-
ходить (0,75-j-l) толщины стенки.
Рис. 21
В отдельных случаях облегчение бобышек достигается путем образова-
ния в них отверстий или выемок. Подобная конструкция односторонней
бобышки показана на рис. 18, где d—не менее 8 мм. При d < 8 мм отвер-
стие заменяется выемками R = 0,15.0; г = 4; Г|= 0,254; h принимается из
конструктивных соображений. Соотношения D и d рекомендуются следующие:
D, мм	....... 25	35	80	170	260
d, мм............. 10	20	50	120	200
На рис. 19 показано аналогичное облегчение двусторонней бобышки
тем же соотношением размеров. Бобышка одинакового со стенкой сечения
показана на рис. 20: h принимается из конструктивных соображений; г = h\
R = А + Л; п = 0,254. Рекомендуются следующие наименьшие высоты
бобышек:
Габарит детали, м...До	0,5 Св. 0,5 до 2 Св. 2
Высота, мм .........	6	10—1.5	20—25
Приложение
279
Конструктивные параметры заготовок, отливаемых в металлические
формы и под давлением, приведены в табл. 9 и 10.
Т аблица 9
Конструктивные параметры заготовок деталей,
отливаемых в металлические формы
	f Материал отливки				
Пара метр	чугун j	сталь -	алюминий	магний	медные сплавы
Радиусы закруглений наруж-	
ных и внутренних углов от- ливки, мм ........	3
Толщина необрабатываемой стенки, мм		3
Уклон иа вертикальных стен- ках, считая от плоскости разъема формы, % или град.	1,75
Уклон металлических стерж- ней, образующих внутрен- ние плоскости, % или град.	10
3	1	3—8	1,5
15*	1	3	2
,75—2,5	0,5—1	1°	0,75-1,75
	**	1,5-3	2°30'	1,5—3
• В случаях применения комбинированных форм {металл и земляной стержень) тол-
щина стенки п, инимается равной 8—10 мм.
При изготовлении стального литья применяются преимущественно земляные
стержни.
Таблица 10
Конструктивные параметры для заготовок деталей,
отливаемых под давлением
	Толщина стенкн, мм		Минимальная конусность, %		Предельные отвер- стия			Предел ьн. размеры резьб, мм		Радиус скругления углов, мм
Наименование сплавов	нормаль- ная	технически достижимая	1 1 । наружная	I внутренняя	наименьший диаметр в мм	| непроходное, /I у. и на । авна числу диа- метров	____	проходное, длина равна числу диа- метров	наружный диаметр	внутренний диаметр	
Цинковые	1,о—0,5	0,8	0,2	0,5	1,0	5	10	6	10		
Магниевые	1,5—4,5	1,3	0,5	0,7	1,5	4	8	6	15	—
Ал юм ин ие-	1,2-4,5	1,0	0,5	0,7	1,5	3	5	10	20	Не
вые Медные	2,0-5,5	1,5	0,7	1,0	2,5	3	4	12	—	менее 0,5—1
При изготовлении заготовок деталей методом выплавляемых моделей
дополнительно рекомендуется:
а)	минимальной толщиной стенкн детали считать 1.5 мм и соответ-
ственно этой толщине диаметр отверстия принимать равным 1,5 мм; радиус
на острых углах не должен быть меньше 0,25 мм;
б)	для обеспечения наибольшей равномерности сечений стенок выпол-
нять в отливках отверстия и облегчения в их узлах с соблюдением соотно-
шений, указанных на рис. 21.
ГЛАВА /X
ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ И ЧУГУНА
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТАЛИ
Нормальной температурой, при которой ведутся обычные испытания
металлов, считается температура от 10 до 25° С. При температурах ниже
или выше нормальной механические свойства стали, как и других металлов,
изменяются. Величина этих изменений различна для различных сплавов.
Свойства стали при пониженных температурах
При низких температурах (ниже 0° С) возрастает предел прочности
и особенно предел текучести. В нелегированных сталях верхний предел
текучести увеличивается так сильно, что после снижения его до нижиего
предела это высокое напряжение больше уже не может быть достигнуто.
Относительное удлинение несколько увеличивается и при снижении темпе-
ратуры до очень низкого уровня прерывисто снижается вместе с относитель-
ным сужением до очень малых значений. Это уменьшение деформационной
способности при испытании на растяжение наступает вблизи точки кипения
Т а б л н ц а 105
Влияние алюминия как раскислителя иа ударную вязкость никелевой стали
при пониженных температурах
Химический состав. %	Ударная вязкость при круглом надрезе. кГм)см*
С	Мп	Ni	Al	+ 20°	— 18*	—4 5°	— 74*	— 100°	— 150*
0,09	0,57					17, 1	9,3	1.4	0,7				
0,09	0,57	—	0,08	18,0	14,0	1.8	0,8	—	—
0,09	0,60	1,97	—	16,3	—	11,8	9,8	2,0	—
0,09	0,60	1,97	0,08	16,2	—	15,6	13,0	10,0	4,4
0,09	0,62	3,57	—	15,9	—	12,1	10,6	9,1	6,9
0,09	0,62	3,57	0,08	16,8	—-	15,0	12,9	11,5	9,0
0,16	0,60			14,6	6,5	1,1	0,6			—
0,16	0,60	—	0,08	15,7	12,4	3,9	0,8		—
0,16	0,60	1,99	—	13,4	—	9,0	8,1	0,8	—
0,16	0,60	1,99	0,08	15,3	—	12,0	9,8	8,0	4, 1
0,17	0,60	3,61	—	13,2	—	9,4	7,4	7,1	4,6-
0,17	0,60	3,61	0,08	14,1	—	11,9	10,6	8,3	7,8
0,17	0,60	2,83	—	13,1	—	9,7	8,7	6,9	0,7
0,17	0,60	2,83	0,08	13,9	—	11,6	10, 1	8,5	8,2
Примечания: 1. Все пробы с 0,15% S1.
2. В последних двух пробах принято 0,31% Мо.
Влияние температуры на механические свойства стали и чугуна 281
воздуха (—183° С); при не вполне одноосном нагружении или при односто-
роннем растяжении оно наступает раньше |33].
Легированные конструкционные стали, термически обработанные на вы-
сокую вязкость, характеризуются меньшим повышением пределов прочности
и текучести, чем нелегированные. Относительное удлинение этих сталей
чаще всего повышается вплоть до —183° С, в то время как сужение сни-
Рис. 92. Графическое изображение влияния низких температур на механи-
ческие свойства углеродистых сталей J32J.
ждется вплоть до этой температуры, однако плавно и в значительно мень-
шей степени, чем в нелегированных сталях, так что при испытании на
растяжение все еще можно обнаружить значительную деформационную спо-
собность [33]. Ударная вязкость с понижением температуры резко снижается.
На графиках рис.-92 и 93, а также в табл. 105 приведены данные по
изменению механических свойств сталей с понижением температуры.
В области ниже 20° С с уменьшением температуры предел усталости
стали увеличивается в среднем в такой же степени, как ее предел прочно-
сти. Однако повышается также и чувствительность к надрезам, так что
предел усталости надрезанных образцов увеличивается лишь незначительно.
Изменения свойств стали при низких температурах могут до некоторой
степени корректироваться путем изменения химического состава и способов
обработки (рис. 93—97) [33, 34].
Так, важнейшим фактором улучшения механических свойств сталей при
пониженных температурах является степень раскисленности стали. Нерас-
•282
Сталь и чугун как материал для оборудования
«исленные кипящие стали при пониженных температурах имеют меньшую
ударную вязкость, чем спокойные стали.
В табл. 105 показано, насколько велико влияние алюминия как раскис-
лителя иа ударную вязкость никелевой стали с различным содержанием
никеля при пониженных температурах.
Рис. 93. Влияние различных раски-
слителей на ударную вязкость сред-
неуглеродистых сталей [34]:
/ — алюминий: 2 — ванадий; 3 — титан;
4 — цирконий; 5 — кремний.
Рис. 94. Зависимость критиче-
ской температуры хрупкости
от содержания фосфора (ис-
пытывались на ударную вяз-
кость гладкие призматические
образцы) [34].
При понижении температуры ударная вязкость малоуглеродистых сталей
•снижается более резко, чем сталей со средним и повышенным содержанием
углерода (табл. 106 и 107).
Таблица 106
Химический состав сталей, испытанных при повышенных
и пониженных температурах г35]
Услов- ии й го-.ер об}азца	Марка стали	Содержание элементов, %						Приме- чания
		с	Мп		S	р	Ni	
1	0,8—10	0,07	0,27	0,10	0,022	0,С 19				
2	15к	0,12	0,47	Следы	0,045	0,019	—	Кипящая
3	15	0,18	0,45	0, 12	0,011	0,011	—	—
4	25	0,28	0,64	С - 25	0,024	0,014	—	—
5	30—35	0,32	0,53	0, 19	0,017	0,017	0,09	—
6	30—35	0,36	0,53	0,19	0,018	0,019	—	—
7	45	0,47	0,49	0,21	0,026	0,022	—	——
Таблица 107
Изменение механических свойств сталей при повышенных и пониженных температурах
Условный помен образ- на ио п[ е,ч- шествуклгей табл. 106	Условные обо»начс‘ния мела ичееких свойств	Механические свойства при температуре, *С												
		— 6 0	— 50	— 30	-10	+ 20	+ 100	4-200	4-300	+ 400	+ 450	4-500	+ 550	4600
	ав					31,8	30,6	40,3	38,5	28,0	24,3	20,1	14,6	10,8
				—	—	—	18,6	20,4	20,9	10,6	9,1	9,5	8,3	6,1	4,8
				—.			—	34,7	18,0	16,3	24,0	31,4	33,3	33,3	41,3	48,5
1	ф	—	—			—	76,9	74,0	65,2	67,8	76,9	77,6	77,9	85,2	90,1
	11 k	0,97	1,04	1,57	2,19	6,09	14,9	14,3	13,2	12, 1	9,24	9,27	8,26	9,7
	а0'01	—	—	—		Н,2	8,3	6,2	5,6	4,3	3,8	2,9	2,8	2,7
	°в					33,6	33,9	38,5	39,2	30,7	26,9	21,1	15,6	П,1
		—					—	19,6	18,1	18,4	13,5	12,4	11,3	10,2	6,6	5,2
				—	—	—	25,2	19,2	15,1	18,3	25,4	26,2	28, 1	42,0	40,0
2	ф	—	—	—	—	72,6	60,6	64,3	65,5	73,6	77,5	84,6	89,8	92,4
	ak			0,86	1,76	3,05	4,14	13,94	12,95	12,68	9,96	8,85	7,37	8,43	10,3
	а0>01	—	—	•—	—	16,1	12,2	9,5	7,5	8,2	7,2	6,9	3,9	2,7
	°в					40,3	37,8	48,5	44,3	35,9	30,8	21,5	18,6	14,2
	^0’2	—		—		23,8	21,7	25,1	11,9	12,9	12,6	10,9	8,0	5,6
		—	—	—	—	32,7	21,3	16,2	26,0	31,0	29,8	29,9	34,3	42,2
и	ф	—	—				68,6	64,6	55,5	*62,4	71,4	71,9	75,0j	79,3	87,1
	ak	1,01	1,09	2,27	9,02	10,62	12,99	13,49	12,19	9,06	7,05	6,78	6,66	8,15
	а0,01			—	—	20,3	18,4	13,0	11,0	8,4	5,1	4,7	4,1	3,4
Табл. 107 (окончание)
У словный номер образца по предше- ствующей табл. 106	Условные обозначения механических свойств	Механические свойства при температуре, °C												
		—60	-50	— 30	-10	+ 20	+ 100	+ 200	+ 300	+ 400	+ 450	+ 500	+ 550	+ 600
	On						50,2	50,8	57,3	55,0	47,6	40,4	33,7	25,4	15,8
									32,5	33,7	32,9	20,2	16,8	16,5	15,4	10,9	7,4
	8 ш								27,8	18,5	12,5	22,0	24,8	24,1	28,2	33,0	44,1
4	Г Clb	1,01	1,09	2,27	9,02	58,4 8,47	56,7 9,52	44,2 9,88	57, 1 9,85	65,7 7,10	66,8 5,42	69,9 4,88	77,4 4,81	91,9 8,11
	°0,01	—	—	—	—	27,1	20,7	17,0	16,0	11,3	10,7	10,3	5,2	4,7
							52,2	63,2	67,5	63,2			44,3			24,0
5	в										23,2	22,4	18,7	28,0	—	30,4	—	31,0
		—	—		—	—	54,7	46,8	35,5	50,4	—	65,8	—	80,0
	eB					54,5	51,6	59,0	59,2	51,2	42,9	36,5	29,7	19,7
										33, 1	31,3	31,3	21,7	18,7	17,8	15,4	11,8	8,3
										24,8	19,8	19,5	21,3	23,1	24,0	24,0	26,5	34,8
6	ф	—					—	52,4	53,8	39,1	51,7	64,0	66,9	70,3	69,8	82,8
	ak	1,18	1,44	4,66	4,75	6,39	7,33	8,43	7,21	6,05	5,06	4,40	4,19	7,57
	°0>01	—	—	—	—	24,4	15,6	14,4	12,2	10,5	9.2	8,8	6,6	5,5
	ав					.				63,9	60,5	70,2	72,8	57,3	48,9	38,3	31,2	22,2
											36,6	33,8	35,7	26,3	22,9	21,5	17,9	12,5	7,8
	В..									22,2	16,0	10,3	22,3	21,3	20,5	23,5	28,5	33,5
7	I10 Uh							__	49,6	49,6	36,0	44,5	65,2	67,0	67,0	76,5	90,4
		1,33	1,28	3,80	3,99	4,74	6,32	• 6,47	6,78	5,60	4,99	4,03	3,80	6,07
	*0’01	—	—	—	—	29,8	26,5	16,6	15,3	11,7	10,2	6,6	3,8	2,5
Рис. 95. Влияние легирую-
щих элементов на критиче-
скую температуру.
