Сталь - деформується сплав невеликої кількості вуглецю (менше 2%) з залізом і іншими хімічними елементами. Це широко поширений матеріал, який використовується практично у всіх промислових галузях. Питома вага стали обумовлений її типом, який формується відповідно до призначення і хімічним складовим металевого сплаву.

Класифікація та властивості сталей

Сталь має безліч властивостей, так як є конструкційним матеріалом. Основним з них є міцність: сплав здатний переносити достатню напруженість в умовах експлуатації. Серед інших характеристик виділяють:

  • пластичність - стійкість до чималих деформацій без деструкції при виготовленні конструкцій і в точках перевантаженості при їх експлуатування;
  • в'язкість - здатність вбирати зусилля зовнішніх силових впливів, перешкоджаючи розширенню розривів;
  • тріщиностійкість;
  • твердість;
  • пружність;
  • хладостойкость;
  • жаропрочность.

Класифікують стали по їх мікроструктурі, вмістом хімічних елементів, типу та методу виготовлення, сфери застосування. Кожна класифікація включає в себе безліч моментів, які характеризують цей матеріал.

Хімічний склад

За хімічною сукупності сплави діляться на вуглецеві і леговані. Перші класифікуються відповідно до містяться відсотком вуглецю:

  • маловуглецеві - до 0, 3%;
  • середньовуглецеві - 0, 3-0, 7%;
  • високовуглецеві - від 0, 7%.

Технологічні параметри металу удосконалюються шляхом легування. Сплави, які, крім природних ферропримесей, містять впроваджені з певною метою елементи, називаються легованими. Зазвичай сталь збагачується такими хімічними елементами:

  • молібденом;
  • вольфрамом;
  • хромом;
  • алюмінієм;
  • нікелем;
  • барієм;
  • ванадієм;
  • талієм;
  • марганцем;
  • кремнієм.

Більш вагоме поліпшення властивостей сплаву досягається при комплексному підході до легування. Леговані сплави класифікуються за своєю хімічною структурою. Залежно від процентного вмісту доданих елементів виділяються наступні склади:

  • низьколеговані - до 2, 5%;
  • середньолеговані - 2, 5-10%;
  • високолеговані - від 10%.

структурні особливості

Відповідно до микроструктурой сплави і сталі, що виходять при відпалі, поділяються на карбідні або ледебуритного, ферритні, заевтектоідние, доевтектоїдних, аустенітні. У нормальних умовах виробляються перлітні, мартенситні, аустенітні.

Перлітні представлені вуглецевими і легованими зразками з невеликим значенням легуючих часткою, мартенситні - з уже більш високим вмістом подібних компонентів. Найвищий відсоток додаткових складових - у аустенітних сталей.

зміст домішок

За якістю, а саме за технологією розробки та наявності добавок, метали розподіляються за чотирма категоріями. Існують стали рядового (звичайного) якості, якісні, високоякісні, особовисококачественная:

  • Сплави звичайної якості виплавляються в конвертерах з використанням кисню або величезних мартенівських печах і, згідно з хімічною структурою, відносяться до середньовуглецеву з вмістом вуглецю до 0, 6%. Рядове якість виготовлення відносить сплави в розряд дешевих матеріалів з низькими показниками механічних характеристик, в порівнянні з іншими категоріями. Наявність сірки - до 0, 06%, фосфору - до 0, 07%. Відомі такі марки подібної стали: Ст5кп, СТО.
  • Стали якісні виплавляють за аналогією в конвертерах або печах, але з дотриманням більш жорстких вимог до структури шихти, способам плавлення і розливання. За хімічним складом виділяються вуглецеві або леговані матеріали. Сірка міститься в кількості не більше 0, 04%, фосфор - до 0, 03%. Відомі марки - 20кп, 08кп.
  • Високоякісний клас сталей піддається процесу переплавки, головним чином в електричних печах з електрошлаковим переплавом або іншими технологічними прийомами, що забезпечують високу чистоту. Зміст неметалічних добавок представлено наявністю сірки в обсязі до 0, 04%, фосфору - до 0, 03%, а також відсутністю газових домішок. За рахунок цього підвищуються механічні показники. Поширені марки - 15Х2МА, 20А.
  • Особовисококачественная сплави, завдяки електрошлакового переплавлення, ефективно очищаються від оксидів і сульфідів. Така категорія сталі виплавляється лише легованої. Виробляється вона за допомогою електричних печей методами електрометалургії. Вміст сірки - не більше 0, 01%, фосфору - 0, 025%. Відомі марки - 20ХГНТР-Ш, 18ХГ-Ш.

Поділ по застосуванню

Оскільки собівартість стали відрізняється відносно невеликими показниками, а масштаби виготовлення, навпаки, доходять до дуже великих значень, сфера застосування матеріалу обширна і різноманітна. По застосуванню стали і їхні сплави підрозділяють на конструкційні, інструментальні, стали зі спеціальними фізичними і хімічними характеристиками. Конструкційні стали поділяються на такі види.

