Виды стали

По химическому составу сталь подразделяется на три вида: углеродистые и легированные.

Углеродистые стали применяют в эксплуатационных условиях, легированные используют при высоких температурах и в агрессивных средах. Эти типы стали подразделяют еще на несколько видов:

• низкоуглеродистые – содержат менее 0,3%C;
• среднеуглеродистые – содержание C в интервале 0,3-0,7%;
• высокоуглеродистые – доля углерода превышает 0,7%.

Содержание углерода сильно влияет на технические характеристики. Чем больше его в сплаве, тем тверже и более хрупок материал. Увеличение концентрации углерода приводит к снижению способности стали к деформации в горячем и холодном состояниях. Для холодной штамповки выбирают сплавы, в которых содержание углерода более 1 %.

Легированные стали также классифицируются по количеству добавок в сплаве:

• низколегированные – до 5%;
• среднелегированные – 5-10%;
• высоколегированные – выше 10%

Материалы (примеси), которые добавляют в сплавы для получения новых технических характеристик:

• Титан - Ti, повышает теплостойкость материала, прочность, твердость и пластичность.
• Марганец - Mn, повышает ударную вязкость и износостойкость.
• Никель -Ni, придает стали прочность, пластичность и ударную вязкость, понижает температуру отжига, нормализации и закалки.
• Молибден - Mo и вольфрам -W, применяются при производстве быстрорежущих сталей, также увеличивают износостойкость и ударную вязкость.
• Хром - Cr, дешевый и самый распространенный элемент, повышает прочность стали, ее твердость и прокаливаемость.
• Кремний - Si, повышает упругость и прочность материалов.

Также в качестве примесей вводят и такие компоненты как ванадий, азот, бор, цирконий, ниобий, кобальт, медь и селен.

Сплавы стали и их свойства сильно зависят от технологии ее изготовления. Обычный, традиционный метод расплавления чугуна и лома - процесс плавления в мартеновских печах, который отличается длительностью плавки и выбросами в атмосферу вредных веществ.

По назначению стали делят на конструкционные, инструментальные, специального назначения ( с особыми физико-химическими характеристиками). Эта классификация условна, но при выборе материала дизайнеры и технологи учитывают множество факторов.

Конструкционные стали (ГОСТ 1050). Это наиболее обширная категория сталей, они идут на изготовление различных деталей машин, используются для строительства металлоконструкций, сетей инженерных коммуникаций, а также для гусениц тракторов, изготовления пружин. Они хорошо куются и обрабатываются резанием. Эта категория включает в себя:

• подшипниковые;
• холодной штамповки;
• цементируемые;
• автоматные;
• улучшаемые;
• высокопрочные;
• пружинно-рессорные;
• строительные;
• коррозионностойкие;
• износостойкие;
• жаропрочные;
• жаростойкие.

Маркировки конструкционной стали:

• Ст20 — малонагруженные детали, такие как валики, копиры, упоры,
• Ст35 — испытывающие небольшие напряжения (оси, тяги, рычаги, диски, траверсы, валы),
• Ст45 (ст40Х) — требующие повышенной прочности (валы, муфты, оси, зубчатые рейки).

Строительные стали. Сюда входит большое количество марок рядовых углеродистых и сплавов низкого легирования обычного качества. Обладает отличной свариваемостью. Из строительных сплавов изготавливают пространственные конструкции, нагрузка в которых равномерно распределяется между всеми элементами. Цифра маркировки означает номер состава стали по ГОСТу. Чем больше номер, тем больше содержание углерода.

Обозначения строительной стали:

• Ст0-3 — для вторичных элементов конструкций и неответственных деталей (настилы, перила, подкладка, шайбы).
• Ст3 используют для несущих и ненесущих элементов сварных и не сварных конструкций и деталей, которые работают при положительных температурах. ГОСТ 380-88.

Для холодной штамповки. К этой группе сплавов есть одно основное требование - высокая пластичность и стойкость на разрыв, так как в ходе проведения процедуры холодной штамповки форма и размеры будущего изделия меняются.

Коррозионно - стойкие стали. Коррозионно-стойкими называют такие конструкционные материалы, которые сопротивляются химическому и электрохимическому воздействию окружающей среды. Структура и свойства таких сталей зависят от массовой доли хрома и углерода. При содержании хрома более 13 процентов и при наличии 0,1 % углерода стали приобретают высокую жаростойкость.

Инструментальные стали. К данной категории предъявляются специфические требования, связанные с особенностями применения изделий. Внутри классификации также есть свои подтипы: сплавы для режущих инструментов (сверла, резцы) должны иметь способность сохранять твердость и прочность; такой вид отличается высокой стоимостью, поэтому, как правило, режущий инструмент н делают целиком из инструментальных материалов. штамповые сплавы отличаются особой твердостью и термостойкостью, к этой группе относятся сплавы холодной и горячей штамповки. ; валковые стали применяются для разных валков прокатных калиброванных станов, ножей для резки металла и пуансонов (гарантирует долгую бесперебойную работу всего прокатного стана, стабильность параметров проката и снижение расходов на внеплановый ремонт). сплавы для измерительных инструментов должны быть стабильной формы и размеров в ходе измерения и хранения; .после обработки изделие подвергают закалке и цементации с последующим отпуском для улучшения качества поверхности и повышения износостойкости. Маркировки инструментальной стали: У7, У8А (цифра- десятые доли процента по содержанию углерода). Углеродистые стали выпускают качественными и высококачественными. При обработке снижается количество углерода и вредных включений. Буква «А» означает высококачественную углеродистую инструментальную сталь.

Цементируемые стали используются для производства узлов и деталей. Цементируемые материалы отличаются стойкостью к износу.

Пружинные сплавы. Широко используются в транспортной промышленности, машиностроении (там, где требуется амортизация и гашение колебаний).

Коррозионностойкие. Такие сплавы могут эксплуатировать как в слабоагрессивных (вода, пар), так и высоко агрессивных средах (растворы кислот, щелочей, морская вода) при температурах до 60 °С. Из них делают валы, пружины, клапаны.

Маркировка сплава указывает на то, каким образом был удален кислород. Так, буквенная аббревиатура “СП” означает материал спокойного качества, “ПС” - полуспокойные, а “КП” - кипящие.

Также сталь маркируют буквами и цифрами, например, Ст - обыкновенная нелегированная сталь, Ст3 - обыкновенная нелегированная с 0,3% углерода (указывается в сотых процента). И, соответственно, Ст3пс - полуспокойная обыкновенная сталь с содержанием углерода 0,3%. Как правило, это шпильки, болты.

Также, сталь делится на 3 группы:

• группа А - сталь с гарантированными механическими свойствами;
• группа Б - сталь гарантированного состава;
• группа В - сталь с гарантированными составом и механическими свойствами.
• Тогда, например, наименование ВСт3сп - обыкновенная нелегированная сталь категории В с содержанием углерода 0,3%.

В начале маркировки могут присутствовать значения:

• ПП - металл, характеризующийся пониженной прокаливаемостью.
• К – качественная углеродистая сталь.
• Л – литейная конструкционная сталь.
• Е – металл с магнитными свойствами.
• С – строительная сталь. Когда обозначение «С» стоит в начале маркировки, после нее фиксируется минимальный предел текучести.
• А– высококачественная сталь.
• У – углеродистая инструментальная сталь.
• Э – чистое железо (электротехническая сталь, используется в электротехническом оборудовании).
• Ш– шарикоподшипниковая сталь.
• АС – автоматная, легированная свинцом
• Р – быстрорежущая сталь.