ПОНЯТЬ СТАЛЬ

Сталями называют сплавы железа с углеродом при его содержании до 2,1 %. Получают  стали из чугуна, содержание углерода в котором составляет от 2,1 до 6,7 %. Кроме углерода все стали содержат примеси: кремний, марганец, серу и фосфор.

Фосфор и сера являются вредными примесями, которые очень трудно удалять при производстве стали.

Фосфор охрупчивает сталь, особенно при низких температурах (хладноломкость). Ее допустимое содержание в стали обычно находится в пределах от 0,03 до 0,04 %. Сера вызывает охрупчивание стали при высоких температурах (красноломкость), так как она образует низкоплавкие соединения с железом. Содержание серы в готовой стали ограничено 0,03-0,04 %.
Вредное влияние серы может в большой степени скомпенсировано введением в сталь марганца, который образует с серой соединения с более высокой температурой плавления и прочностью, чем соединений железа с серой.

Марганец и кремний упрочняют сталь и действуют как эффективные раскислители. Они соединяются с кислородом и тем самым ограничивают его охрупчивающее влияние. Все газы (кислород, азот, водород) являются вредными так как повышают хрупкость стали.

Примеси и газы образуют химические соединения, которые распределяются по объему металла в виде мелких частиц, которые называют неметаллическими включениями.
С другой стороны, марганец, кремний и азот могут служить легирующими элементами, которые намеренно вводят в сталь для придания ей полезных свойств.

Стали классифицируют по различным системам в зависимости от того, что под каким конкретным углом их хотят рассматривать.

Классификация сталей по химическому составу

По химическому составу стали подразделяют на:

Классификация по степени раскисления

Стали обыкновенного качества — самые дешевые — классифицируются бывшим советским ГОСТ 380-2005 «Сталь углеродистая обыкновенного качества».
ГОСТ 380-2005 разделяет обыкновенные углеродистые стали по степени раскисления при выплавке:

  • сталь кипящая (кп);
  • сталь полуспокойная (пс) и
  • сталь спокойная (сп).

Обозначение этих сталей включает:

  • буквы Ст,
  • число от 0 до 6 и
  • степень раскисления: кп, пс или сп.

Например, сталь Ст3.

Содержание углерода в этих сталях возрастает с увеличением цифр от 1 (0,06-0,12 % углерода)  до 6 (0,38-0,49 % углерода). В стали Ст0 содержание углерода не более 0,23 %. В стали Ст0 степень раскисления не указывается. В остальных марках сталей обязательно указывается степень раскисления. Если степень раскисления не указана в заказе, ее устанавливает изготовитель.   сталях.

Классификация сталей по способу производства

В более ранних редакциях ГОСТ 380 разделял стали по способу производства:

  • мартеновские,
  • бессемеровские и
  • конверторные.

В последней редакции явное разделение по способу производства уже практически отсутствует — остались только различные требования по содержанию азота для различных способов выплавки стали: изготовленных в электропечах, а также сталей мартеновских и конверторных.

ГОСТ 1050-88

Требования к конструкционным сталям повышенного качества регулирует ГОСТ 1050-88. По сравнению со сталями обыкновенного качества по ГОСТ 380-2005 эти стали имеют более жесткие требования по химическому составу, в основном по содержанию примесей. эти стали обозначают двумя цифрами, которые указывают на среднее содержание углерода в сотых процента: 05кп, 08кп, 10кп, 10, 20кп, 20, 25, 30, 40, 45 и так далее. Буква Г в обозначении стали (14Г, 18Г) означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца.

Классификация сталей по назначению

Обыкновенная сталь (по ГОСТ 380) и качественная сталь (по ГОСТ 1050) сталь в виде профилей, плит и листов широко применяют в машиностроении и строительстве. Однако эти стали слишком «простые» и поэтому не могут обеспечивать специальные требования к сталям.

Примером могут быть автоматные стали, которые отличаются большим чем обычно содержанием фосфора и серы. Их применяют для автоматической механической обработки деталей не ответственного назначения. Повышенное содержание фосфора и серы обеспечивает хорошее отделение и удаление стружки, а также повышенное качество поверхности и более высокую эффективность и срок службы режущего инструмента. эти стали обозначают по среднему содержанию углерода в сотых процента после буквы А, например, А12, А30.

Углеродистые инструментальные стали

Это стали для изготовления режущих инструментов. Они  обозначаются буквой У и средним содержанием углерода в десятых долях процента, например, У8, У10. буква А после такого обозначения указывает на низкое содержание фосфора и серы. Механические свойства сталей сильно зависят от содержания в них углерода.

Специальные стали

К специальным сталям относят:

  • нержавеющие стали;
  • износостойкие;
  • теплостойкие;
  • жаростойкие;
  • кислотостойкие;
  • со специальными электрическими или магнитными свойствами и т. д. 

Классификация сталей по способу отделки

По способу отделки поверхности:

  • после горячей прокатки;
  • после холодной прокатки;
  • после литья;
  • после контролируемой прокатки и контролируемого охлаждения.

Классификация сталей по форме изделий   

Форма изделий:

  • сталь в виде прутков,
  • листов,
  • полос,
  • труб или
  • конструкционных профилей.

Классификация сталей по типу равновесной структуры

Классификация по типу равновесной структуры стали исходит из диаграммы состояния или, иначе,  фазовой диаграммы железоуглеродистых сплавов. О связи фазовой диаграммы со структурой стали см. подробнее, например, в статье «Литая структура стали«, а также «Ликвация в стали«.

Типы равновесной структуры:

  • стали доэвтектоидные,
  • стали эвтектоидные,
  • стали заэвтектоидные,
  • стали ледебуритные.

Классификация сталей по микроструктуре

Микроструктура после охлаждения на воздухе:

Классификация сталей по термической обработке

Термическая обработка:

  • сталь отожженная,
  • закаленная,
  • отпущенная,
  • нормализованная и
  • после термомеханической обработки.

Из всех перечисленных выше систем классификации, основной является классификация по химическому составу. Она  применяется наиболее часто, и именно она является основой для систем обозначения сталей.