Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится не больше 2,14%. В стали могут так же содержаться постоянные примеси: марганец и кремний. Вредные примеси: сера и фосфор. Сталь выплавляется из чугуна (передельного - белого).
Мартеновская печь Конвертер Электропечь
Если сталь имеет в своем составе железо и углерод и некоторое количество постоянных примесей – марганец (до 0,7%), кремний (до 0,4%), серу (до 0,06%), фосфор (до 0,07%) и газы, то такую сталь называют углеродистой. Если в процессе плавки углеродистой стали к ней добавляют легирующие элементы (хром, никель, ванадий и т. Д.), то такую сталь называют легированной.
1. По составу Углеродистые стали Легированные стали низкоуглеродистая ( С=0,08…0,25% ) низколегированная (лег. элем. до 5%) среднеуглеродистая (С=0,25…0,6%) среднелегированная (5-10%) высокоуглеродистая (С=св.0,6%) высоколегированная (св. 10%)
2. По качеству (в зависимости от содержания вредных примесей) Углеродистые стали Легированные стали Сталь обыкновенного качества: S, P < =0,04% Сталь качественная: S, P < =0,0 35 % Сталь качественная: S, P < =0,0 35 % Сталь высококачественная: S, P < =0,0 25 % Сталь высококачественная: S, P < =0,0 25 % Сталь особо-высоко-качественная: S,P < =0,0 15 %
3. По назначению Углеродистые стали Легированные стали Инструментальная (для реж инструмента, инструмент для ОМД, для измерительного инструмента) Конструкционная (строительные опоры, подшипники, пружины, корпуса) Стали с особыми свойствами (коррозионно-стойкие, электро-технические, магнитные, жаропрочные)
Углерод – увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность и ударную вязкость Марганец и кремний – являются сопутствующими примесями, никакого влияния на свойства стали не оказывают Сера – увеличивает красноломкость стали (хрупкость при повышенных температурах) Фосфор – увеличивает хладноломкость (хрупкость при комнатной и пониженной температурах)
Марганец – увеличивает твердость, но способствует росту зерна при нагреве (марганцовистые стали могут работать только при комнатной температуре) Кремний – увеличивает упругость и пластичность стали (является основным легирующим элементом для пружинно-рессорных сталей ). Так же повышает магнитную проницаемость (является основным легирующим элементом для электротехнических сталей )
Хром – наиболее дешевый и распространенный элемент. Улучшает все свойства стали. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, и обеспечивает устойчивость магнитных сил. При содержании хрома более 12% сталь покрывается оксидной пленкой Cr 2 O 3, которая защищает сталь от воздействия влаги – сталь становится коррозионностойкая ( нержавеющая сталь ).
Никель – улучшает все свойства стали, но является дорогим и дефицитным хим. элементом. При содержании никеля более 10% сталь становится жаростойкой и жаропрочной. Сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения.
Жаростойкость – это способность материала работать при высоких температурах в ненагруженном состоянии Жаропрочность – это способность материала работать при высоких температурах в нагруженном состоянии
хорошо раскисляет сталь, нейтрализует вредное влияние фосфора, несколько повышает ее ударную вязкость
образует в стали очень твердые химические соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен стали при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.
Обозначение сталей обыкновенного качества – буквенно-цифровое: Ст0, Ст1 – Ст6, Ст4пс БСт0, БСт1 – БСт6, БСт3кп ВСт0, ВСт1 – ВСт6 Ст – сталь Цифра 0-6 – условный номер марки Б, В – группы стали (А – в маркировке не указывается) пс – полуспокойная, кп – кипящая, сп – спокойная – степень раскисления.
Углеродистые качественные конструкционные стали обозначают двухзначной цифрой, указывающей содержание углерода в сотых долях процента, например: 15 40 Содержание углерода 0,15% и 0,4% соответственно.
Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой «У», цифры за ней – содержание углерода в десятых долях процента, например: У9 У10А У8Г У – углеродистая, 9 – содержание углерода 0,9% А – высококачественная Г – повышенное содержание марганца
Легирующие элементы в маркировке указываются буквами русского алфавита: Азот N – А Алюминий Al – Ю Бор В – Р Ванадий V – Ф Вольфрам W – В Кремний Si – С Кобальт Со – К Магний Mg – Ш Марганец Mn – Г Медь С u – Д Молибден Мо – М Никель Ni – Н Ниобий Nb - Б Титан Т i – Т Хром Cr – Х Цирконий Zr – Ц Количество легирующего элемента в стали маркируется цифрой после соответствующей буквы, если цифры нет, то элемента 1%: ХВ5 – хрома 1%, вольфрама 5%
Если в начале марки стоит двухзначное число, то эта сталь – конструкционная, а число указывает содержание углерода в сотых долях процента: 55С2 – конструкционная 55 – углерода 0,55%, С2 – кремния 2%
Если в начале марки стоит однозначное число, то эта сталь – инструментальная, а число указывает содержание углерода в десятых долях процента: 9ХС – инструментальная 9 – углерода 0,9%, Х – хрома 1%, С – кремния 1%
Если перед маркой легированной стали цифры нет, то это инструментальная сталь с содержанием углерода 1%: Х4ВГ – инструментальная углерода 1%, Х4 – хрома 4%, В – вольфрама 1%, Г – марганца 1%
Если в конце марки легированной стали стоит буква «А», то сталь высокого качества : 50С2Н2 А – конструкционная 50 – углерода 0,5%, С2 – кремния 2%, Н2 – никеля 2%, А – высокого качества.
Если буква «А» стоит в середине марки, то она указывает на содержание Азота (добавляют в сталь для упрочнения), а его процентное содержание определяют по справочнику: 10Х14АГ15 – конструкционная 10 – углерода 0,1%, Х14 – хрома 14%, А – наличие азота, Г15 – марганца 15%.
Если буква «А» стоит в начале марки, то эта сталь – автоматная, то есть с повышенным содержанием серы и фосфора до 0,08% (облегчает обрабатываемость). Применяется на станках-автоматах. Может быть углеродистой и легированной: А14 – углеродистая А – автоматная, С=0,14% АС20ХГНМ – легированная А – автоматная, С – повышенное содержание свинца, 20 – углерода 0,2%, Х – хрома 1%, Г – марганца 1%, Н – никеля 1%, М – молибдена 1%.
Если марка начинается с буквы «Е», то эта сталь магнитная, то есть сталь с низкой магнитной проницаемостью: ЕХ3 Углерода 1%, Е – магнитная сталь, Х3 – хрома 3%
Если марка стали начинается с буквы «Р», то эта сталь быстрорежущая, основным элементом которой является вольфрам и его содержание указывается в процентах после буквы «Р»: Р6М5 Р – быстрорежущая 6 – вольфрама 6% М5 – молибдена 5%
Если марка легированной стали начинается с буквы «Ш», то это шарикоподшипниковая сталь, основным легирующим элементом которой является хром, содержание хрома указывается в десятых долях процента: ШХ15 Ш – подшипниковая Х15 – хрома 1,5%
Если марка стали начинается с буквы «Э», то это электротехническая сталь, то есть сталь с высокой магнитной проницаемостью (трансформаторная сталь), основной легирующий элемент – кремний, его содержание указывается после буквы «Э», а остальной хим состав – по справочнику: Э11 – Э41 Э – электротехническая сталь, 1-4 – кремния 1-4%, 1 - № группы (хим состав по справочнику)
Если в конце марки стоит буква «Л», то сталь с улучшенными литейными свойствами : 30ХГНЛ 45Л
Все легированные инструментальные стали и стали с особыми свойствами являются сталями высокого качества, поэтому буква «А» в конце марки не ставится: Р12 9ХС Э48 Е3Х18Н10
Если в конце марки легированной стали стоит буква «Ш», то эта сталь особо высококачественная, то есть с пониженным содержанием серы и фосфора и очищенная от всех металлических и неметаллических включений: 30ХГС Ш 30ХГС -Ш
