Тема 7. УГЛЕРОДИСТЫЕ И ЛЕГИРОВАННЫЕ СТАЛИ. КЛАССИФИКАЦИЯ, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ

Классификация сталей.

Сталями принято называть сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% углерода. Кроме того, в состав сплава обычно входят постоянные полезные добавки: марганец, кремний и вредные примеси: сера, фосфор, а также мышьяк, содержание которых должно быть строго ограничено. Обычно содержание этих элементов ограничивается такими верхними пределами: Mn до 0,8%; Si до 0,5%, S до 0,05%; P до 0,06%. Некоторые элементы могут быть введены специально для улучшения физико-химических и механических свойств, такие элементы называются легирующими.

Стали классифицируют по самым различным признакам.

1. По структуре:

1.1. Доэвтектоидные, которые при обычной температуре состоят из феррита и перлита, и содержание углерода в них менее 0,8%.

1.2. Эвтектоидные, структура которых состоит из чистого перлита (углерода С = 0,8%).

1.3. Заэвтектоидные, состоящие из перлита и цементита (углерода
0,8% < С ≤ 2,14%).

2. По способу производства:

2.1. Мартеновская.

2.2. Конвертерная:

– бессемеровская [футеровка конвертера выполнена из кислых материалов (динасовый кирпич или кварцит)];

– томасовская (футеровка конвертера выполнена из основных материалов (обожженный доломит));

– кислородно-конвертерная.

2.3. Выплавляемая в электрических печах.

По химическому составу.

В зависимости от химического состава различают стали:

3.1. Углеродистые (ГОСТ 380-71; ГОСТ 380-94, ГОСТ 1050-88).

В зависимости от содержания углерода стали углеродистые могут быть:

3.1.1 малоуглеродистыми (до 0,25% С);

3.1.2 среднеуглеродистыми (0,25…0,6% С);

3.1.3 высокоуглеродистыми (более 0,60% С).

3.2. Легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).

В зависимости от содержания легирующих элементов легированные стали подразделяются на:

3.2.1 низколегированные, в которых суммарное содержание легирующих элементов не превышает 2,5%;

3.2.2 среднелегированные, в состав которых входят от 2,5 до 10% легирующих элементов;

3.2.3 высоколегированные – более 10% легирующих элементов.

По качеству.

В зависимости от содержания вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на:

4.1. Стали обыкновенного качества, содержание серы – S < 0,055%, фосфора – Р < 0,045%.

4.2. Качественные – S < 0,04%, Р < 0,035%.

4.3. Высококачественные – S < 0,025% и Р < 0,025%;

4.4. Особо высококачественные – S < 0,015% и Р < 0,025%.

По степени раскисления.

По степени удаления кислорода из стали, т.е. по степени ее раскисления, существуют:

5.1. Спокойные стали, т.е., полностью раскисленные марганцем, кремнием и алюминием. Такие стали обозначаются буквами “сп” в конце марки (иногда буквы опускаются).

5.2. Кипящие стали – раскисленные не полностью и только марганцем. Маркируются буквами "кп".

5.3. Полуспокойные стали, занимающие промежуточное положение между двумя предыдущими, раскисленные марганцем и кремнием. Маркируются буквами "пс".

6. По назначению:

6.1. Конструкционные стали, которые предназначены для изготовления строительных конструкций и деталей машин. Конструкционные стали должны иметь высокую прочность, вязкость, а также высокую пластичность. Чаще всего эти требования должны обеспечиваться комплексно. К применяемым в промышленном производстве и строительстве сталям предъявляются такие требования к их технологическим свойствам: способность поддаваться обработке давлением, резанием и хорошо свариваться.

Конструкционные стали делятся на:

1. Стали для строительных конструкций.

2. Стали цементуемые.

3. Стали улучшаемые (смешанная технологичная операция закалки и высокого отпуска).

4. Высокопрочные (граница прочности более 1500 МПа).

5. Рессорные и пружинные стали.

6. Подшипниковые.

7. Износостойкие.

6.2. Инструментальные стали, которые используются для изготовления режущего, мерительного, штамповочного и прочего инструмента. Эти стали содержат более 0,65% углерода. Основные требования – это большая твердость и стойкость от изнашивания.

6.3. Стали со специальными (особыми) физико-химическими свойствами:

а) с особыми физическими свойствами, например, с определенными магнитными характеристиками или малым коэффициентом линейного расширения: электротехническая сталь, суперинвар, магнитная;

б) с особыми химическими свойствами, например, нержавеющие, жаростойкие или жаропрочные стали.

Конструкционные стали.