Рис. 97. Влияние степени
обжатня при прокатке и
старения иа ударную вяз-
кость стали с 0,18% С [34]:
/ — стальная литая плита тол-
щиной 280 мм, отожженная:
2 — прокатка на толщину
| 125 мм; 3 — прокаткй на тол-
। щииу 50 мм; 4 — прокатка на
толщину 18 мм; 5 — как 1, и
i 6 — как 4, но обжатие на 10%
• и отпуск в течение 1 часа при
; 250° С. Образец ЮХЮХбОлл,
’ диаметр надреза 2 мм, глуби-
।	на надреза 5 мм.
Рис. 96. Влияние термиче-
ской обработки на хладно-
ломкость хромомолибдено-
вой стали (0,31% С; 0,34%
Мо; 1,06% Сг) [34]:
1 - закалка 850“ С, отпуск
650° С; 2 - отжиг 850° С.
- Температура испытания, °C
286
Сталь и чугун как материал для оборудована
я
Данное обстоятельство имеет важное практическое значение: при рабо-
те в условиях отрицательных температур для деталей оборудования не сле-
дует применять малоуглеродистые стали.
Свойства стали при повышенных температурах
Значения предела текучести, предела прочности, удлинения и сужения
зависят от температуры (рис, 98). Для нелегированиой стали при темпера-
туре испытаний 50—100° С предел прочности имеет минимальное значение,
при 250° С — максимальное (явление старения, или синеломкости); при
дальнейшем повышении температуры он снижается до очень малых значе-
ний. Предел текучести снижается с повышением температуры, разница
между верхним и нижним пределом текучести становится все меньше, так
что начиная примерно от 300° С ясно выраженный предел текучести уже
не обнаруживается. Выше 350-
100° С предел текучести уже не
может служить основой расчета,
так как даже при нагрузках мень-
ше предела текучести образец не-
прерывно течет (явление ползу-
чести). Поэтому в таких услови-
ях вместо него определяют предел
ползучести.
Механические свойства леги-
рованных сталей имеют в основ-
ном такую же температурную за-
висимость, как и углеродистой
стали, только отдельные кривые
сдвигаются и максимум предела
прочности либо выражен менее
резко, либо совсем отсутствует.
Относительное удлинение и
сужение изменяются с температу-
рой примерно противоположно из-
Рис. 98. Механические свойства в за-
висимости от температуры (схемати-
чески) [33]*.
менению предела прочности. Удлинение углеродистой стали имеет минимум
приблизительно при 150? С, сужение—приблизительно при 250° С. В легиро-
ванных сталях эти минимумы часто сдвигаются в сторону более высоких тем-
ператур [33].
В области выше 20° С усталостная прочность изменяется с повышением
температуры аналогично пределу прочности; однако у стареющих сталей
наибольшее значение усталостной прочности может наблюдаться при более
высокой температуре, чем наибольшее значение предела прочности. Отноше-
ние усталостной прочности к пределу прочности с повышением температуры
сначала в общем несколько снижается, а затем повышается до величин,
больших чем при 20° С. При высоких температурах вследствие наступающей
деформации предел усталости в противоположность пределу ползучести
теряет свое практическое значение. В этом случае, особенно при более высо-
ких средних напряжениях, допускаемая амплитуда напряжений должна уста-
навливаться с учетом допускаемой остаточной деформации или скорости де-
формации для заданного предельного числа циклов нагрузки [33].
Значение ударной вязкости с повышением температуры уменьшается.
На графиках рис. 97, 98, 99, как н в табл. 106 и 107, приведены дан-
ные, характеризующие изменение механических свойств при повышенных
и высоких температурах.
Данные, приведенные на графике рис. 99, имеют очень важное практи-
ческое значение, характеризуя одну из распространенных марок сталей
* соответствует тв; »^-»т (табл. 3)
Влияние температуры на механические свойства стали и чугуна 287"
(Ст.З), применяемых для деталей оборудования (грузоподъемные цепи,
металлоконструкции кранов и т. п.).
Химический состав и данные по испытанию механических свойств ряда
углеродистых сталей в зависимости от температуры даны в табл. 106 и 107.
Сталь всех видов медленно деформируется («ползет»), когда она про-
должительное время подвергается действию даже относительно небольших
усилий при высоких температурах. Величина ползучести зависит от темпе
ратуры, но для каждой данной
температуры различные марки
стали деформируются с различны-
ми скоростями при данной на-
грузке. Это явление очень важно
и должно учитываться при кон-
струировании и эксплуатации обо-
рудования, работающего при вы-
соких температурах.
Допустимые скорости ползу-
чести находятся в пределах от
10“3 до 10-7% в час в зависимо-
сти от ответственности данных де-
талей. Для особо ответственных
деталей скорость ползучести ие
должна превышать 10~7% в час,
для менее ответственных до 10-4%
в час, что составляет до 1 % в
год [36].
Рекомендуемые интервалы
температур, при которых опреде-
ляется сопротивление деформа-
ции сталей при длительных ста-
тических нагрузках, приведены в
табл. 108.
Выше и ниже температур,
указанных в табл. 108, испытание
Температура, ’С
Рис. 99. Кривая в ( %) изменения
предела прочности стали марки Ст.З
в зависимости от температуры.
сталей на ползучесть не производится, так как при температурах ниже этого
интервала можно пользоваться результатами кратковременных испытаний, а
Т а б л и ц а 108
Интервал температур, при которых определяется сопротивление деформации
пря длительных статических нагрузках [32]
Группа стали	Температупа, при которой ’ рекомендуется испытание на потзучесть, °C
Углеродистые стали 	 Малслегированные стали	 Высоколегированные стали (содержащие легирующих элементов 8%)	 Аустенитные легированные стали .... Хромоникелевые жароупорные стали . .	290—590 290—650 400—980 400- 980 480-1100
при более высоких температурах эти материалы не применяются вследствие
их низкой прочности или сильной окисляемое™.
В табл. 109 приведены характеристики ползучести для некоторых ста-
лей [37].
Более полные данные по величинам ползучести можно найти в литера-
турных источниках [32—35].
288
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 109
Механические свойства углеродистых сталей
при повышенной температуре
Марка стали	3^ кГ/ мм‘	Предел		текучести		при температуре, ®С				Предел ползучести при температуре. °C					Приме- чания
		20	200	250	300	350	400	450	500	400	425	450	475	500	
10	32—42	18	16	15	13,5	11,5	10	8	6	10	7,5 7, 1	5,4 4,9	3,7 3, 1	2,6 1,9	Спокойная li я пятая
МСт.2	34—42	21	16	15	13,5	11,5	10	8	6									—	
15	35—45	20	17,5	16,5	14,5	12,5	11	9	7	11	8Д) 7,7	6,0 5,3	4,2 3/7	3,2 2,5	Спокойная Кипящгя
МСт.З	38—47	22	18	17	15	13	11,5	9	7	—	—	—	—	—	
20	40—56	22	19	17,5	15,5	13,5	12	10	8	12	8,6	6,3	4,5	3,2	
МСт.4	42—52	24	19,5	18	16	14	12,5	10	8	—	—	—	—	—	
25	43-55	24	20	18,5	16,5	14,5	13	11	9	12,5 13	9,2	6,5	4,6	3,2	
‘ 30	48—60	26	22	20	17,5	15,5	13,5	11,5	9,5		9,5	6,7	4,7	3,2	
35	52—65	28	24	21,5	19	17	14,5	12,5	10,5	—	—	—	—	—	
П р и'м ечания. 1. Указанные величины относятся к прокату и поковкам. Для
качественного отожженного лнтья они на 10—15% меньше.
2. Предел ползучести в таблице принят при деформации ползучести, равной 1% отно-
сительного удлинения за 100 000 часов.
ИЗМЕНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЧУГУНА
С ИЗМЕНЕНИЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ
Влияние пониженных температур
Как правило, прочность металлов с понижением температуры возра-
стает, а пластические свойства снижаются. Чугуи не представляет исклю-
чения из этого правила, но понижение температуры сказывается почти на
всех свойствах чугуна значительно меньше, чем, например, на свойствах
стали.
Данные табл. ПО показывают влияние пониженных температур на пре-
дел прочности серого чугуна трех видов.
Таблица ПО
Влияние пониженных температур на предел прочности
литейного серого чугуна
Химический состав чугуна. %						»в, кГ!мм*			
С х- общ	Се.	SI	Мп	Р	S	Температура, °C			
						+ 24	-20	—80	— 180
3,64	0,7	1,81	0,56	0,509	0,071	15,30	15,75	17,00	17,30
3,78	0,52	2,03	0,86	0,095	0,071	12,65	13,25	—	14,70
3,42	0,60	2,17	0,49	1,084	0,088	15,30	15,65	16,95	17,30
Как видно из табл. НО, предел прочности у всех сортов чугуна имеет
тенденцию к повышению с понижением температуры. По своей абсолютной
величине это повышение прочности невелико.
Влияние температуры на механические свойства стали и чугуна 289
Твердость чугуна при понижении температуры повышается аналогично
пределу прочности. Так, при понижении температуры от 20 до —80 С
твердость возрастает на 10—20 НВ.
Сопротивление удару с понижением температуры от нормальной
(10—25° С) до —80° С уменьшается сравнительно мало. Для чугунов, состав
которых приведен в табл. НО, это понижение колеблется в пределах от 12
до 18% [361.
Влияние повышенных температур
В последнее время чугун находит широкое применение для изготовле-
ния деталей, работающих при повышенных температурах.
Раньше ограничивали предел применения чугуна температурой 230° С.
в настоящее время ответственные изделия из обыкновенного чугуна рабо-
тают и при температуре 370° С.
Пределы прочности при растяжении и изгибе с повышением темпера-
туры изменяются следующим образом [36]. От 20 до 150—200° С наблю-
дается снижение этих свойств на 10—15%. От 200 до 300° С прочность
чугуна возрастает, достигая при температуре 300° С величины, равной проч-
ности при нормальной температуре. При дальнейшем повышении темпера-
туры прочность сохраняется на прежнем уровне (или даже немного повы-
шается), но с температуры 400—450° С начинается ее резкое падение. При
600°С предел прочности составляет лишь 45—50%, а при 700—800°С —
15—30% начального значения.
Твердость с повышением температуры изменяется примерно в той же
последовательности, что и прочность. При 100—200° С наблюдается некото-
рое снижение твердости, затем до 300—400° С она увеличивается до началь-
ного значения и от 400—450° С резко снижается.
При повышенных температурах у чугунных деталей наблюдается чрез-
вычайно вредное явление — рост чугуна, сопровождающийся необратимым
увеличением размеров без приложения нагрузки.
При этом чугунные детали, работающие в условиях повышенной темпе-
ратуры, увеличиваются в размерах иногда до нескольких десятков процен-
тов (30—50%) и становятся чрезвычайно рыхлыми и хрупкими.
Для грубых подсчетов можно считать, что каждые 10% роста чугуна
снижают предел прочности его в 2—3 раза.
В основном рост чугуна вызывается разложением цементита на феррит
и углерод, окислением примесей и давлением газов, выделяющихся внутри
чугуна при окислении углерода.
Чтобы ограничить рост чугуна, необходимо стремиться к получению
чугуна с прочными карбидами или чтобы весь углерод в нем находился
в свободном состоянии, чтобы чугунные отливки были плотными с мелкими
выделениями графита, чтобы чугун был свободен от растворенных в нем
газов.
В обычных чугунах рост его значительно увеличивается с повышением
содержания углерода и кремния. Хром задерживает рост чугуна, но в связи
с тем, что хром, как карбидообразующий элемент, не может вводиться
в больших количествах в чугун (при 1,5—2,0% хрома чугун отбеливается),
в нерастущие или малорастущие чугуны наряду с хромом вводится никель,
уничтожающий отбеливающее свойство хрома.
