Полезная рассылка

Вы будете первым узнавать о выходе новостей, акций и статей

Виды стали — классификация

Классификации сталей фото

Сталь — сплав железа с углеродом, а также с добавлением различных примесей, которые необходимы для получения улучшенных технических характеристик материала. Ее производство заключается во вторичной переработке лома и чугуна различными методами: мартеновским, конвертерным, электроплавкой. Во время этого процесса уменьшается доля углерода и лишних примесей.

Суть производства стали заключается в удалении углерода и других химических элементов в процессе плавки шихты, состоящей из жидкого или чушкового чугуна, стального лома, железной руды и известняка. Плавку производят в различных сталелитейных агрегатах: мартеновских печах, конвертерах, электродуговых, электроиндукционных и в других металлургических агрегатах.

Металлургическая промышленность производит много вариантов стали, модернизируя ее путем добавления или удаление каких-либо элементов и примесей.

В обычных условиях применяются простые углеродистые стали; при высокой температуре и активной среде — специальные легированные(например, для изготовления насоса для перекачки кислот, механизмов, работающих в морской воде, и др.).

Классификации

В настоящее время существует множество видов сталей, чтобы было легче разобраться и запомнить их были созданы несколько классификаций, отражающие ее свойства.

По химическому составу

Отличаются особенно чистым составом, в котором основными компонентами выступают железо и углерод, а примесей в нем крайне мало. Они разделяются по количеству углерода в сплаве на:

  • Низкоуглеродистые, в составе которых содержание углерода до 0,3%.
  • Среднеуглеродистые содержат от 0,3% до 0,6% углерода.
  • Высокоуглеродистые более 0,6% углерода.

От того, какое соотношение компонентов в сплаве, зависит его прочность, текучесть, пластичность, свариваемость и склонность к деформации. Это важно учитывать при подборе углеродистый стали для работ. Углеродистая сталь отлично подходит для любых видов металлообработки, а используется чаще всего в общепромышленной сфере.

  • Легированные

Легированные стали отличаются от углеродистых своим составом. Помимо все перечисленных компонентов, а их состав входят различные добавки для усовершенствования технических характеристик. Это могут быть как металлы, так и не металлы, а вводятся они в состав в процессе сплавки. Такие добавки называются легирующими элементами. Самые часто встречающиеся легированные элементы:

Хром.

Этот материал способен существенно повысить прочность стали и прокаливаемость, а также коррозийную устойчивость. При этом его цена дешевая, поэтому он одни из самых распространенных легированных элементов.

Никель.

Повышает устойчивость к коррозиям и зачастую применяется одномоментно с хромом. Его использование снижает порог хладноломкости и обеспечивает уменьшение термического расширения.

Молибден и вольфрам.

Включаются в состав для увеличения износостойкости и теплостойкости быстрорежущей стали. Существенный минус этих материалов — высокая цена.

Марганец.

До 0,6% является стандартной примесью. При добавлении большего объема марганца в сплав увеличивается износостойкость, твердость, ударную вязкость, при этом сохраняется хорошая пластичность. Минус марганца считается его чувствительность к перегреву.

Кремний.

До 0,4% также является стандартной примесью. При повышении количества кремния повышается прочность материала, а также его упругость. Такие сплавы чаще применяются в электротехнических сферах, при производстве окалиностойких и кислотостойких марок.

Титан.

Добавление титана увеличивает прочность, эластичность и теплостойкость материала.

В зависимости от количества и процентного соотношения добавок в сплав выделяют:

  • Низколегированные - количество добавок до 4%
  • Среднелегированные - до 11%
  • Высоколегированные - более 11%.

Качество как углеродистых, так и легированных сталей зависит от химического состава сплава и наличия в нем вредных материалов - серы и фосфора, так как эти элементы сильно ухудшают физико-химические и технологические характеристики материала. В зависимости от количества серы и фосфора сталь подразделяют на:

  • Обыкновенного качества (0,045-0,060% серы; 0,04-0,07% фосфора)
  • Качественные (не более 0,04% серы и 0,035-0,04% фосфора)
  • Высококачественные (не более 0,02% серы и 0,03% фосфора)
  • Особовысококачественные (не более 0,015% серы и не более 0,025% фосфора)

По назначению

Конструкционная сталь фото

Все углеродистые и легированные стали делят на 3 группы, в зависимости от назначения.

Применяются для изготовления деталей машин, кораблей, строительных конструкций, сварных металлоконструкций, арматуры и так далее. Являются самым распространенным видом. После отлива сталь обязательно проходит термообработку в виде закалки и отпуска или нормализации.

К конструкционным сталям относятся углеродистые стали обычного качества (марок Ст1, Ст0…) и качественные стали (марок Ст5, Ст10, Ст15…).

К легированным конструкционным сталям относят низколегированные и среднелегированные марки (20Х, 15ХФ, 40Х, 45ХН).

По химическим свойствам конструкционные стали бывают коррозионностойкие, кислотостойкие, окалиностойкие и др.

