Классификация сталей по составу, марке и другим параметрам

Сталь – это сплав железа (Fe), содержащий не менее 45% железа и не более 2,14% углерода (C), а также другие химические элементы.

Классификация металлов стали по назначению включает в себя различные типы сплавов, такие как конструкционные, коррозионностойкие, инструментальные, жаропрочные и криогенные.

• Легированная сталь содержит специально добавленные элементы, которые придают ей нужные физические или механические свойства. Легирование может повысить прочность и коррозионную стойкость стали, а также снизить её хрупкость. Легированная сталь может быть низколегированной (с содержанием легирующих элементов до 2,5%), среднелегированной (от 2,5 до 10%) и высоколегированной (от 10 до 50%).
• Конструкционная сталь применяется в различных отраслях, включая машиностроение и строительство, благодаря её механическим, физическим и химическим свойствам.
• Нержавеющая сталь является легированной сталью, устойчивой к коррозии в различных средах.
• Инструментальная углеродистая сталь обладает высокой твёрдостью и прочностью и широко используется для изготовления инструментов.
• Жаропрочная сталь предназначена для работы при высоких температурах.

Классификация марок сталей по химическому составу

Классификация сталей также может быть выполнена по их химическому составу, разделяя их на углеродистые и легированные. Углеродистые стали могут быть низкоуглеродистыми, среднеуглеродистыми и высокоуглеродистыми.

• Углеродистая сталь обыкновенного качества содержит углерод в пределах 0,06–0,49%. Она используется для производства различных изделий, включая металлопродукцию.
• Качественная углеродистая сталь включает различные марки, такие как 08, 08кп, 08пс, которые используются для изготовления листового проката и других изделий.

Физические свойства и обработка сталей

Для улучшения свойств сталей может применяться их легирование, позволяющее достигнуть нужных характеристик, таких как прочность, коррозионная стойкость и термостойкость. Сталь может иметь различную структуру, включая аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную и перлитную. Производство стали включает в себя переработку чугуна с целью уменьшения содержания углерода и других примесей.

Физические и химические свойства стали определяются её составом и структурой, включая содержание углерода, серы, фосфора, феррита и цементита.

Необработанная сталь обладает высокой пластичностью и может быть легко обработана различными методами, такими как ковка, вальцовка и штамповка.

• Стальное преобразование;
• Термическая метаморфоза стали.

Одной из важнейших особенностей стали является ее способность к изменению механических свойств в результате термической метаморфозы. Процесс термической метаморфозы стали, который включает в себя ее нагрев, выдержку и последующее охлаждение согласно специальным режимам, приводит к изменению ее внутренней структуры. Термическая метаморфоза стали включает следующие виды:

• Отжиг стали – это нагрев стали до определенной температуры, выдержка при этой температуре в течение определенного времени, а затем охлаждение до окружающей среды.
• Нормализация стали – процесс, аналогичный отжигу, отличается лишь температурой нагрева стали и временем выдержки. В результате нормализации сталь приобретает мелкозернистую и однородную структуру, а ее твердость и прочность повышаются на 10-15% по сравнению с отжигом. Иногда нормализацию используют для подготовки стали к закалке.
• Закалка стали – вид термической метаморфозы, заключающийся в нагреве стали до температуры, превышающей критическую температуру изменения типа кристаллической решетки, с последующим быстрым охлаждением. Сталь, претерпевшая закалку, становится более твердой, но при этом становится более хрупкой и менее пластичной. Для снижения хрупкости и увеличения пластичности и вязкости после закалки применяют отпуск.
• Отпуск стали – процесс термической метаморфозы закаленного сплава или металла, включающий в себя полигонизацию и рекристаллизацию. Цель отпуска состоит в получении более высокой пластичности и снижении хрупкости стали при сохранении приемлемого уровня прочности. Для этого изделие подвергается нагреву с последующим медленным остыванием. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше ее твердость после термической метаморфозы.

Химико-термическая модификация стали

Химико-термическая модификация стали приводит к изменению химического состава ее поверхностного слоя путем добавления различных химических веществ на определенную глубину поверхностного слоя. Чаще всего при этом стремятся достичь следующих целей:

• Увеличение твердости поверхности при сохранении высокой вязкости сердцевины;
• Снижение коэффициента трения;
• Повышение износостойкости;
• Увеличение стойкости к усталости;
• Улучшение коррозионной стойкости.

Основные методы химико-термической модификации стали включают в себя:

• Цементацию (C) – увеличение твердости поверхности мягкой стали за счет повышения концентрации углерода в поверхностных слоях.
• Азотирование (N) – повышение поверхностной твердости и износостойкости стали.
• Цианирование и нитроцементацию (N + C) – одновременное насыщение поверхности стали углеродом и азотом. После цианирования и нитроцементации проводят закалку и низкий отпуск стали.
• Сульфатирование (S) – насыщение поверхности серой для улучшения приработки трущихся поверхностей деталей и снижения коэффициента трения.

Сертификация изделий из стали

Продукция, изготовленная из стали (металлопрокат), подлежит обязательной сертификации. Металлопрокат может быть изготовлен из черной, легированной, нержавеющей стали, а также из меди, алюминия и других металлов. Использование определенных типов стали при производстве изделий из стали регламентируется соответствующими ГОСТами или ТУ и определяется условиями использования металлопроката. Сертификат качества выдается изготовителем и подтверждает соответствие продукции действующим стандартам: ГОСТам или ТУ. Сертифицируются следующие параметры:

• Ассортимент: размеры, длина, допустимая кривизна и т. д.;
• Химический состав стали;
• Технические характеристики: механические свойства, отделка поверхности, тип и структура стали и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

Расшифровка марки стали и о чем она говорит

Сталь – это композиция железа (Fe) с углеродом (C), дополненная разнообразными примесями, оказывающими воздействие на их химические и механические свойства. Разные марки стали по ГОСТ содержат не менее 45%, а углерода варьируется от 0,02% до 2,14%.

Классификация сталей

В зависимости от содержания углерода выделяют:

• Высокоуглеродистые стали, содержащие от 0,6% до 2,14% углерода;
• Чугуны, содержащие более 2,14% углерода. Углерод придает сплавам прочность и твердость, однако уменьшает пластичность и вязкость.

На сегодняшний день стали классифицируются по следующим параметрам:

• Химическому составу;
• Методам производства;
• Содержанию вредных добавок;
• Структуре;
• Области применения.

Основной критерий классификации сталей – их химический состав, который определяет маркировку и название стали.

Какие виды стали существуют по химическому составу

• Углеродистые;
• Легированные.

По методу производства:

• Конвертерные;
• Мартеновские;
• Электростали;
• Специальные методы производства стали.

По степени раскисления:

• Кипящие;
• Спокойные;
• Полуспокойные.

Качество стали, формируемое на этапе производства и определяемое содержанием вредных примесей, таких как сера и фосфор, включает:

• Обычное качество (массовая доля серы не более 0,05% и фосфора до 0,04%);
• Качественное (массовая доля серы до 0,04% и фосфора до 0,035%);
• Высококачественное (массовая доля серы до 0,025% и фосфора до 0,025%);
• Особо высококачественное (массовая доля серы до 0,015% и фосфора до 0,025%).

По прочности:

• Сталь обычной прочности (σ до 290 МПа (Н/мм2));
• Сталь повышенной прочности (σ от 290 до 390 МПа);
• Сталь высокой прочности (σ от 440 МПа и выше).

Основные виды стали по области применения:

• Строительные;
• Арматурные;
• Подшипниковые;
• Котельные;
• Конструкционные;
• Инструментальные.