В тех случаях, когда в отливках не следует ожидать местного роста,
т. е. когда отливки имеют более или менее равномерную толщину стенки,
рост на 2—3% вполне допустим. Поэтому обычный чугун применим в усло-
виях температур до 300—350° С. особенно при содержании кремния меньше
1.8%.
При работе чугунных отливок при температуре около 370° С значитель-
ного уменьшения роста можно достигнуть путем предварительного отжига
их примерно при 600° С.
19 П. Г. Львовский
ГЛАВА X
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ И ЧУГУНА
Чистое железо, свободное от углерода, получить очень трудно.
В практике железо применяется в виде сплава с углеродом.
Применяемые в практике железоуглеродистые сплавы содержат угле-
рода от 0,04 до 4,5%, причем в зависимости от содержания углерода желе-
зоуглеродистые сплавы условно делятся на сталь (при содержании угле-
рода от 0,04 до 2,0%) и чугун (при содержании углерода от 2,0% и выше).
В развитии науки о железных сплавах ведущая роль принадлежит рус-
ским ученым. Так, в 1831 г. горн. инж. П. Аносов первый в истории метал- .
лургии применил микроскоп при изучении строения булата и разгадал
«секрет» производства последнего.
В 1866 г. русские металлурги Лавров и Калакуцкий, работая на Злато-
устовском заводе, впервые заметили и дали объяснение явлению ликвации
в стали.
В 1868 г. инж.-технолог проф. Д. К- Чернов* первый указал на важней-
шие превращения, происходящие в стали при ее нагревании и охлаждении,
и на связь этих превращений со структурой и механическими свойствами
металла, положив прочное основание современной металлографии.
Установленные Д. К- Черновым критические точки, соответствующие
определенным изменениям в стали, известные в науке под названием «точек
Чернова», послужили основанием для дальнейших работ, в результате кото-
рых была построена диаграмма железоуглеродистых сплавов. Большие
работы по исследованию железоуглеродистых сплавов для построения
и уточнения диаграммы были проделаны проф. Н. В. Бутовским.
Диаграмма отражает все превращения, происходящие в железоуглеро-
дистых сплавах при охлаждении с высоких температур и переходе их из
жидкого состояния в твердое с последующим охлаждением до нормальной
температуры. По той же диаграмме можно проследить все превращения,
происходящие в железоуглеродистых сплавах в обратном порядке, т е. при
нагреве последних от нормальных температур и выше.
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
На рис. 100 представлена диаграмма состояния железоуглеродистых
сплавов. На вертикальной оси диаграммы отложена температура, а на гори-
зонтальной — количество углерода, содержащегося в сплаве.
Значения линий диаграммы следующие.
АС — начало выделения кристаллов твердого раствора углерода в
7 -железе (аустенита).
CD — начало выделения кристаллов цементита, представляющего собой
химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fe3C).
АЕ — конец выделения кристаллов твердого раствора в 7 железе.
ECF — застывание цементитной эвтектики.
* Записки Русского
Лаврова и Калакуцкого
технического общества за 1868 г. «Критический обзор статей
о стали и стальных орудиях и собственные Д. К. Чернова
исследования по этому предмету».
Термическая обработка стали и чугуна
291
Эвтектика содержит 4,3% С и представляет собой механическую смесь
насыщенных кристаллов аустенита и цементита.
SE — начало выделения цементита из твердого у-раствора (аустенита).
GOS — начало выделения из аустенита кристаллов a-железа. Температу-
ра эта обозначается Л3.
МО — магнитное превращение a-железа. Эта температура обозна-
чается .4 о.
Рис. 100. Диаграмма состояния железо—углерод.
PSK — эвтектоидное превращение — выделение из твердого раствора
•j мельчайших кристаллов железа а (феррита) и цементита, образующих
механическую смесь — эвтектоид. Критические температуры, отвечающие
этому превращению твердого раствора, обозначаются At.
Точка Е диаграммы, соответствующая 2% С, указывает предел насы-
щения Т-твердого раствора углеродом. До точки Е. т. е. до 2% С, железо-
углеродистые сплавы именуются сталью, выше 2% С — чугунами.
Точка S, соответствующая 0,83% С, называется эвтектоидной. Сплав,
содержащий 0,83% С, называется эвтектоидным. Стали с содержанием до
0.83% С называются доэвтектоидны.мм, выше 0,83% С — заэвтектоидными.
Чугуны с содержанием 4,3% С застывают с образованием эвтектики,
и такой чугун называется эвтектическим. Чугуны, содержащие меньше
4,3% С, называются доэвтектическими, свыше 4,3% С — заэвтектическимн.
Отдельные химические легирующие элементы, вводимые в сплав, сме-
щают положение критических точек, указанных на диаграмме.
19*
292
Сталь и чугун как материал для оборудования
Структуры стали
При отклонении от равновесных условий (превращения при наличии
переохлаждения) в стали может быть получен ряд различных структур:
перлит с различной степенью дисперсности составляющих (феррита и це
ментита), сорбит, троостит, а также пересыщенный твердый раствор угле-
рода в а-фазе — мартенсит, а в легированных сталях и аустенит (рис. 40)
Структуры чугуна
Белый чугун. Отличительной чертой белых чугунов является нали-
чие в них углерода в связанном состоянии в виде цементита, что сказы-
вается на характере излома (белый излом) и на свойствах (хрупкость)
белого чугуна.
Графит в белых чугунах имеется в незначительных количествах (0,1
0,2 %).
Серый чугун. Характерным признаком серых чугунов является
присутствие в них углерода в виде графита.
Графит обусловливает наличие серого цвета излома (серый чугун!
и меньшую хрупкость по сравнению с белым чугуном.
ТЕРМИЧЕСКАЯ И ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ
Виды термической обработки
Отжиг 1-го рода. Если металл находится в неустойчивом состоя-
нии под влиянием предшествовавшей обработки — наклеп при холодном де-
формировании, неравномерное распределение упругой деформации, ликва-
ционная неоднородность, — то только нагрев может перевести металл
в нормальное устойчивое состояние путем усиления теплового движения
атомов. Такой нагрев называют отжигом 1-го рода. Он не связан
с точками фазовых превращений.
Отжиг 2-го рода, иначе фазовая перекристаллизация. Если
в сплаве при нагреве происходят фазовые превращения (аллотропические,
растворение фаз), то нагрев выше критической точки (точки фазового пре-
вращения) вызывает изменение строения сплава н его свойств. Если после-
дующее охлаждение достаточно медленно, то обратное превращение совер-
шится полностью. Такой нагрев с медленным охлаждением называется
отжигом 2-го рода.
Закалка. Если в сплаве прн нагреве происходят фазовые превраще-
ния, то нагревом выше температуры превращения и быстрым охлаждением
фиксируется нли состояние сплава, имевшее место прн температуре нагрева,
или некоторое промежуточное состояние сплава, тоже неравновесное. Зака-
ленное состояние неустойчиво (метастабильно). Нагрев выше точки фазо-
вого превращения с последующим быстрым охлаждением называется
закалкой.
Отпуск. Нагрев закаленного сплава ниже температуры фазового
превращения для получения более стабильной структуры. Отпуск, происхо-
дящий при комнатной температуре или при невысоком нагреве, называется,
соответственно, естественным и искусственным старением.
Химико-термическая обработка. Способность металлов
растворять в твердом состоянии различные металлы и неметаллы при нагре-
ве в соответствующей среде (например, способность железа растворять С,
N, А1, В, Si) позволяет путем диффузии вводить атомы растворимых эле-
ментов в поверхностные слои металла с целью изменения свойств этих слоев
и нередко изделия в целом. Такое диффузионное насыщение называется
химико-термической обработкой.
Термическая обработка стали и чугуна
293
Режимы термической обработки углеродистой стали
[1, 2, 10, 38]
Разновидности отжига
Отжиг стали производится в следующих случаях:
а)	для получения мелкого зерна в стали (отжиг на мелкое зерно),
б)	для повышения пластичности наклепанной стали (рекристаллизаци-
онный отжиг);
в)	для понижения твердости (смягчения) инструментальной стали (смяг-
чающий отжиг);
О 0,7 О,г 0,3 0,00,50,6 0,7 0,8 0,97,0 7,7 7,2 7,3 7,4 7,5 7,6 7,7
СодерэТсаоие углерода, %
Рис. 101. Температурные интервалы нормального отжига,
закалки н нормализации для углеродистых сталей.
г)	для понижения ликвационной неоднородности изделия (диффузион-
ный отжиг);
д)	для устранения внутренних напряжений в изделии (отжиг для сня-
тия напряжений).
Схема отжига углеродистых сталей на мелкое зерно, называемого
нормальным отжигом, в увязке с нормализацией и закалкой представлена
иа рис. 101.
Отжиг для получения мелкозернистости. Нагрев стали
при отжиге на мелкое зерно нужно производить до температуры на 20—30°
выше линии GSK (рис. 100 и 101). Температура отжига различных марок
углеродистых сталей приведена в табл. 111.
Охлаждение после отжига производится медленно вместе с печью до
тех пор, пока металл не потемнеет (около 500°С), после чего его можно
выгрузить из печи и оставить охлаждаться на воздухе.
Твердость углеродистой конструкционной стали приведена в табл. 112.
Рекристаллизационный отжиг применяется для устранения
наклепа, полученного металлом при механической обработке.
Для всех марок углеродистых сталей рекристаллизационный отжиг
производят при температуре 680—700° С. Охлаждение после отжига можно
производить на воздухе. Влияние рекристаллизационного отжига на струк-
туру следующее: наклепанный металл имеет вытянутые в направлении
294
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 111
Температура отжига для получения мелкого зериа в стали
Марка стали	Температура отжига.	Марка стали	Температура отжига. °C
08	920	60, 65	800
Ст.1, Ст.2,			
Ст.З, 10, 15	900	У7	780
Ст.4, 20, 25	880	У8, У9	760
Ст.5, 30, 35	860	У10	760—780
Ст.6, 40, 45	840	У12	760—780
Ст.7, 50, 55	820	У13	760—780
Таблица 112
Твердость углеродистых конструкционных сталей
Марка стали	Диаметр отпечатка, мм не менее	НВ	Марка стали	Диаметр отпечатка, мм не менее	НВ
Ст.Г	5,6	111	20*	4,8	156
Ст.2	5,5	116	25*	4,6	170
Ст.З	5,2	131	30*	4,5	179
Ст.4	5,0	143	35*	4,4	187
Ст.5	4,6	170	40	4,4	187
Ст.6	4,3	197	45	4,3	197
Ст.7	4,0	229	50	4,2	207
08*	5,2	131	55	4,1	217
ю*-	5.1	137	60	4,0	229
15* .	5,0	143	65	4,0	229
* Твердость для сталей в неотожжеииом состоянии, а для остальных—в отожженном
обработки зерна, которые после рекристаллизационного отжига становятся
равноосными. Величина зерна после отжига зависит от степени предвари-
тельной деформации. Рекристаллизационный отжиг мягких сталей (включая
Ст.4) во избежание роста зерен феррита обычно не производится и заменяет-
ся нормализацией.
Смягчающий отжнг на зернистый цементит применяется для
сталей инструментального типа для облегчения обрабатываемости их на
станках резанием. Углеродистые стали обрабатываются лучше всего при
твердости 160—200 НВ. Поэтому стали, имеющие большую твердость, про-
ходят смягчающий отжиг по следующему режиму.
Нагрев на 20—30° выше линии PSK, т. е. до температуры 750° С, вы
держка прн этой температуре в течение 5—10 часов и последующее очень
медленное охлаждение вместе с печью со скоростью не больше 50° С/час.
Медленное охлаждение производится до температуры 550—600° С, после
чего стальные изделия могут быть выгружены из печн и охлаждены на
воздухе.
Диффузионный отжиг. Неоднородность стального слитка по
химическому составу связана с явлением ликвации.
Горячая обработка давлением (ковка, прокатка) иногда не в состоянии
выравнять эту неоднородность. В таких случаях применяется специальный
выравнивающий, диффузионный или гомогенизирующий отжиг.
Термическая обработка стали и чугуна
295
Для данного вида отжига стальные изделия нагревают до высоких тем-
ператур (1100—1150° С) и выдерживают при этих температурах длительное
время (10—15 часов), а затем медленно охлаждают вместе с печью.
При выравнивающем отжиге неизбежно происходит сильный перегрев
стали, которая становится очень крупнозернистой. Поэтому после выравни-
вающего отжига производят вторичный отжиг на мелкое зерио.
Отжиг для снятия внутренних напряжений. При от-
жиге для снятия внутренних напряжений изделие необходимо медленно
нагреть до 550—600° С, выдержать при этой температуре для равномерного
прогрева всего изделия и затем очень медленно охладить.
