Классификация сталей и сплавов
Что же такое Сталь? Многие полагают, что это просто железо, но железо это всего лишь химический элемент.
На самом деле Сталь — это сплав железа (Fe — Ferrum) с углеродом (C – Carboneum), в пропорциях Углерода от 0,02 до 2,14 % и Железа не менее 45%, остальное другие химические элементы.
Общей классификации сталей и сплавов не существует, потому что многие из них можно применять в самых различных областях промышленности, поэтому стали обычно классифицируют по данным признакам:
По химическому составу: углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, легированные, высоколегированные.
По качеству: сталь обыкновенного качества, качественная, высококачественная и особо качественная.
Главными критерием по качеству являются более жесткие требования по химическому составу и, главное по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера.
Категория качества | Р (Фосфор), % | S (Сера), % |
не более |
||
Обыкновенная | 0,040 | 0,050 |
Качественная | 0,035 | 0,035 |
Высококачественная | 0,025 | 0,025 |
Особо высококачественная | 0,025 | 0,015 |
Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы:
- А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в основном тогда, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может изменить регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
- Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
- В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).
По требованиям к испытаниям механических свойств сталь подразделяют на пять категорий:
- I категория — Без испытания механических свойств на растяжение и ударную вязкость. Горячекатаная, кованая, калиброванная.
- II категория — С испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок размером 25 мм (диаметр или сторона квадрата). Горячекатаная, кованая, калиброванная.
- III категория — С испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм. Горячекатаная, кованая, калиброванная.
- IV категория — С испытанием механических свойств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически обработанных (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, но не более 100 мм. Горячекатаная, кованая, калиброванная.
- V категория — С испытанием механических свойств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически обработанном состоянии (отожженной или высокоотпущенной). Калиброванная.
Легированную сталь по степени легирования разделяют: низколегированная (легирующих элементов до 2,5%), среднелегированная (от 2,5 до 10%), высоколегированная (от 10 до 50%).
Легирующие элементы — химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.
Основными легирующими элементами в сталях являются:
Mn | Марганец | Cu | Медь | |
Si | Кремний | Ti | Титан | |
Cr | Хром | V | Ванадий | |
Ni | Никель | Zn | Цинк | |
Mo | Молибден | Nb | Ниобий | |
W | Вольфрам | Al | Алюминий | |
Co | Кобальт | B | Бор |
В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также P (Фосфор), N (Азот), Se (Селен), Pb (Свинец) и др. Перечисленные элементы, а также H (Водород), O (Кислород), Sn (Олово), Sb (Сурьма), Bi (Висмут) могут быть и примесями в стали. Содержание легирующих элементов может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.
Отнесение химических элементов к примесям или легирующим элементам зависит от их количества и роли в стали.
Легированные сталь — это сплавы на основе железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства. В легированных сталях содержание отдельных элементов больше, чем этих же элементов в виде примесей.
Такие легирующие элементы, как V, Nb, Ti, Zn, B — могут оказывать существенное влияние на структуру и свойства стали при их содержании в стали в сотых долях процента. Иногда такие стали называют микролегированными.
К высоколегированным относят:
- коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.;
- жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре выше 50 гр. С, работающие в не нагруженном и слабонагруженном состоянии;
- жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной жаростойкостью.
Электротехническую тонколистовую сталь разделяют:
а. по структурному состоянию и виду прокатки на классы:
- горячекатаная изотропная;
- холоднокатаная изотропная;
- холоднокатаная анизотропная с ребровой текстурой;
- по содержанию кремния:
- 0 — до 0,4 %;
- 1 — св. 0,4 до 0,8 %;
- 2 — св. 0,8 до 1,8 %;
- 3 — св. 1,8 до 2,8 %;
- 4 — св. 2,8 до 3,8 %;
- 5 — св. 3,8 до 4,8 %;
химический состав стали не нормируется;
- по основной нормируемой характеристике на группы:
- 0 — удельные потери при магнитной индукции 1,7 Тл и частоте 50 Гц (P1,7/50);
- 1 — удельные потери при магнитной индукции 1,5 Тл и частоте 50 Гц (P1,5/50);
- 2 — удельные потери при магнитной индукции 1,0 Тл и частоте 400 Гц (P1,0/400);
- 6 — магнитная индукция в слабых магнитных полях при напряженности поля 0,4 А/м (В 0, 4);
- 7 — магнитная индукция в средних магнитных полях при напряженности поля 10 А/м (В10).
Сталь легированную конструкционную в зависимости от химического состава и свойств делят на качественную, высококачественную А и особо высококачественную Ш (электрошлакового переплава).
По видам обработки при поставке сталь бывает горячекатаная, кованая, калиброванная, серебрянка.
По назначению изготовляют прокат: для горячей обработки давлением и холодного волочения (прокат) и для холодной механической обработки.