Сталь представляет собой ковкий и деформируемый сплав железа и углерода (в качестве постоянной примеси). Также содержит другие легирующие элементы и другие вредные примеси. Содержание углерода при этом не должно превышать 2,14%. Изменяя химический состав этого сплава с помощью концентрации углерода и добавляя легирующие элементы, можно получать широкий спектр различных марок этого металла, которые будут обладать различными свойствами. Именно это и позволяет использовать этот материал в большинстве отраслей промышленности.
Принципы классификации стали
Классификация и маркировка стали происходит по следующим параметрам:
химический состав;- структура;
- назначение;
- качество и способ производства;
- степень раскисления.
По химическому составу
В зависимости от химического состава этот металл разделяют на два типа: углеродистые и легированные. В свою очередь, углеродистые делят на:
- низкоуглеродистые (содержание углерода ниже 0,2%);
- среднеуглеродистые (содержание углерода в пределах 0,2% - 0,45%);
- высокоуглеродистые (содержание углерода выше 0,5%).
Легированные стали классифицируют по общему суммарному количеству легирующих элементов (при этом содержание углерода не суммируют, марганец начинает считаться легирующим элементом при его содержании в сплаве более 1%, кремний — более 0,8%). Различают такие:
- низколегированные (ниже 2,5%);
- среднелегированные (в пределах 2,5% - 10%);
- высоколегированные (более 10%).
По структуре
Такой классификационный признак, как структура материала считается менее устойчивым, так как имеет зависимость от скорости охлаждения, легирования, способа термообработки и некоторых других непостоянных факторов. Однако структура у готового материала все же позволяет провести объективную оценку его качества. Классификацию стали по структуре в состояниях отжига и нормализации. В состоянии отжига различают такие:
доэвтектоидная — содержит в своей структуре избыточный феррит (например, применяется для штампов горячего деформирования);- эвтектоидная — структура состоит из перита;
- заэвтектоидная — содержит в структуре вторичные карбиды (в большинстве своем используется при изготовлении инструмента);
- карбидная (или ледебуритная) — структура содержит первичные карбиды (например, быстрорежущие);
- ферритная (нержавеющие, жаропрочные и прочие);
- аустенитные.
После процесса нормализации стали разделяют на такие классы:
- перлитные — содержат низкое количество элементов легирования, структура после нормализации: перлит, перлит + феррит, перлит + заэвтектоидный карбид;
- мартенситные — содержат высокое количество легирующих элементов, а также относительно низкую критическую скорость закалки;
- аустенитные — отличаются повышенным содержанием легирующих элементов, структура: аустенит, аустенит + карбид.
По назначению
По такому признаку, как назначение стали разделяются на конструкционные, инструментальные и специального назначения (имеющие специальные свойства).
Конструкционные используются для изготовления всевозможных деталей в устройствах, в машинах, элементах строительных конструкций. Между собой делятся на:
- обыкновенного качества;
- улучшаемые;
- цементируемые;
- автоматные;
- высокопрочные;
- рессорно-пружинные.
Инструментальные используются для изготовления режущих, измерительных и других инструментов. Подразделяются на такие группы:
- для изготовления режущего инструмента;
- для изготовления измерительного инструмента;
- для изготовления штампово-прессовой оснастки.
Специального назначения — это сплавы имеющие особые физические и/или механические свойства. Различают:
нержавеющие (коррозионно-стойкие);- жаростойкие;
- жаропрочные;
- износостойкие;
- магнитные;
- немагнитные и т. д.
По качеству и способу производства
В этом случаи под качеством понимают всю совокупность свойств металла, которые определяются металлургическим процессом его изготовления. Качество стали определяется присутствием в ней вредных примесей. В первую очередь — это химические элементы сера и фосфор. В зависимости от их содержание разделяют на:
- обыкновенного качества — содержащие до 0,06% серы и 0,07% фосфора;
- качественные — до 0,035% серы и 0,035% фосфора;
- высококачественные — не более 0,025% серы и 0,025% фосфора.
- особо высококачественные — не более 0,015% серы и 0,025% фосфора.
По степени раскисления
Раскислением называется процесс удаления кислорода из жидкого сплава. Нераскисленная сталь имеет относительно малую пластичность и сильнее подвержена хрупкому разрушению при термической обработке давлением. По степени раскисления разделяют на:
- спокойные;
- полуспокойные;
- кипящие.
Процесс раскисления спокойных сталей в плавильной печи/или ковше с помощью марганца, алюминия и кремния. Затвердевание в изложнице происходит спокойно, без газовыделения. В верхней части слитков образуется усадочная раковина. Данный тип обладает анизотропией, то есть механические свойства различны и зависят от направления — пластические свойства в поперечном направлении (по направлению прокатки) значительно ниже, чем в продольном направлении. Кроме того, в верхней части слитка содержание серы, фосфора и углерода повышенное, а в нижней части — пониженное. Это значительно ухудшает свойства изделия, иногда даже до отбраковки.
Раскисление в кипящих происходит только за счет марганца. Избыточное количество кислорода при затвердевании частично реагирует с углеродом, выделяясь в виде газовых пузырей (окись углерода). Отсюда и создается впечатление «кипения». В этом типе практически отсутствуют неметаллические включения, возникающие из продуктов раскисления. Является низкоуглеродистым сплавом, с минимальным содержанием кремния и большим содержанием газообразных примесей. Используется при изготовлении деталей кузовов автомобилей и т. п. Обладает хорошей штампуемостью в холодном состоянии.
Полуспокойные стали занимают срединное положение между спокойными и кипящими сталями. Раскисление производят в два этапа: частично в плавильной печи и ковше, заключительно — в изложнице. В изложнице раскисление происходит засчет углерода, который содержится в металле.
Расшифровка сталей в материаловедении
Принадлежит к классу: конструкционные углеродистые качественные. Химический состав: углерод — 0,17−0,24%; кремний — 0,17−0,37%; марганец — 0,35−0,65%; сера — до 0,04%; фосфор — до 0,04%. Широко применяется в котлостроении, для труб и нагревательных трубопроводов различного назначения, кроме того, промышленность выпускает пруток, лист.
ХВГ расшифровка
Принадлежит к классу: инструментальные легированные. Применяется для изготовления измерительного и режущего инструмента, метчиков, протяжек.