При всех видах отжига очень важным является замедленная скорость
охлаждения. Для уменьшения внутренних напряжений при охлаждении
после отжига изделия следует выгружать из печи при тем более низкой
температуре, чем крупнее изделие и сложнее его конфигурация. Выгрузка
крупных поковок при отжиге производится при 300—400° С. При такой же
температуре производится выгрузка из печи отжигаемых сварных кон-
струкций.	>
Нормализация стали
Нагрев конструкционной стали при нормализации производится до тех
же температур, что и при отжиге иа мелкое зерно (рис. 101).
Охлаждение деталей производится на воздухе. Такой нагрев и сравни-
тельно быстрое охлаждение (по сравнению с охлаждением в печи) способ-
ствуют измельчению зерна и повышению прочности стали в большей степени,
чем при обычном отжиге.
Температура нормализации инструментальных углеродистых сталей
приведена в табл. 113.
Таблица 113
Температура нормализации инструментальных углеродистых сталей
Марка стали	Температура нормализации, еС	Марка стали	Температура нормализации, °C
У7	780	У10	780
У8	760	У12	900
У9	750	У13	950
Зака л к а ста л и
Для закалки доэвтектоидной углеродистой стали необходимо привести
ее в состояние однородного твердого раствора посредством нагрева несколь-
ко иыше критической точки Ас3 (на 30—50°) (рис. 101). Если нагрев будет
ниже этой температуры, то не весь избыточный феррит перейдет в твердый
раствор, и сталь после закалки будет состоять из смеси мартенсита и фер-
рита (так называемая неполная закалка). Твердость такой стали будет
пониженной.
Заэвтектоидную сталь необходимо нагревать до температуры несколько
выше точки Лс] (на 30—40°) для перехода феррито-карбидной смеси в твер-
дый раствор. Особенности термической обработки заэвтектоидной стали
связаны с тем, что структура ее состоит из перлита и заэвтектоидиого це-
ментита, имеющего твердость выше мартенсита; поэтому переводить заэв-
тектоидиый цементит в твердый раствор, если он имеет зернистую форму,
нецелесообразно. Структура заэвтектоидной стали, закаленной нри темпе-
ратуре несколько выше точки Ас;, состоит из мартенсита с рассеянными
в нем зернами цементита.
296
Сталь и чугун как материал для оборудования
Излишне высокая температура нагрева перед закалкой вызывает пере-
грев стали, т. е. развитие крупных зерен аустенита, который после закалки
дает крупиоигольчатый мартенсит, отличающийся высокой хрупкостью.
Перегрев стали может произойти также в случае слишком длительного
выдерживания стали прн температуре закалки, даже если она и выбрана
правильно.
Скорость нагрева перед закалкой должна быть тем меньше, чем крупнее
нагреваемое изделие, чем сложнее его конфигурация и чем меньше тепло-
проводность стали.
Практически медленный прогрев изделий, наиболее сложных по форме
и крупных по размеру, производится до 550—600° С. После достижения этой
температуры более быстрый прогрев уже не является столь опасным, так
как сталь при этой температуре становится достаточно пластичной.
Скорость нагрева изделий из конструкционной углеродистой стали
(0,1—0,5% С) перед закалкой принимают из расчета 1 час на каждые 25 мм
сечеиия изделия. Изделия же из инструментальной стали (0,65—1,25% С)
рекомендуется нагревать со скоростями, приведенными в табл. 114.
Таблица 114
Время нагрева инструментальной углеродистой стали
Наибольшая толщи- на изделия, мм	Приблизительный вес изделия, кГ	Время нагрева до температуры закалки час.
До 25	До 45	0,75
25-50	45—136	1,25
50—75	136—227	1,75
75—100	227—454	2,25
100—125	454—680	2,75
125—200	680—908	3,50
Однако на практике нагрев ведут значительно быстрее, что для мало-
ответственных и неответственных деталей вполне допустимо.
При достижении принятой температуры нагрева изделия перед закал-
кой обычно проводится выдержка при этой температуре, необходимая для
равномерного прогрева изделия и получения однородного строения твердого
раствора.
Практически выдержка устанавливается в каждом отдельном случае и
зависимости от наибольшей толщины изделия и химического состава стали.
Изделия из конструкционной углеродистой стали выдерживают в печи
по достижении требуемой температуры, примерно */5 того времени, которое
потребовалось для нагрева изделий до этой температуры.
Изделия из инструментальной углеродистой стали (свыше 0,6% С) вы-
держивают при конечной температуре нагрева в следующих пределах:
при толщине 25—50 мм выдержка равна 0,5 часа
»	»	50—-75 »	»	»	0,75	»
»	»	75—100 »	»	-	1,0	»
Время нагрева и выдержка зависят от среды, в которой производится
нагрев; при применении ванн это время значительно сокращается.
Чем больше в стали карбидов (железа, вольфрама, марганца, ванадия),
тем выше должна быть температура нагрева и длительнее выдержка для
перевода их в твердый раствор.
Чем крупнее изделие, тем интенсивнее должно проводиться охлаж-
дение.
Термическая обработка стали и чугуна
297
Температуры закалки углеродистых сталей приведены в табл. 115, дан-
ные для подбора охлаждающей среды приведены в табл. 116.
Таблица 115
Температура закалки углеродистых сталей
Марка стали	Температура закалки, °C	Марка стали	Температура закалки, вС
Ст. 4, 20, 25	880	60, 65	800
Ст. 5, 30, 35	860	У7	780
Ст. 6, 40, 45	840	У8, У9	760—780
Ст. 7, 50, 55	820	У10, У12, У13	760—780
Таблица 116
Данные для подбора охлаждающей среды
Закаливающая среда
Скорость ох-
лаждения,
®С/сек« в ин-
тервале тем-
ператур. °C
650- |300—
5501	200
Закаливающая среда
Скорость ох-
лаждения,
®С сек, в ин-
тервале тем-
ператур, °C
650—~ 1300—
55р|	200
Вода	при	18° С	.	.	.	.
»	»	28° С	...	.
»	»	50° С	.	.	.	.
»	"	74°С	.	.	.	.
10%-ный водный рас-
твор едкого натра
при 18° С...........
10%-ный водный рас-
. твор поваренной соли
при 18"* С..........
10%-ный водный рас-
твор седы пои 18° С
10%-ный водный рас-
твор серной кислоты
при 18° С...........
600
500
100
30
1200
1100
800
750
270	Вода дистиллированная	250	200
270	Эмульсия масла в воде	70	200
270	Мыльная вода ....	30	200-
200 300	Минеральное машинное масло	 Трансформаторное масло		150 120	30 25
300	Сплав 75% Sn, 20% Cd (—175° С)	 Медные плиты ....	450 60	50 30
270 300	Железные плиты . . .	35	15
Как видно из табл. 115, температуры закалки доэвтектоидных сталей
принимаются такими же, как и температуры отжига на мелкое зерно.
Добавка к воде извести, глины и органических растворяющихся в ней
веществ уменьшает закаливающее ее действие.
Более мягкую (не резкую) закалку в сравнении с водой дают: керосин,
глицерин, минеральные и растительные масла, причем чем гуще масло, тем
мягче закалка в нем. Наиболее часто в практике для охлаждения при
закалке применяются вода или масло. Иногда для охлаждения применяют
сильную струю воздуха, при помощи которой достигаются скорости охлаж-
дения мелких деталей свыше 10° С/сек.
На скорость охлаждения при закалке оказывают влияние многие фак-
торы: толщина изделия, отношение охлаждаемой поверхности к объему
металла, разность температур закаливаемого предмета и охлаждающей
среды и пр.
Режимы термической обработки конструкционных качественных углеродистых сталей
Таблица 117
Марка стали	Нормализация		Высокий отпуск		Закалка		Отпуск после закалки		Отжиг	
	Температура °C	Охлаж- дающая с ре да	Темпера- тура, °C	Охлаж- да юща я среда	Температура °C	Охлаж- дающая среда	Температура °C	Ох лаж- да юща я среда	Температура °C	Охлаж- дающая среда
08—10	900—980	Воздух	680—720	Воздух	Не закали- вается	__	—	—	—	—
15	900—950	»	680-720	»	900—930	Вода и масло	На требуемую твердость	—		—
20	890—920	»	680-720	»	850—910	То же	То же	Воздух	—	—
25	870—910	»	680—720		850—890		»	То же				
30—35	850—900		680—720	»	850—890		' />	»	850—900	Медленно
40	850-900		680—720	»	820—860		550-620	Воздух, вода	840—870	»
45	840-870		680—720	»	800—830	»	500—650	То же	780—800	»
50—55	840—890	»	680—720	»	790—830	Вода или масло	На требуемую твердость	*	770—810	»
60	830—870		680—720	»	780—850	То же	400-650	Воздух	810—860	»
15Г, 20Г	900—950		680-720	»	850-900	»	450—650		—	
ЗОГ	900-950	»	680—720	»	850—900		400—500		870—930	Медленно
40Г	850—900		680—720	»	820-860	»	500—700	»	780-820	»
50Г	810—870	»	680—720	»	790—830	Масло	660—680	»	780-820	
60Г	830—870	»	680—720		780—840	»	300—450		780—820	:>
10Г2, 12ПА	900—950	»	680—720	»	840—860	Вода и масло	300—600	Масло и вода	840—870	
25Г	850—900		680—720	»	840—860	То же	300—600	То же	840—870	»
30 Г2	840—880	»	680—720		820—850	»	500—650	Вода	830-860	Ч
35Г2	840—880	»	680—720	У	820—850	»	500—650		830—860	
40 Г2	830—870		680—720	»	810—850	Масло	550—650	»	820—850	»
45Г2	830- 870	»	680—720	»	800-840		400-650		820—850	»
50Г2	820—860	х>	680—720	»	810—840		400—650	Масло	810-840	»
Термическая обработка стали и чугуна
299
Отпуск закаленной стали
Отпуск закаленной стали заключается в нагреве ее до температуры от
100 до 650° С, при которой метастабильиые составляющие ее переходят в
другую, более устойчивую форму.
Скорость охлаждения после отпуска для углеродистых сталей сущест-
венного значения не имеет.
Термический режим закалки и отпуска показан на рис. 102. Закалка
с низким отпуском применяется преимущественно для инструментальных
сталей (среднелегированных).
Часто производят отпуск инструмента в кипящей воде или в горячем
масле при температурах 100—150° С. В других случаях для более значи-
тельного повышения вязкости при не-
значительном понижении твердости от-
пуск производят при температурах
250—300° С. Отпуск в пределах указан-
ных температур (отпуск стали инстру-
ментального типа) сравнительно мало
отражается иа структуре стали, которая
в основном остается мартенситной.
Высоколегированные стали типа бы-
строрежущих отпускают при более вы-
соких температурах (см. ниже).
Совершенно иной режим имеет от-
пуск конструкционных сталей, так как
к изделиям из них предъявляются тре-
бования высокой прочности и вязкости.
В этом случае после закалки детал!
тельно высоких температурах (400—650е
Рис. 102. Схема режима закалки
и отпуска стали.
подвергаются отпуску при сравни-
С) (табл. 117).
Режимы термической обработки легированной стали
[1, 2, 10, 27]
Отжиг легированной стали
Режимы термической обработки легированных сталей отличаются от
режимов термической обработки углеродистых сталей. Эти отличия объяс-
няются следующими обстоятельствами.
Теплопроводность легированных сталей меньше теплопроводности угле-
родистых сталей, вследствие чего изделия из этих сталей нужно нагревать
медленнее.
Критические температуры у большинства легированных сталей выше
критических температур углеродистых сталей, поэтому температуры отжига
и закалки легированных сталей будут выше температур отжига и закалки
углеродистых сталей.
Многие легированные стали имеют способность самозакаливаться, т. е.
в них при меньших скоростях охлаждения образуются структуры закален-
ной стали.
Эти особенности легированных сталей объясняют все изменения в ре-
жиме отжига и закалкн легированных сталей по сравнению с режимами
отжига н закалкн углеродистых сталей.
Смягчающий отжиг конструкционной легирован-
ной стали. Температуры отжига некоторых марок легированных сталей
указаны в табл. 118.
Охлаждение после отжига производится до 500—600° С медленно вместе
с печью со скоростью 50°С/час, при достижении изделием температуры
500—600° С охлаждение может быть более быстрым — на воздухе.
J
300
Сталь а чугун как лмтериал для оборудования
Таблица 118
Температуры смягчающего отжига некоторых марок
конструкционных легированных сталей
Марка стали	Температура отжига, °C	Марка стали	Температура отжига. °C
ЗОХ, 35	860—880	35ХЮА, 35ХМЮА	880—950
38ХА, 40Х, 45ХА	840-870	38ХСА, 40ХС	880-920
40ХН	780—820	35ХГ, 40ХГ	840—860
50ХН	770—800	ЗОХГСА	850—880
ЗОХ МА, 35ХМА	840—860		
Вместо рассмотренного выше смягчающего отжига с нагревом в зависи-
мости от марки до 770° С и выше (табл. 118) может быть применен отжиг
при 650—680° С. Нагретое до 650—680° С изделие выдерживают при этой
температуре несколько часов (5—10), после чего охлаждают на воздухе.