  • Будівельні - низьколеговані і вуглецеві, звичайної якості. Одне з головних технічних властивостей - висока зварюваність. Марки: С390К, С440Д, С255.
  • Стали для холодної штампування - якісні низьковуглецеві марки 08кп, 08Ю у вигляді листового прокату.
  • Шарикопідшипникових - високовуглецеві марки стали з додаванням хрому, мають високоміцні і зносостійкі характеристики (ШХ15, ШХ9).
  • Покращувані стали - із середнім вмістом вуглецю (марки - 35, 45, 50), хромисті (40Х, 50Х), хромисті з бором (Зохра), кремнієм і марганцем, нікелем, нікелем і молібденом. За допомогою термічного загартування і високого відпустки підвищуються механічні характеристики сплавів.
  • Автоматні - сплави з додаванням сірки, телуру, селену і свинцю, що призводить до створення тендітної мікростружка і скорочує тертя різця і металевої стружки. Знаходять застосування при масовому виготовленні шпильок, гайок, гвинтів на автоматичних металообробних верстатах. Марки стали: А12, А20, А40Г, АС11.
  • Цементовані - маловуглецеві (15, 25) і леговані сплави (15Х, 15ХФ, 20ХН, 12ХНЗА). Застосовуються для виробництва деталей, схильних до поверхневому перенапруження і переносять динамічні допнагрузкі.
  • Високоміцні - середньовуглецеві леговані стали (3ОХГСН2А, ОЗН18К9М5Т, 04ХІН9М2Д2ТЮ), які за допомогою підбору хімічної структури і термообробки мають межею міцності, в 2 рази перевищує цей показник у простих конструкційних.
  • Пружинно-ресорні - це вуглецеві стали марок 65, 70 і сплави, леговані кремнієм, хромом, вольфрамом, марганцем, ванадієм і бором, що сприяє підвищенню їх межі пружності (50ХГС, 60С2, 60С2ХФА, 55ХГР). Мають тривалої пружністю і здатністю до опору деформації і втоми.
  • Зносостійкі - використовуються у виробництві деталей, що експлуатуються в середовищі абразивних зіткнень, високого тиску і зіткнень (110М13Л).
  • Жароміцні, жаростійкі - стали з малою кількістю вуглецю (0, 1-0, 45%), а також леговані кремнієм, хромом, нікелем, кобальтом та іншими компонентами. В обов'язковому порядку в структурі сплаву містяться марганець і нікель, останній гарантує необхідне збільшення межі довгостроковій корозійної міцності при невеликому підвищенні межі текучості і короткострокового протидії. Знаходять застосування в виробництві клапанних, газотурбінних і паротурбінних ланок різних механізмів, труб.

Згідно застосування, інструментальні сплави підрозділяють на сплави для ріжучого і вимірювального інструмента, Штампові. При виробництві різального інструменту вдаються до використання вуглецевих, інструментальних, легованих, швидкорізальних сплавів.

Наявність вуглецю в вуглецевих інструментальних сплавах - 0, 65-1, 32%, поширені марки - У7, У13, У7А, У13А. До цієї категорії умовно зараховують сплави з малими частками легуючих компонентів, так як вони мають невеликі відмінності.

Леговані інструментальні сталі в своїй хімічній структурі мають від 1 до 3% домішок. Широко застосовуються марки 9ХС, ХВГС для виготовлення зенкерів, свердел великих діаметрів, фрез, ХВГ (протяжок, розгорток). Інструменти різання, що працюють на високій швидкості, виготовляють з швидкорізальних сталей, що мають високу теплостійкість. Найбільш використовувані марки - Р9, Р6М5, Р9Ф5, РЮК5Ф5.

При виробництві вимірювальних приладів використовують марки У8-12, X, 12X1, ХВГ, Х12Ф1. Сплави мають твердість, зносостійкість і стабільністю лінійних параметрів. Шкали вимірювальних приладів, лінійки і скоби виробляють з листової сталі 15. Сплави піддають попередній термообробці, що сприяє підвищенню якості механічних характеристик. Критерії, які пред'являються до штамповим сталей:

  • висока твердість;
  • теплостійкість;
  • зносостійкість;
  • прокаліваемость.

Показники питомої маси

Фізична величина щільності або питомої маси стали становить 7, 8 г на 1 см³ об'єму. Для розрахунку питомої маси металопрокату існує спеціальний калькулятор. Питома маса загальнопоширених видів, в грамах на кубічний сантиметр:

  • 12Х18Н10Т, нержавіюча конструкційна кріогенна - 7, 9;
  • 08Х18Н10Т, нержавіюча корозійно-стійке жароміцний - 7, 9;
  • 09Г2С, конструкційна низьколегована - 7, 85:
  • 10, 20, 30, 40, конструкційна вуглецева якісна - 7, 85;
  • Ст3сп, Ст3пс, конструкційна вуглецева - 7, 87;
  • 5ХНМ, інструментальна штампове - 7, 8;
  • Х12МФ, інструментальна штампове - 7, 7;
  • 65 Г, конструкційна ресорно-пружинна - 7, 85;
  • 30ХГСА, конструкційна легована - 7, 85.

Алюміній, марганець, вуглець, хром мають властивість знижувати щільність сплавів. Кобальт, нікель, вольфрам і мідь, навпаки, можуть її підвищити.

Категорія:

Технології