Автоматная сталь — разновидность конструкционной стали , разработанная для наиболее эффективного массового производства деталей на станках-автоматах. Эти стали содержат повышенное количество серы и фосфора.

Требования к свойствам

Для массового производства метизов (болтов, гаек, шпилек и пр.), а также деталей сложной формы были разработаны автоматные стали, допускающие производство с наименьшей себестоимостью и соответственного качества при производстве станками-автоматами. Для этого такие стали должны обладать наилучшей обрабатываемостью резанием (поскольку большинство операций производится именно таким образом), а значит обладать следующими свойствами:

• хорошим свойством надлома стружки для быстрого её удаления;
• малой шероховатостью получаемой поверхности;
• наименьшим износом режущего инструмента;
• допустимостью резания деталей на повышенных скоростях для увеличения производительности.

Изготовление

Свойства автоматных сталей обусловливается легирующими примесями и их количеством, а также последующей обработкой.

Легирование

Для получения необходимых свойств вводят следующие легирующие добавки ( ГОСТ 1414-75 регламентирует химический состав автоматных сталей):

• Сера (0,08—0,2 %) — введение серы приводит к созданию в сплаве сульфидов марганца , способствующих улучшению надлома стружки (сульфидные дисперсные включения нарушают сплошность сплава, в результате стружка ломается, а не навивается на деталь и инструмент), получению низкой шероховатости обработанной поверхности, а также оказывает смазывающее действие (эффект «сухой смазки»), уменьшая трение между обрабатываемой поверхностью, стружкой и инструментом, что повышает стойкость режущего инструмента.
• Фосфор (0,06—0,15 %) — наряду с серой улучшает обрабатывание резанием;
• Свинец (0,15—0,30 %) — повышает стойкость инструмента в 3 раза и допустимую скорость резания на 25—50 %;
• Селен (0,04—0,10 %);
• Кальций — образует в зоне резания кальцийсодержащий слой толщиной несколько микрометров, играющий роль внутренней смазки и препятствующий адгезии; кроме того, наличие кальция в стали приводит при определённых скоростях резания к возникновению на поверхности обрабатывающего инструмента отложений, предотвращающих и компенсирующих износ;
• Теллур ;
• Висмут — обладает способностью смазки в зоне резки;
• Никель ;
• Хром ;
• Марганец (0,7—1,7 %).

Содержание фосфора и серы в автоматных сталях должно быть строго ограничено из-за отрицательных свойств, которые они придают сплаву.

Обработка

Для улучшения свойств автоматная сталь дополнительно подвергается:

• при температуре 1100—1150 °С, для устранения ликвации (неоднородности содержания по объёму) серы;
• цементации ;
• цианированию ;
• закалке с высоким отпуском .

Автоматную сталь выплавляют как в мартеновских печах , так и конвертерным способом .

Для повышения механических свойств и улучшения обрабатываемости резанием прокат автоматической стали поставляют в нагартованном виде .

Недостатки

Наличие серы и фосфора в повышенных количествах снижает вязкость и пластичность автоматных сталей, поэтому они имеют пониженную прочность и склонны к разрушению. Кроме того фосфор и сера придают такой стали красноломкость и хладноломкость , отрицательно влияющие на её свойство. Для преодоления этих недостатков применяют кальцийсодержащие автоматные стали, лишённые вышеуказанных недостатков.

Автоматная сталь обладает плохой свариваемостью .

Применение

Из автоматных сталей изготовляют как различные метизы с невысокими требованиями к механическим свойствам (с повышенным содержанием серы и фосфора), так и более ответственные детали — валы, шестерни и др. (кальцийсодержащие стали), а легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция используются для изготовления нагруженных деталей в автомобильной и тракторной промышленности. Показатели прочности автоматных сталей соответствуют аналогичным конструкционным, но пластичность их из-за повышенного содержания серы и фосфора в 1,5—2 раза ниже. Ковка автоматных сталей производится в интервале температур 950—1200 °C.

Маркировка

Автоматные стали обозначают литерой А , последующая цифра в маркировке обозначает содержание углерода в сотых долях процента, далее идёт буквенно-цифровое обозначение легирующих добавок (согласно общему обозначению марок конструкционных сталях).

Автоматные стали А12 , А20 с повышенным содержанием серы и фосфора используются для изготовления малонагруженных деталей на станках-автоматах ( болты , винты , гайки , мелкие детали швейных, текстильных и других машин). Эти стали обладают улучшенной обрабатываемостью резанием, поверхность деталей получается чистой и ровной. Износостойкость может быть повышена цементацией и закалкой.

Стали А30 и А40Г предназначены для деталей, испытывающих более высокие нагрузки.

Легированные хромистые и хромоникелевые стали с присадкой свинца и кальция АЦ45Г2 , АСЦ30ХМ , АС20ХГНМ используются для изготовления нагруженных деталей (закалка от 830—900 °С в масле и отпуск на требуемую твёрдость ).

Примечания

Ссылки

Литература

• Ривлин Ю. И., Коротков М. А., Чернобыльский В. Н. Металлы и их заменители. — М.: Металлургия, 1973. — 440 с.
• Лахтин Ю. М. Основы металловедения. — М.: Металлургия, 1988. — 320 с.
• Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т. 1. — 9-е изд., перераб. и доп./ под ред. И. Н. Жестковой. — М.: Машиностроение, 2006. — 928 с. — ISBN 5-217-03343-6 (Т. 1)
• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4 .