Преимущество этого вида отжига заключается в сокращении продолжитель-
ности отжига, но твердость металлоизделия в этом случае снижается
меньше, чем при смягчающем отжиге, поэтому для ряда легированных ста-
лей этот вид отжига не применяется.
Для некоторых типов стали может быть применен изотермический
отжиг, заключающийся в нагреве выше критической точки с дальнейшим
охлаждением в область температур оптимального распада аустенита
(550—650° С, т. е. примерно на 100° ниже точки Aci), выдержкой при дан-
ной температуре до полного распада и с дальнейшим охлаждением на
воздухе.
Смягчающий от ж*и г инструментальной легирован-
ной стали. Уменьшение твердости инструментальных легированных ста-
лей может быть достигнуто не только путем смягчающего отжига, но и
путем закалки с высоким отпуском и изотермического отжига.
Нагрев инструментальных легированных сталей производится еще мед-
леннее, чем нагрев конструкционных легированных сталей.
Температуры смягчающего отжига и температуры высокого отпуска
для основных марок инструментальных легированных сталей приведены
в табл. 119.
Таблица 119
Температуры смягчающего отжига и температуры высокого отпуска
некоторых марок инструментальных легированных сталей
Марка стали	Температура отжига, °C	Температура отпуска, °C	Марка стали	Температура отжига, °C	Температура отпуска, Ч.
Х12-Х12М	850—870	780—800	В1 и В2	740-770	680—720
ХГ	780-800	710—730	ХВ5	800	730—750
X; 9Х	770-800	710—730	ХВГ	760—790	700—720
7X3	800—820	780—800	ЗХВ8	780—800	730—750
9ХС	820—840	700—730	4ХВС	750—780	700—720
4ХС	830—850	700-730	5ХВС		
			5ХНМ	760-780	650—680
Охлаждение после смягчающего отжига производится до 550—600° С
очень медленно вместе с печью со скоростью 30—50° С/час. Еще медленнее
нужно охлаждать высокоуглеродистые высоколегированные стали. При до-
стижении изделием температуры 550—600°С охлаждение может продол-
Термическая обработка стали и чугуна
301
жаться на воздухе. Охлаждение после высокого отпуска может производить-
ся на воздухе.
Твердость некоторых марок стали после смягчающего отжига или вы-
сокого отпуска указана в таблицах гл. VI.
Нормализация легированной стали
Температуры нормализации изделий из конструкционных легированных
сталей принимаются те же, что и для закалки соответствующих марок
стали (табл. 120).
Таблица 120
Температура нормализации и закалки некоторых марок
конструкционных низколегированных сталей
Ма;ка стати	- 1 Температура ; нормализации и закалки, °C	Марка стали	Температура нормализации и закалки, °C
15Х, 15ХА, 20Х, ЗОХ	860	I8XHBA, 18ХНМА	
35Х, 38ХА, 40Х	850	25Х НВА	850—860
45Х	840—850	35ХЮА, 35ХМЮА	950
40ХН, 50ХН	820	18ХГМ	860—880
12ХН2, 12ХН2А	860	38ХСА, 40ХС	880-900
12ХНЗ, 12ХНЗА	860	35ХГ2, 40ХГ	830
12Х2Н4, 12Х2Н4А	880	ЗОХГСА	880
ЗОХМА, 35ХМА	850—880		
Нормализация инструментальных легированных сталей производится
при тех же температурах, что и закалка соответствующих марок стали
(табл 121).
Таблица 121
Температура закалки и отпуска высоколегированных
конструкционных сталей
Марка стали	Закалка		Отпуск		Структура после	
	температура °C	Охлаж- дающая среда	Температура *С	Охлаж- дающая с с еда		
					закалки и о	тпуска
1Х13(Ж1) 2Х13(Ж2) ЗХ13(ЖЗ)	1050 1050 1050	Масло »	600—700 650—750 650—750	Воздух »	Феррит и карбидов То же Сорбит	Зерна
4Х13(Ж4)	1050—1100	»	В зависи- мости от изделий		Мартенсит или троостит или сорбит (в зависи- мости от темпе- ратуры отпуска)	
0Х18Н9(ЭЯ0)	1000—1050	Вода	Отпуск не требуется		Аустенит	
J X 18Н9(ЭЯ1) _Х25(ЭИ181) СХЗ СХ8 СХ12	1100—1150 900 1000—1050 1000—1050 1000—1050	» > Л1асло »	То же » 650—750 । Масло 650—750 |	» 650—750 1	»		» Феррит Сорбит »	
ЭИ256	1000	Вода	Отпуск не требуется		Аустенит	
Н25 Н12ХГ	1000 1050	» »	То же , ъ		»	
302
Сталь и чугун как материал для оборудования
Закалка низколегированной
конструкционной стали
Легированные стали очень дороги, поэтому в тех случаях, когда они
применяются, от них требуется получение максимальной прочности, что
может быть достигнуто применением рациональной термообработки. Режимы
закалки некоторых марок конструкционных сталей приведены в табл. 120.
Большинство марок легированных сталей при закалке охлаждают в мас-
ле. Охлаждение в воде допускается для очень немногих марок легирован-
ных сталей, преимущественно для иизкоуглеродистых.
Отпуск низколегированной
конструкционной стали
После закалки конструкционных углеродистых или низколегированных
сталей обязательно производится отпуск.
Охлаждение после высокого отпуска (550—680° С) для большинства
низколегированных конструкционных сталей должно производиться непре-
менно быстро — погружением отпускаемого изделия в воду или масло. Эта
особенность отпуска низколегированных конструкционных сталей объясняет-
ся тем, что при медленном охлаждении этих сталей после высокого отпуска
(550—680° С) они становятся хрупкимй. Это явление называется отпускной
хрупкостью. На восприимчивость к отпускной хрупкости решающее влия-
ние оказывает химический состав стали [39].
Марганец резко повышает склонность стали к отпускной хруп-
кости и является в этом отношении наиболее сильно действующим легирую-
щим элементом. Хрупкость при отпуске начинает обнаруживаться даже в
углеродистой стали при содержании марганца более одного процента. Влия-
ние марганца значительно сильнее проявляется в хромистых и хромонике-
левых сталях, в которых содержание марганца в количестве 0,4—0,5% повы-
шает восприимчивость к отпускной хрупкости. Так, для хромоникелевой
сталн, с содержанием 0,23% С; 2,5% Ni и 1,6% Сг, восприимчивость к от-
пускной хрупкости [39] можно выразить следующими цифрами:
При содержании марганца 0,25%.......3;
»’	»	>'	9,40%	....... 5;
»	'>	»	0,60%	.... ... 20;
»	»	»	0,90%	.... . .  38.
Молибден при присадке 0.2—0,3% у большинства легированных
сталей устраняет восприимчивость к отпускной хрупкости.
Хром повышает восприимчивость стали к отпускной хрупкости, но
в меньшей степени, чем марганец. Содержание в стали более или менее зна-
чительного количества марганца, фосфора или никеля значительно повышает
восприимчивость хромистой стали к отпускной хрупкости. Например [39].
у хромистой стали с содержанием 0,31% С; 0,55% Мп; 0,014% Р; 0,21% Ni
и 1,53% Сг соответствующие значения ударной вязкости при быстром ч мед-
ленном охлаждении после отпуска будут 11, 9 и 3,5 кГм/см2.
Никель. У никелевых сталей отпускная хрупкость становится замет-
ной лишь при содержании хрома и марганца в стали более 0.35% (в сумме),
восприимчивость к отпускной хрупкости возрастает с увеличением содержа-
ния этих элементов в стали. Чисто никелевые стали можно считать невос-
приимчивыми к отпускной хрупкости, но содержание в никелевой стали
0,3—0,4% Сг или Мп делает ее восприимчивой к  отпускной хрупкости.
Хромоникелевые стали, обычно применяемые в технике, обладают значи-
тельной воспримчивостью к отпускной хрупкости.
Термическая обработка стали и чугуна
303
Кремний при содержании его в стали в количестве 0,3—0,4% не
оказывает сколько-нибудь заметного влияния на развитие отпускной хруп-
кости. Кремнистые стали, ие имеющие в своем составе каких-либо легирую-
щих элементов кроме кремния, также ие подвержены отпускной хрупкости.
Фосфор. Наличие в стали повышенного содержания фосфора уве-
личивает склонность к отпускной хрупкости. Так, например [39], в стали
с содержанием 0,35% С и 3,5% Ni при содержании 0,018% Р ударная вяз-
кость после отпуска, как при быстром, так и при медленном охлаждении,
не изменилась; при содержании в стали 0,152% Р ударная вязкость при бы-
стром и медленном охлаждении отличалась в восемьдесят раз (12,5 кТя/см2
и 0,15 кГм!см2).
Азот относится к числу элементов, усиливающих восприимчивость
стали, к отпускной хрупкости.
Вольфрам, вводимый в сталь в количестве 0,7—1%, ослабляет
восприимчивость к отпускной хрупкости, хотя в несколько меньшей мере,
чем молибден.
Ванадий, вводимый в сталь в количестве 0,2—0,3%, не оказывает
сколько-нибудь заметного влияния на восприимчивость к отпускной хруп-
кости. Хромованадиевые, хромованадиевоникелевые стали обнаруживают
значительное понижение ударной вязкости в результате медленного охлаж-
дения после отпуска.
В результате изложенного, а также на основании данных
технической литературы [40] можно отметить, что не восприимчивы к отпуск-
ной хрупкости стали марок 20Х, 25Х, 35ХМ, 40ХМЮА, 35Н, 40Н, 35ХНМ,
восприимчивы 40Х, 35СГ, 20ХГС. ЗОХГС. 40ХС, 40ХН, ЗОХНЗ и др.
Термообработка, состоящая из закалки и высокого отпуска (порядка,
400—700°), называется «улучшением».
Закалка и отпуск высоколегированной
конструкционной стали с особыми
физическими и химическими свойствами
Закалка изделий из высоколегированных конструкционных сталей имеет
целью либо повысить их прочность, либо обеспечить получение для данной
марки особой структуры (например аустенита).
Температуры закалки и отпуска этих сталей приведены в табл. 121.
Отпуск сталей, в которых получается структура аустенита, ие произво-
дится, чтобы при нагревании не произошел распад аустенита с образова-
нием карбидов. Внутренние напряжения в изделиях из этих сталей полу-
чаются очень небольшими вследствие высокой пластичности аустенитной
и ферритной структур.
Закалка легированной
инструментальной стали
Температуры закалки некоторых марок инструментальных легирован-
ных сталей приведены в табл. 122.
Тотчас после закалки следует производить отпуск. Температуры отпуска,
зависят от назначения изделия и заданной твердости.
Отжиг, закалка и отпуск
быстрорежущей стали
Режимы термической обработки быстрорежущей стали приведены в
табл. 123.
Отжиг. После ковки, прокатки >или закалки для смягчающего отжига
быстрорежущую сталь нагревают до температуры отжига (табл. 123)
304
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 122
Температуры закалки некоторых марок
инструментальных легированных старей
Ма^ка стали	Температура закалки, °C	Охлаждающая среда
Х12 и Х12М	Для крупных изделий 980—1050	Масло или струя
	Для мелких изделий 950—980	воздуха
ХГ	Для крупных инструментов	Масло
	800-850	
	Для мелких инструментов	
	. 780—800	
X	800—850	Масло
9Х	830 —850	
7X3	875—925	»
9ХС	830—860	
4ХС	890—920	»
В1	780—860	Вода или масло
В2	770—830	То же
ХВ5	850—860	Масло
ХВГ	800—830	»
ЗХВ8	1070—1120	Масло или струя
		воздуха
5ХВС	850—900	Масло
Таблица 123
Типовые режимы термической обработки инструментов
нз быстрорежущей стали [22]
1 Марка стали 1	Отжиг Темпера- тура. °C	Закалка				Отпуск			Цианиро- вание
		Темпераryj а,		Охлаждаю- щая среда	Твер- дость HRC	Темпе- ратура °C	Кратность	Твер- дость н/?с	Темпера- тура, °C
		резцов	фасонного инстру- ме и та						
Р9	870—890	1240— 1260	1210— 1240	Масло при' 200—250°, ‘ далее на воздухе: се-	62—63	550— 570	2—3	62—64	535—545
Р18	870—890	1280— 1310	1260— 1290	литра при 450—550°, далее на воздухе	62—63	540— 550	2-3	63—65	550—560
Нагрев должен вестись медленно и равномерно со скоростью 40—50° С/час
и во всяком случае не более 100° С/час. При 870—890° С производится вы-
держка в течение 3—4 часов, что необходимо для равномерного прогрева
всей массы металла; затем сталь охлаждают до 750—760° С со скоростью
20—40°С/час, после чего до температуры 600° С со скоростью 6—10°С/час,
затем охлаждение ведут на воздухе.