Их используют для изготовления режущих инструментов, прессов, сверл, резцов, для ножей и тд. Именно поэтому они должны быть очень износостойкими, устойчивыми к нагреванию и прокаливанию.

  • Специальные

Составляют эту группу высоколегированные сплавы, в составе которых более 10% составляют добавки хрома, никеля и марганца, никель, титан. К этой группе относятся коррозийно-стойкие сплавы (хром не менее 13%), жаростойкие сплавы 9-17% хрома и 2% кремния), магнитные, теплостойкие, кислотостойкие и т.д.

По способу раскисления

Кипящая сталь фото

Раскисление - это процесс, при котором происходит удаление из стали оксида железа. Он образуется в сплаве в процессе плавки, при этом обладает существенным минусом - высокий риск коррозии стали.

Проводят раскисление путем добавки в разливочный ковш кремния, марганца или алюминия. По способу раскисления выделяют:

  • Кипящие.

Раскисление проводят с помощью марганца. В процессе охлаждения стали выделяются газы, и кажется, что сырье кипит. От этого и такое название. Обычно такие стали являются низкоуглеродистыми, обыкновенного качества или качественные.

  • Спокойные

Раскисляют добавлением алюминия, марганца и кремния. При этом кислород взаимодействует с раскислителями, всплывает вверх и удаляется. Охлаждение без кипения и газовыделения. 

Легированные, качественные и углеродистые стали.

  • Полуспокойные

Раскисляют марганцем и алюминием. Только углеродистые. Хорошая ковка.

По структуре

Виды стали по структуре фото

Классификация по структуре делится на 2 группы:

  • В отожженном состоянии (равновесном)

Выделяют 6 классов:

  1. Доэвтектоидная. В составе имеются феррит и перлит, который является смесью двух фаз – феррита и цементита (или карбидов). Этот класс включает в себя все углеродистые и низколегированные стальные сплавы.
  2. Эвтектоидная. Хорошая обрабатываемость стального сплава достигается за счет перлитной структуры. Ее дисперсные виды – троостит и сорбит.
  3. Заэвтектоидная. Перлит и цементит, который является представителем фаз внедрения.
  4. Ледебуритная. Первичный ледебурит (эвтектическая смесь перлита и цементита).
  5. Аустенитная. Это твердые растворы, в которых очень много углерода. Они образуются при высоких концентрациях хрома, никеля и марганца. Главное достоинство - высокий уровень ударной вязкости.
  6. Ферритная. Это твердые растворы, которые почти не насыщены углеродом.

Углеродистые стали имеют структуру первых 3 классов, легированные — всех 6 классов.

  • В нормализованном состоянии

4 класса:

1) Ферритные

Структура неустойчива. Может приобрести структуру перлита, троостита, сорбита при определенной скорости охлаждения. Включает все углеродистые и низколегированные стали.

2) Мартенситные

Обладают высокой устойчивостью. После охлаждения образуется твердая мелкодисперсная структура. Высоколегированные и среднелегированные.

3) Аустенитные

Образуются, когда в сплаве высокая масса никеля и марганца в сочетании с хромом. Достоинство класса - высокая ударная вязкость.

4) Перлитные

Класс включает в себя низколегированные и среднелегированные, конструкционные и инструментальные стали.

Маркировка

Виды марок стали фото

Маркировке подлежат все виды стали. Для маркировки используют набор цифр и букв, которые соответствуют качеству сплава.

Стали обыкновенного качества маркируются буквами Ст. Далее пишется индекс марки (0-6) и уровень раскисления.

Сп — спокойные

Пс — полуспокойные

Кп — кипящие

Если перед этой маркировкой стоит буква А, то это значит, что сплав обладает гарантированными механическими параметрами. Если буква Б, то обладает гарантированным химическим составом. Если буква В, то гарантированными механическими и химическими параметрами.

  • В качественных сталях букв в начале маркировки нет, а углерод указывается в процентах. В конце - раскисление. Углерод в сотых долях %. Например, 05кп. Содержание углерода - 0,05%
  • У в начале означает - качественные инструментальные стали. Углерод в сотых долях %, в конце буква А (высококачественный сплав). Например, У9А означает, что это высококачественная углеродистая сталь, содержание углерода 0,09%.
  • Р в начале означает быстрорежущие стали. После - количество вольфрама в %. Например, Р15 - быстрорежущий сплав с содержанием вольфрама 15%
  • В легированных конструкционных сталях количество углерода указывается в сотых долях процента. Далее обозначение элементов и их содержание в %. Например, 11Х16Н12Т - 0,11% углерода, 16% хрома, 12% никеля, 1% титана.

Обозначения при маркировке легирующего компонента

Литера в маркировке

Знак химэлемента

Наименование

X

Cr

Хром

C

Si

Кремний

Т

Ti

Титан

Д

Cu

Медь

В

Wo

Вольфрам

Г

Mn

Марганец

Ф

W

Ванадий

Н

Ni

Никель

К

Co

Кобальт

М

Mo

Молибден

#Продукция