Большое распространение получил изотермический отжиг, режим кото-
рого заключается в нагреве до температуры, указанной в табл. 123, со ско-
Термическая обработка стали и чугуна
305
ростью, приведенной выше для обыкновенного отжига,-выдержке при конеч-
ной температуре нагрева в течение 3—4 часов, после чего дается охлаж-
дение до 720—700° С со скоростью 40—50° С/час, выдержка при этой тем-
пературе 2—4 часа и далее охлаждение на воздухе (твердость до 260 НВ).
Закалка. Для закалки быстрорежущей стали необходим нагрев до
очень высоких температур, близких к началу плавления ледебурита
(табл. 123).
Нагрев для закалки производится в две стадии:
а)	сталь медленно и равномерно нагревают до 850—900° С (быстрый
нагрев вследствие малой теплопроводности быстрорежущей стали может
вызвать образование трещин);
б)	нагретую до 850—900° С сталь по возможности наиболее быстро
нагревают до температуры закалки (табл. 123).
Охлаждение при закалке обычно ведут сначала в масле, потом на воз-
духе (табл. 123).
Быстрорежущая сталь, как и всякая другая сталь, может быть обез-
углерожена, перегрета (рост зерна, хрупкость) или пережжена. Поэтому
пребывание стали в области очень высоких температур должно быть кратко-
временным, достаточным для нагрева до нужной температуры.
Отпуск после закалки необходим для всех сортов быстро-
режущей стали. При этом одновременно увеличивается твердость и повы-
шается сопротивление износу.
Отпуск ведут нагревом до температур, указанных в табл. 123. После
нагрева до температуры отпуска производят выдержку, продолжительность
которой при многократном отпуске равна 1 часу, при однократном —
3—6 часам.
По истечении выдержки сталь охлаждают на воздухе. В результате
такой обработки обеспечивается «вторичная твердость».
Хорошие результаты в отношении повышения стойкости в работе дает
не однократный, а трехкратный отпуск.
При этом необходимо учитывать, что при температуре отпуска выше
600° С наступает быстрое и резкое понижение твердости; температура отпус-
ка не должна превышать данных, приведенных в табл. 123.
Отжиг, закалка и отпуск
марганцовистой стали марки Г13Л
Механическая обработка необычайно вязкой после закалки и легко
наклепывающейся под резцом марганцовистой аустенитной стали Г13Л чрез-
вычайно затруднена.
Улучшения обрабатываемости можно достигнуть нагреванием до 500—
600° С и последующим медленным охлаждением или же обработкой в нагре-
том до 250—300° С состоянии. Вследствие высокой вязкости и твердости
аустенитную сталь в большинстве случаев окончательно обрабатывают шли-
фованием.
Аустенитная марганцовистая сталь применяется в термообработанном
состоянии.
Закалка производится при температуре 1050—1100° С в холодной воде.
После закалки сталь становится вязкой, приобретает однородную аустенит-
ную структуру. При слишком высоком содержании в стали углерода (выше
1,4—1,5%) после закалки к ней сохраняются свободные карбиды, увеличи-
вающие хрупкость стали. Хрупкость может проявляться также при закалке
стали нормального состава от слишком низкой температуры.
Отпуск закаленной аустенитной стали при температурах свыше ЗС0°С
или ее нагрев в работе сопровождается частичным распадом аустенита
с выделением свободных карбидов, поэтому при отпуске наблюдается зна-
чительное развитие хрупкости и уменьшение удлинения при разрыве. В то
же тремя твердость от 180—2С0 НВ возрастает до 400—500 НВ.
20 П. Г. Львовский
306
Сталь и чугун как материал для оборудования
Вследствие этого повторный нагрев аустенитной стали после закалки
(отпуск) не производится.
Механические свойства. В табл. 124 приведены данные испы-
таний на растяжение и твердость прутков литой и кованой марганцовистой
стали (13% Мп) двух плавок А и Б до и после закалки при 1020° С.
Т а б л и ц а 124
Механические свойства марганцонистой стали до и после закалки
Обозн. стали	Состояние стали	ат кГ!мм-	в кГ] мм^	<5. %	Ф. %	НВ	
А	Литая 			47,8					415	
Б	Литая 		—	34,4	—	—	415	
А Б	Литая, закалка в воде при 1020°С . То же		56,8 41,3	70,0 54,8	24,0 10,0	31,0 23,0	217 217	
А Б	Прокованная с квад- рата 25 на квад- рат 15 мм .... То же		63,7 60,8	102,0 99,5	17,0 20,0	19,0 20,0	285 285	
А Б	Прокованная так же, закалена при 1020° С в воде . . То же		41,0 42,5	107,0 109,0	68,0 80,0	44,0 49,0	197 212	
Способность к наклепу и сопротивление износу
Твердость аустенитной стали после термообработки сравнительно невысока
(180—220 НВ).. Под действием ударов твердость стали быстро повышается,
достигая 450—550 НВ. Этим объясняются наиболее ценные свойства аусте-
нитной марганцовистой стали: значительная стойкость против износа при
сильном истирании, связанном с высоким давлением или с ударами.
При работе же в таких условиях, когда наклеп поверхности изделия
не происходит (например при обдувке песком), аустенитная марганцови-
стая сталь по сопротивлению истиранию отличается от других сортов стали
незначительно.
Закалка и отпуск рессорно-пружинной стали
Термически обработанный образец рессорно-пружинной стали должен
удовлетворять требованиям, приведенным в табл. 65 по ГОСТ 2052—53. Там
же приведен рекомендуемый режим термической обработки.
Старение
Старение и с к у с с т в е н н о-е — процесс термической обработки,
обусловливающий изменение тетрагональности мартенсита в закаленной
стали.
В результате старения происходит стабилизация размеров изделий.
Искусственное старение применяется для измерительных инструментов —
калибров, скоб и т. п. и деталей точного машиностроения.
Температура искусственного старения 150—180°С, продолжитель-
ность 5—20 час.
Процесс старения протекает также и при нормальной температуре, ча
прн гораздо большей длительности.
Термическая обработка стали и чугуна
307
Химико-термическая обработка
Основными видами химико-термической обработки ивляются:
а)	цементация,
б)	азотирование,
в)	цианирование,
г)	алитирование.
При цементации происходит повышение содержания в поверхностных
слоях стали углерода, при азотировании — азота, при цианировании — угле-
рода и азота, при алитировании — алюминия.
Цементация
Цементация — науглероживание стальных изделий для увеличения твер
дости поверхностного слои, производимое при помощи нагревания их в среде
карбюризаторов.
Цементация разделяется на твердую, характеризующуюся применением
твердого карбюризатора, газовую, которая производится в газе, и жидкую,
производимую в расплавленных солях.
Цементации подвергают малоуглеродистые стали с содержанием угле-
рода до 0,30% (марок 10, 15, 20, 25, 15Г, 20Г), а также легированные стали
марок 15Х, 20Х, 20X3, 25Н, 15ХГ, 20ХГ, 18ГМ, 18ХГТ, 15ХФ, 20ХФ; 12ХМ;
20ХМ, 15НМ, 20НМ, 20ХН, 12Х2Н4, 20Х2Н4 [22].
Кроме того, в настоящее время успешно применяется цементация высо-
коуглеродистых инструментальных сталей, в основном для штампов (стали
марки ШХ15 и др.) [341.
Ниже приведены основные данные по твердой и газовой цементации,
так как жидкая цементация в ремонтной практике пока не применяется
Твердая цементация. Изделия закладывают в цементационный
ящик, пересыпая нх слоем карбюризатора. Уложенные изделия сверху
дополнительно засыпают карбюризатором и ящик закрывают крышкой. Во
' избежание проникновения в ящик воздуха все неплотности между крышкой
и ящиком промазывают глиной. Ящик с изделиями нагревают в печи до
860—920° С и выдерживают в течение нескольких часов (температура на-
грева и продолжительность выдержки устанавливаются обычно опытным
путем). Затем изделия охлаждают и подвергают дальнейшей термической
обработке.
Ящики рекомендуется делать сварными, так как литые тяжелы и мед-
ленно прогреваются. Изделия в ящике не должны соприкасаться; расстоя-
ние между изделиями, а также между стенкой ящика и изделием должно
быть не менее 25 мм. Слой карбюризатора как с боков, так и снизу и сверху
должен быть не менее 25 мм.
Самым распространенным карбюризатором является древесный уголь.
Для усиления цементирующего действия древесного угля добавляются
специальные ускорители процесса — активизаторы. В качестве активнзато-
ров применяются углекислый барий,, углекислый натрий (сода), углекислый
калий (поташ). Рекомендуются следующие весовые составы; а) древесного
угли 75%, углекислого бария 15%, мела 5%, соды 1%, патоки или мазута
4%; б) древесного угля 80%, углекислого бария 20%; в) древесного угля
90%, соды или поташа 10%; г) древесных опилок 90%, соды 10%.
Древесный уголь применяется истолченным до размера рисового зерна,
пыль отсеивают через сито с ячейкой примерно 2 мм. Составляющие карбю-
ризатора тщательно перемешивают и просушивают.
Ящики рекомендуется загружать в печь, нагретую не выше 700° С,
и медленно нагревать до температуры цементации. Для ориентировочных
расчетов можно считать, что на прогрев каждых 100 мм ширины или высо-
ты ящика необходимо 2 часа.
20*
308
Сталь и чугун как материал для оборудования
Серьезным недостатком описанного процесса цементации является зна-
чительная продолжительность, равная 8—12 часам, а с прогревом ящиков —
12—16 часам.
Некоторое ускорение процесса цементации на небольшую глубину полу-
чается при применении паст. В частности, рекомендуется паста следующего
весового состава: голландской сажи 40%, соды 48%, уксуснокислого натрия
12%. Состав тщательно перемешивают и замешивают на воде до тестооб-
разного состояния. Эту пасту слоем 3—4 мм намазывают на подлежащие
цементации места изделий, после чего просушивают в течение 10—20 мин.
при 100—120° С. Цементация ведется обычным режимом, но время выдерж-
ки сокращается примерно вдвое.
Газовая цементация производится в шахтных печах и в печах
непрерывного действия с длинными горизонтальными муфелями из жаро-
упорного сплава. Изделия загружают в печи на поддонах или на других
приспособлениях и располагают на расстоянии 5—10 мм одно от другого.
В качестве карбюризатора используются газы: природный, нефтяной,
коксовый, светильный, сжиженные газы (бутан и пропан), а также газы,
получаемые при газификации керосина, бензола, пиробензола. Последние
содержат значительное количество метана, который (через ряд промежуточ-
ных реакций) распадается на углерод и водород (СН4^С + 2Нг). Метан
значительно более активный карбюризатор, чем окись углерода.
При газовой цементации большое значение имеет скорость подачи газа.
Прн малой скорости подачи газа получается недостаточная насыщенность
поверхности изделий углеродом, а при чрезмерно большой скорости обра-
зуется много сажи и кокса, которые оседают на изделиях и резко замед-
ляют процесс.
Скорость подачи газа в шахтных печах устанавливают малой при
нагреве и максимальной в начальный период цементации, что необходимо
для создания значительного насыщения поверхности изделий углеродом
и ускорения его диффузии в глубь изделий. Во второй период процесса ско-
рость подачи карбюризатора снижают, что предотвращает получение
в цементируемом слое повышенного количества карбидов н остаточного
аустенита.
Температура цементации обычно принимается в пределах
900—950° С. При более низких температурах цементация происходит очень
медленно.
При более высоких температурах цементация, наоборот, происходит
очень быстро, но содержание углерода в цементированном слое может полу-
читься выше 1 %.
Продолжительность цементации зависит от требуемой
глубины цементируемого слоя (табл. 125 и 126).
Термообработка после цементации состоит из следую-
щих операций:
1)	нормализации при температуре 900° С для уничтожения карбидной
сетки, если она образуется;
2)	закалки в воде или в масле (в зависимости от марки стали) от тем-
пературы 760—780° С для создания оптимальной структуры поверхности
и сердцевины цементованного изделия;
3)	отпуска при температуре 150—200’С для снятия внутренних напря-
жений.
Для высоколегированных цементованных сталей перед закалкой прово-
дят высокий отпуск (при температуре 650—670° С в течение 3—6 час.;
иногда двойной высокий отпуск). В результате такого отпуска в цементован-
ном слое уменьшается количество остаточного аустенита после последующей
закалки.
Поверхности изделия, не подлежащие цементации, предохраняют сле-
дующими способами:
Термическая обработка стали и чугуна
309
Таблица 125
Ориентировочная продолжительность выдержки для получения
заданной глубины слоя при цементации
твердым карбюризатором
(Температура цементации 900—950° С) [41]
	Глубина			1ементоваиного		СЛОЯ, мм		
Размер наи- меньшего се- чения ящика мм	0,25	0.5	0.7	1 0,9 J 1,1		1.2	1,3	1,4
	Общая продолжительность пребывания в						печи. час.	
100 150 200 250	3,0 3,5 4,5 5,5	4,0 4,5 5,5 6,5	5,0 5,5 6,5 7,5	6,0 6,5 7,5 8,5	7,0 7,5 8,5 9,5	7,5 8,5 9,5 10,5	8,0 9,5 10,5 11,5	8,5 10,5 11,5 12,5
Таблица 126
Таблица для ориентировочного определения времени выдержки
при газовой цементации в шахтных печах при температуре 900—950° С [41]
Время, час ...	. .	2—3 (	4—5	6—7	8—9	9—10
Глубина слоя, мм . .	. . 1 0,3—0,5 1	0,6-0.7	0,8—1 ,0	1,1 —1,2	1,2—1,4
При м-е ч а н и е. Время отсчитывать с момента достижения 900° С.
а)	оставлением припуска, который после цементации удаляют на
станках;
б)	накладыванием обмазок (табл. 127);
в)	омеднением (табл. 128).
Для защиты отверстий от цементации их забивают смесью кварцевого
песка с окалиной (обычно из закалочных баков) илн металлическими проб-
ками.
Таблица 127
Обмазкн, применяемые для защиты от цементации [41]
Состав обмазки, %		Способ приготовления
Однохлористая медь . .	70	Порошки тщательно смешивают и
Свинцовый сурик 		30	разводят на спиртовом канифоль- ном лаке (250 Г лака на 1 л эти- лового спирта). Обмазку наносят на деталь ровным слоем при по- мощи кисточки. Толщина слоя 0,5—1 мм.
310
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 127 (окончание)
Состав обмазки, %		Способ приготовления
Кремнезем		60	Паста состоит нз жидкой (20—25%)
Глинозем		35	и твердой (75—80%) частей по
Окись железа 		3	объему. Жидкая часть состоит из
Окись титана		0,25	80% жидкого стекла и 20% воды.
Окись магния		1,75	Перед употреблением производят перемешивание обеих частей и на- носят обмазку кистью на деталь.
		После просыхания (через 30— 40 мин.) наносят второй слой
Песок		40	Обмазку замешивают на жидком
Глина огнеупорная . . .	44	стекле и ровным слоем наносят
Бура		10	на деталь. Глину надо хорошо
Селитра натриевая ....	3	растереть
Окись свинца		3	
Тальк 		50	Глнну хорошо растирают. Обмазку
Глина огнеупорная ....	25	замешивают на жидком стекле до
Вода		25	сметанообразного состояния
Шамотная глина		90—95	Разбавляется водой до тестообраз-
Асбестовый порошок . . .	5—10	ного состояния
Т а б л и ц а 128
Необходимая толщина медного защитного слоя
в зависимости от глубины цементации [41]
Необходимая глубина цемен- тации, мм 		До 0,8	0,8-1,2	Более 1,2
Толщина медного слоя, мм .	0,02	0,03—0,04	0,05—0,07
Азотирование
Азотирование основано на способности железа при некоторых опреде-
ленных условиях поглощать и растворять в себе азот. Сущность процесса
азотирования заключается в насыщении поверхности металла азотом, в ре-
зультате чего поверхность изделия становится очень твердой, а середина,
или ядро, его остается относительно мягкой.
Различают два вида азотирования:
1) прочностное — с целью повышения твердости, износостойкости и
усталостной прочности;
Термическая обработка стали и чугуна
311
2) антикоррозионное — — с целью повышения сопротивления коррозии
в воде (несоленой) и влажной атмосфере [41].
Прочиостное азотирование. Для азотирования с целью
повышения твердости применяют главным образом специальные стали, со-
держащие алюминий, марок 35ХЮА и 38ХМЮА. Кроме них, азотируют
также инструментальные легированные и нержавеющие стали. Наибольшую
твердость после азотирования приобретают изделия, изготовленные из ста-
лей 35ХЮА и 38ХМЮА (1000—1150 HV).
Для азотирования с целью повышения усталостной прочности приме-
няют обычные легированные конструкционные стали — хромоникелевые, хро-
моннкельмолибденовые и др. Поверхностная твердость этих сталей после
азотирования составляет 600—700 HV.
Чугуны, подвергаемые азотированию, должны содержать алюминий и
хром. Твердость чугунов после азотирования достигает 1000 HV.
Перед азотированием стальные детали подвергаются закалке и отпуску
при 550—650° С, а чугунные — закалке и отпуску при 600—650° С.
Антикоррозионное азотирование. Антикоррозионному
азотированию подвергаются изделия из углеродистой и легированной сталей
и чугуна. Перед азотированием детали следует тщательно обезжирить.
Азотирование изделий из высокоуглеродистых сталей, требующих высо-
кой твердости, следует заканчивать закалкой с соответствующей для данной
стали температуры.
Контроль антикоррозионного азотирования осуществляется погружением
или смачиванием детали 10%-ным водным раствором медного купороса
в течение 1—2 мин. В местах пор, трещин и других дефектов происходит
осаждение меди.
Для успешного ведения процесса необходимо следить за равномер-
ностью нагрева во всех точках муфеля. Объем муфеля следует как можно
полнее заполнять деталями.
Поскольку азотирование, требующее специальной установки, на метал-
лургических заводах не применяется, описание процесса не приводится.
Цианирование
При цианировании поверхность стального изделия одновременно насы-
щается углеродом и азотом. Свое название процесс цианирования получил
от химического соединения углерода с азотом (группа CN).
Цианирование бывает жидкостное и газовое. Процесс жидкостного циа-
нирования заключается в следующем: в ванну с расплавленными циани-
стыми солями погружают цианируемые изделия, выдерживают в нанне
определенное время, после чего нх вынимают и закаливают.
Состав растворов цианистых ванн различен. Чаще применяется следую-
щий весовой состав: цианистый натрий 20—30%, сода 70—80%.
Температуру ванны повышать выше 800—820° С нельзя, так как циани-
стые соединения будут улетучиваться.
Цианистые соли ядовиты, поэтому необходимо строго соблюдать необхо-
димые правила техники безопасности (резиновые перчатки, очки, вытяжная
вентиляция, просушка изделий перед загрузкой, чтобы избежать разбрыз-
гивания и т. д.).
Время пребывания изделий в цианистой ванне зависит от требуемой
толщины цианированного слоя. При указанных выше температуре цианиро-
вания и составе ванны продолжительность цианирования может быть опре-
делена по табл. 129.
Обычно глубину цианированного слоя принимают от 0,1 до 0,3 мм.
Цианированные изделия подвергают закалке сразу же после цианистой
ваины.
312
Сталь и чугун как. материал для оборудования
Таблица 129
Продолжительность цианирования
Глубина циани- рования мк	Продолжитель- ность цианирова- ния, мин.	Глубина циани- рования мк	Продолжитель- ность цианирова- ния, мин.
50	3	200	40
100	10	250	60
150	20	300	90
	А л и т и р	о в а н и е	
Для придания простым углеродистым сталям сопротивляемости окисле-
нию при высоких температурах и коррозии на воздухе создают алюмине-
содержащий слой. Процесс алитирования производится следующим образом.
Стальные изделия, подлежащие алитированию, закладывают в ящики и пе-
ресыпают содержащей алюминий смесью.
Рекомендуемый состав смеси следующий (по весу): порошка алюминия
или железоалюминиевого сплава 40—60%, порошка окиси алюминия, мелко-
истолченного шамота или обожженной глины 60—40%, хлористого аммония
1,5—3%, тщательно между собой перемешанных.
Упаковка изделий производится по правилам, установленным для
цементации.
Загруженные в печь ящики нагревают до 950—1050° С, выдерживают
при этой температуре в течение 5—14 часов в зависимости от требуемой
глубины алитирования. Глубину алитирования обычно принимают от 0,3
до 1.0 мм.
По окончании процесса алитирования производится диффузионный
отжиг в течение 3—5 часов, необходимый для устранения хрупкости наруж-
ного слоя.
Процесс алитирования не представляет трудностей как в части обору-
дования, так и в части освоения технологии процесса.
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ОТДЕЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ
ОБОРУДОВАНИЯ И ИНСТРУМЕНТА
В табл. 130—133, а также в тексте данного подраздела приводятся
режимы, рекомендуемые для термической обработки деталей оборудования
Таблица 130
Типовые режимы термической обработки деталей станков [22]
Марка	Режим термической
стали	обработки
Твердость
Детали и условия их
работы
Закалка
НВ НДС
1. Шестерни, ра-
ботающие при низких
скоростях и малых
удельных давлениях
(сменные шестерни)
Ст. 6
50
850- -
870
—	820—
840
520—
550
17С—
217
220—
250
Термическая обработка стали и чугуна
313
Табл. 130 (продолжение)
Детали и условия их работы	Марка стали		Режим термической обработки				Твердость	
	основная	заменяющая	Нормализа- ция, °C	Закалка		и • и Е О	НВ	HRC
				°C	Охлаж- дающая среда			
Шестерни, работающие при повышенных из- гибающих усилиях и небольших скоростях Шестерни, работающие при больших окруж- ных скоростях и боль- ших усилиях при от- сутствии ударных на- грузок Шестерни коробок ско- ростей, работающие при больших окруж- ных скоростях и сред- них удельных давле- ниях с ударными на- грузками, а также шестерни и шпиндели прецизионных станков Шестерни повышенной точности, работающие при небольших ско- ростях и средних дав- лениях Шестерни, работающие при высоких давле- ниях и средних ок- ружных скоростях Шестерни крупные ма- лонагруженных тяже- лых станков То же, прн средних дав- лениях и средних ок- ружных скоростях	40Х 40Х ео Е X СЧ 35ХМ 35ХМ 50Г2 50Г2	35ХМ 45Г2 45Г2	Ц 880— 920 810— 840	830— 850 820— 840 780— 800 850— 870 850— 870 810 830	м м м м м М •	60^~ 650 180— 200 o*g Op СЧ S 00 е о . га О 3* р 500— 550 200— 220 500— 600	230— 260 241 — 280 217— 241 269— 321	45—50 60-63 45—53 28-35
11. Шпиндели малонагруженные не- большого сечения, ра- ботающие в подшип- никах качения То же, сложной конфи- гурации То же, работающие в условиях больших на- грузок	45 40Х 40Х	Ст. 6, 50 45Х	—	820— 840 830— 850 820— 840	в м м	520— 550 600— 650 450— 500	220— 250 230— 260	35—42
314
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл, 130 (продолжение)
Детати и условие их работы	Марка стали		Режим термической обработки				Твердость	
	основная ।	!	замени ющая	Нормали- зация, °C	Закалка		и о к О	НВ	HRC
				®С	охлаж- дающая среда			
Шпиндели, работающие в подшипниках каче- ния при средних на- грузках и средних окружных скоростях	40Х	35ХМ	—	820— 840	м	180— 200	—	40—50
Шпиндели и валы тя- желых станков, ра- ботающие в подшип- никах качения	50Г2	45Г2	810— 840 830— 850			—	217— 241 217— 241	—
111. Валы и валики простой конфигура- ции, работающие при небольших окружных скоростях и нагрузках	45	Ст. 6, 50	—	820— 840	в	500— 550	220— 250	
То же, повышенной прочности	40Х	45Х (при d> 100 мм)	—	830— 850	м	600— . 650	230— 260	
IV. Червяки, рабо- тающие при средних нагрузках	40Х	—		820— 840	м	600— 650	230— 260	—
V. Цанги	У8	—		780— 800	Вили в-м	180— 200 350— 400 (хвое	товая	57-60 ~40 часть)
	9ХС			840— 870	М	230—1 — 260 400—! — 450j (хвостовая		;58—62 '40—45 часть)
VI. Ролики, копи- ры	ШХ15	—	—	835— 850	М	200— 22С		59-63
Термическая обработка стали и чугуна
315
Табл. 130 (окончание)
Детали и условия их работы	Марка стали		Режим термической обработки				Твердость	
	i основная	заменяющая	нормализа- ция. °C	Закалка		отпуск, °C	НВ	НРС
				°C	охлаж- ] дающая I среда	1			
VII. X о д о в ы е винты	хг хг	—	—	830— 840 840— 850	м 140° М 140°	200—210, с=3—5 час.; С 150°, т=48 час. Нт. о. при —160е; 1=1 час.; 180—200; С 150°, i=24 часа		56—60 58—62
VIII. Роторы гидрона- соса, установочные кольца, втулки, муф- ты, оправки и др.	40Х	—	—	820— 840	М	180— 200	—	45—50
IX. Винты, болты, гай- ки, шайбы, устано- вочные кольца и др.	35	40	—	850— 860	В	200— 300	—	30—40
Примечание. Ц —цементация; Нт. о.—низкотемпературная обработка («обработ
на холодом»); т—время выдержки; С —старение; М — масло; В—вода.
Режимы термообработки стального
тяжелого машиностроения (к табл.
Таблица 131
литья деталей оборудования
83) (по данным УЗТМ) [46]
Марка стала	Процесс нормализации				Процесс закалки			
	Нормализация		Отпуск		Закалка		Отпуск	
	Темпе- ратура °C	Среда	Темпе- ратура °C	Среда	Темпера- тура, °C	Среда	Темпера- тура, °C	Среда
25Л	880— 900	Воз- дух	630- 650	Воз- дух	—	-	-	—
35Л	860— 880	Воз- дух	630— 650	Воз- дух	—	—	—	—
					860—880	Вода	480—520	Вода
					ТВЧ	Вода	Низкий	—
					ППЗ	Воздух затем вода	—	—
316
Сталь и чугун как материал для оборудования
Табл. 131 (окончание)
Марка стали	Процесс нормализации				Процесс закалки			
	нормализация		отпуск		закалка		отпуск	
	темпе- ратура °C	среда	темпе- ратура °C	среда	темпе- ратура °C	среда	темпера- тура, °C	среда
45Л	860— 880	Воз- дух	630— 650	Пе»’ь или воздух	—	—	—	
					ТВЧ	Вода	Низкий	
35ХНЛ	—.	—	—	—	860-880	Вода	590-630	Вода
					ТВЧ	Вода	Низкий	
					ППЗ	Воздух, затем вода		
35ХН2ВЛ	—	—	—	—	850—880	Вода или масло	580—600	Печь или вода или воздух
					ТВЧ	Вода или эмульсия	Низкий	—
Г13Л	—			—	1050— 1100	Вода	—	
70ХЛ	840- 860	Воз- дух	580- 630	Воз- дух				
Х18Н8Л	—			—	1050— 1100	Вода	400—450	Воздух
ППЗ—пламенная поаерхностная закалка, ТВЧ—закалка токами высокой частоты.
и инструмента. Приведенные в табл. 130 и 131 режимы термической обра-
ботки могут быть применены для большинства деталей механического обору-
дования металлургических цехов.
Таблица 132
Типовые режимы термической обработки режущего и измерительного инструмента из легированной стали [22]
Марка стали	Критичес- кая точка АС{, °C	Отжиг			Закалка			отпуск. °C
		температура °C	Твердость НВ		температура	охлаждающая среда	твердость HRC	
			диаметр отпечатка, мм	ЧИСЛО тверд,ости				
Х12	800	1 850— 870 или	3,7-4,1	269—217	900-950	Масло или струя воздуха	—	220-260
Х12М	810	) 780—8С0	3,8-4,2	255—207	1000—1030 1100—1150*	Спокойный воз- дух или масло Масло		400 525, двухкрат- ный
ХГ	740	780—800 или 710—730	3,9—4,3	241 — 197	800- 820 820—840	э »	62—64 62-64	170 - 200 170—200
X	750	780-800 или 710-730	4,0-4,4	299—187	820—840	»	62-64	170—200
9Х	. 7-10	780—800 или 710—730	4,1—4,5	217—179	820—840	Масло или вода	64-66	—
Х05	730	780-800	3,9-4,3	241 — 197	760- 780	Вода	63-65	В кипящей воде
9ХС	770	820— 840	4,0—4,4	229-187	840-860	Масло	62-64	150—200
4ХС	765	840-860	4,2-4,6	207—170	850—870 890-920	Вода Масло	62-64	—
Ф	730	760—780 или 680-720	4,1—4,5	217—179	790—810	Вода	63—65	150—200
BI	740	780— 800 или 680—720	4,0-4,4	299-187	780—820 820—860	Масло	65—67 63-65	150—180**
ХВ5	760	780—800 или 730—750	3,6-4,0	285—229	800-820 850 - 860	Вода Масло	65-67 62-65	150—170
хвг	750	780—800 или 700—720	3,8-4,2	255—207	790—820		63—65	190-210
* Дтя получения вторичной твердости к увеличения красностойкости (режущий инструмент)
Для плашек температура отпуска 220—240 °C.
318
Сталь и чугун как. материал для оборудования
Таблица 133 Типовые режимы термической обработки инструментов, деформирующих металл давлением [22]						
Марка стали	Режим термической обработки				отпуск °C	твердость
	Отжиг		Закалка			
	температура °C	твердость (0 отпечатка) НВ	температура °C	охлаж- дающая среда		
	Деформация в		холодном с о с т о		я н и и	HRC
У10А	680—720	(4,7—4,3) 163—217	770-800	Вода	200-360	60—44
X	780—800	(4,4—4,0) 187—229	820—840	Масло	200-260	59—53
9ХС	820—840	(4,3-3,9) 197—241	820—850		275—320	55—60
6ХС	760—780	(>3,9) <241	840—860		180—200	56—54
хг	790—810	(4,3—3,9) ,197-241	820—840	»	200—260	58—55
4ХВ2С 5ХВ2С	| 760—780	(4,2—3,6) 207—285	860—900		240—270 220—260	58—54 48—41
Ф	760—780	(4,5—4,1) 179-217	790—810	Вода	240—260	55—52
5ХВГ	~790	(1,5—4,1) 179—217	850-900	Масло	400—350	50—47
Х12	850—870	(4, 1-3,7) 217—269	950—1000	»	400—525	60—57
Х12М	780—800	(4,2—3,8) 207—255	1025—1050		400—525	60—57
	Д е ф о р	нация в	горячем	состоя	< и и*	НВ
У7А	680—720	>207	800—830	Вода	200—420	600—321
5ХНМ	700	197—241	820—860	Масло	500	364—418
6ХНМ	700	207—255	820—860		525	340—387
5ХГМ	700	197—241	820—850	»	540	364—418
6ХВ2С	760	299—285	880—900		550—600	375—32!
5ХВ2С	760	207—255	860—880		550—600	364-311
4ХВ2С	760	179—217	850—900	»	550—601	351—302
4ХС	800	174—207	890—900	»	6С0-660	311—277
35ХГСА	820	187—255	900—940		650—670	311—277
7X3	760	187—229	860-880		480—550	418—364
8X3	760	207—255	820—860		480—550	444—387
5ХВГ	790	197—241	810—830		540—600	418—321
ЗХ2В8	820	187—229	1050—1100		600-620	177—364
♦ Охлаждение при отжиге со скоростью 50°С/час до
350—400 °C, далее—на воздухе
ПОВЕРХНОСТНАЯ ЗАКАЛКА
В последнее время широкое распространение получила поверхностная
закалка. Характерной ее особенностью, в отличие от описанной выше объем-
ной закалки, при которой деталь нагревают по всему сечению, является
Термическая обработка стали и чугуна
319
незначительная продолжительность нагрева, благодаря чему тепло успевает
распространиться на небольшую глубину. В этом случае при быстром
охлаждении водой закаливается только поверхностный слой, нагретый до
закалочной температуры, а сердцевина изделия сохраняет свои первоначаль-
ные свойства.
Наиболее распространенными методами поверхностной закалки явля-
ются пламенная и высокочастотная закалка.
Пламенная поверхностная закалка
Пламенная поверхиостиая закалка состоит в нагреве соответствующих
поверхностей пламенем газовой горелки и последующем быстром охлажде-
нии водой.
При пламенной поверхностной закалке обычно применяется кислород
и ацетилен. Иногда вместо ацетилена применяют другие газы (табл. 134).
Таблица 134
Технико-экономические характеристики горючих газов [42]
Название горючего	Темпера- тура пламени =С	Низшая те плотвор- ная спо- собность ккал!м*	Коэффи- циент замены Ф	Состав газовой смеси з	Относи- тельная стоимость газовой смеси
Ацетилен 		3150	12 600	1	1,15	1
Пропан		2750	22 350	0,6	3,5	0,18
Метан		2000	8 800	1,5	2	0,71
Природный газ		2000	8 530	1,5	2	0,14
Городской газ 		2000	5 000	1,8	1,35	0,14
Газо-кислородная закалка проста, ие требует сложного оборудования
и без особых затрат может быть применена на каждом предприятии, в каж-
дом цехе. Чтобы закалка была качественной, без «пятнистости» в твердости
закаленных поверхностей, без трещин и с достаточной глубиной прокалива-
ния, необходимо соблюдение следующих условий: постоянства расстояния
между горелкой и обрабатываемой поверхностью, постоянства скорости
перемещения горелки, равномерности охлаждения.
Особенно опасны сильный перегрев, а также резкое охлаждение, приво-
дящее к растрескиванию деталей.
Газо-кислородная закалка широко применяется для закалки зубьев
зубчатых колес, шеек рабочих валов и калибров прокатных валков [43, 44].
Газо-кислородная закалка дает значительный эффект в повышении стой-
кости деталей (табл. 135).
Сущность метода заключается в том, что при местном поверхностном
нагреве деталей до температуры выше верхней критической точки (линии
GSK—рис. 100) на 80—100° С н последующем охлаждении получается
поверхностный закаленный слой.
Наиболее хорошие результаты в повышении стойкости деталей полу-
чаются для сталей с содержанием углерода 0,35—0,7% (рис. 103). Данные
по распределению твердости и микроструктуры по глубине закаленного слоя
для стали марки 40, как одной из распространенных для изготовления дета-
лей оборудования, приведены иа рис. 104.
Способы газо-кислородной поверхностной закалки подразделяются на
а) циклические, при которых работа происходит циклами, — нагревают одно-
временно всю поверхность закалки, затем горелку отводят и деталь охлаж-
320
Сталь и чугун как материал для оборудования
Таблица 135
Увеличение срока службы некоторых деталей оборудования
при пламенной поверхностной закалке [45]
Детачи оборудования	Обычная термическая обработка		Кислородно-а петиле нон ая поверхностная закалка	
	Вид термообработки	Стой- кость мес.	Вид термообработки	Стой- кость мес.
Штамподержатели паро-воздушных мо- лотов кованые (сталь 45)	Объемная закалка и отпуск; 7/В=302— —340 и /УВ=2074- —228	2	Поверхностная закалка:	5=4-4- ^6 лл;/7В=512— 4-555	4,5-5
Бабы паро-воздуш- ных молотов кованые (сталь 45)	Объемная закалка и отпуск; ЯВ = 286т — 321 и НВ=255- -т-286	2—2,5	То же	4—5
Зубчатые венцы хо- довых колес кранов литые (сталь Ст. 2)	Нет	10—12	Поверхностная закалка	35—40
Оси ходовых колес кранов (сталь Ст. 5)	Нет	12-14	То же	30—35
Эксцентрики прес- сов (сталь Ст. 7)	Нет	7	То же	16—18
Валки коксодроби- лок литые (сталь Ст.З)	Нет	1-2	То же	4—6
дают, и б) непрерывные, при которых горелка и изделие перемещаются
относительно друг друга, а прикрепленный к горелке разбрызгиватель зака-
ливает последовательно участки, нагретые пламенем.
К циклическим способам относятся:
а)	стационарный — при котором деталь неподвижна (рис. 105, а), закалка
производится подвижными или неподвижными горелками и разбрызгива-
телями;
б)	«быстрого вращения» — применяемый для цилиндрических изделий
и заключающийся в нагреве вращающейся детали пламенем неподвижной
горелки с последующим охлаждением полукольцевым разбрызгивателем
(рис. 105, б).
К непрерывным способам относятся:
а)	непрерывно-последовательный (рис. 105, в)—закалка цилиндриче-
ских изделий (катков, роликов и т. п.) производится путем медленного вра-
щения изделия перед неподвижной горелкой, закалка призматических изде-
лий (направляющих станков, зубьев крупномодульных шестерен и др.) —
перемещением изделия относительно неподвижной горелки или горелкн
относительно неподвижного изделия;
б)	комбинированный кольцевой (рис. 105, г), осуществляемый при быст-
ром вращении детали в центрах закалочного станка с одновременным пере-
мещением кольцевой горелки и разбрызгивателя вдоль оси детали, применя-
ется для цапф валов, штоков, компрессоров и т. п.);
в)	комбинированный спиральный (рис. 105, д), заключающийся в пере-
мещении горелки вдоль оси медленно вращающегося, со скоростью
Рис. 103. Зависимость
поверхностной твердости
от содержания углерода
в стали при пламенной
поверхностной закал-
ке [45],
Рис. 104. Твердость и микрострук-
тура закаленного слоя стали мар-
ки 40:
/ и 1J — закаленная зона (мартенсит и
троосто-мартенсит); /// — переходная зона
(троостит и троосто-сорбнт); /V — сердце-
вина (перлит и феррит) [45].
Циклические способы
д
Нагреб Охлаждение
Нагреб Охлаждение
способы
Непрерыбные
/ J г
Рис. 105. Схема способов пламенной поверхност-
ной закалки:
а — стационарный; б — быстрого вращения; в — непре-
рывно-последовательный; г — комбинированный кольце-
вой: Я — комбинированный спиральный; / — изделие;
2 - горелка; 3 — разбрызгиватель.
21 П. Г. Львовский