Классификация и удельный вес разных видов стали

Таблица 1. Удельные веса некоторых металлов и их сплавов

Материал

Удельный,

вес кгс/дм3

 Алюминий

2,7

Алюминиевые сплавы

Литейные Ал2

2,66

——//—— Ал13

2,63

——//—— Ал23

2,65

Дюралюминий Д1;Д16

2,8

                   АД1

2,71

——//—— АМг2

2,68

——//—— АМг5

2,65

——//—— АМг6

2,73

Алюминиево-марганц. АМц

2,73

         ЛМц А57-3-1

8,4

Баббиты: Б83

7,38

                           БН

9,55

         Бронза: Бр.АЖ9-4

7,5

         Бр.ОФ.6,5-0,15

8,65

         Бр.АЖМц10-3-1,5

7,5

         Бр.СУН7-2

8,6

         Бр.КМЦ3-1

8,6

         Жесть белая

7,85

         Золото

19,36

         Кремний

2,35

         Латунь Л62

8,43

                      Л63

8,5

          Медь М3          

8,94

Сплавы медно-никелевые

Мельхиор

8,9

Монель

8,84

Нихром

8,4

         Никель

8,9

         Олово

7,3

         Платина

21,45

         Молибден

10,2

         Припой: ПОС18

10,2

                        ПОС30

9,62

                        ПОС40

9,31

                        ПОС4-6

10,7

          Ртуть

13,65

          Свинец

11,34

          Серебро

10,63

          Сурьма

7,62

Сталь

броневая

Конструкционная

7,85

Противопульная

7,84

Литая

7,86

Цементованная

7,98

Нержавеющая сталь

7,88

Хромистая

7,75

Электро-технич.

Э; ЭА

7,8

Пермаллой

8,1

Титан

4,5

Хром

7,14

Цинк

7,14

Чугун: серый

6,6¸7,4

ковкий

7,2¸7,3

ТПЛ-ЭФ

0,78¸0,90

АР-1

1,45

ФКФФ

1,15¸1,18

ТТПС-15

0,65¸0,80

Таблица 2. Удельные веса некоторых неметаллов

Материал

Удельный вес,

кгс/дм3

Объёмный вес,

кгс/м3

Масло:

 трансформаторн.

0,89

стеол

1,18

             cтеол “M”

1,11

Монолит 1,7

1,4¸1,95

Набивки:

асбестовая сухая

1,1

асбестовая пропит.

0,9

бумажная просален.

0,9

пеньковая просален.

0,9

Парафин

0,85¸0,92

Пенопласт ПС-1

60¸220

Пенопласт ПС-4

45¸80

Пенопласт ФК-40

150¸180

Пенопласт плиточный ПУ101

0,1

Пластикат:

кабельный

1,3¸1,4

изоляционный

1,2¸1,6

Покрытие тепло-

защитное AT-I-Cr

1,5¸1,62

AT-I

1,3¸1,45

ТТП

0,6¸0,67

Пенопласт блочный  D, T

1,1

Полиэтилен ПЭ-150. Тип I

0,92

Прессматериал     ВЭИ-11, ВЭИ-12

1,8

Прессматериал АГ-4

1,7¸1,8

Прессматериал волок-нистый П-5-2

1,68¸1,8

Пресспо-

рошки

К-15-2; К-16-2; К-20-2; К-110

1,25¸1,4

Песок сухой

1,4¸1,6

Пробка гранулир.

0,24

Радиокерамика

1,82

Радиофарфор

2,6

Резина: твёрдая

1,4

мягкая

1,1

губчатая

0,15¸0,85

с тканевыми прокладками

1,5

Резиновые дорожки диэлектрические палубные

1,5

Стекло:

обыкновенное

2,7

органическое авиац.

1,18

стеклопластик

1,6

стеклоткань

2,6

Слюда флагопит.

2,7

Стеклотекстолит конструкционный КАСТ

1,9

Текстолит листовой

1,3

Уайт-спирит

0,795

Уголь каменный-антрацит

1,4¸1,7

Фенопласт

1,4¸1,95

Фетр

1,57

Фибра листовая

1,1¸1,4

Фибра в прутках

1,0¸1,5

Фторопласт 3

2,09¸2,16

Фторопласт 4

2,1¸2,3

Хлорвинил

1,28¸1,37

Дерево (15% влажн.)

Берёза

0,64¸0,70

Бук

0,65¸0,80

Осина

0,46¸0,52

Дуб

0,7¸1,0

825

Ель

0,35¸0,6

370¸750

Кедр

0,44

Клён

0,69¸0,74

Липа

0,35¸0,60

320¸590

Лиственница

0,47¸0,56

Ольха

0,57

Тополь

0,41¸0,49

Ясень

0,71¸0,74

Сосна

0,48¸0,53

448

Пихта

0,44

Фанера липовая, ольховая

0,58¸0,59

Разные материалы

Аминопласт “А” и “Б”

1,4¸1,5

Асбест хризолитовый

2,4¸2,6

Асбестовые:

бумага

0,7¸0,9

картон

1¸1,4

1000¸1300

шнур

1,11

Термолит

2,9

Бензин

0,74

Бумага:

изоляционная

750

кабельная

700¸1000

конденсаторная

1000¸1250

телефонная

800

битумированная

0,85

Винипласт листовой

1,38¸1,43

Волокнит

1,35¸1,4

5

Войлок технический для сальников и прокладок

0,32¸0,44

Воск

0,96¸0,97

Асботекстолит

1,6

Гетинакс листовой

1,3¸1,4

Глицерин (15°С)

1,26

Дельта древесная

1,3¸1,4

Дюрит (шланги)

1,35

Карболит

1,4

Каолин

2,2

Канифоль

1,07

Керамика высокочаст.

3,1

Керосин осветительн.

0,84

Кислота азотная слабая сорт Б

1,37

Кислота серная техническая башенная

1,67

Кислота серная камерная

1,55

Кислота соляная синтетическая

1,16

Кислота фосфорная

1,53

Кожа сухая

0,86

Лакоткань:

шёлковая

0,107

хлопчатобумажная

0,9

Лента изоляционная прорезиненная

1,4

Линолеум

1,15¸1,3

Масло:

машинное “СВ”

0,91

авиационное“МС-14”

0,89

веретенное “АУ”

0,9

Целлулоид технический:

прозрачный

1,35¸1,4

белый

1,53

Эбонит электротехнический

1,25

Замша

0,3¸0,42

Ацетон

0,795

 Таблица 3. Удельные веса некоторых лакокрасочных материалов

Лакокрасочные материалы

Средний вес одного

сухого слоя краски, г/м2

Грунт смешанный №83 (из смеси свинцового и железного сурика)

110

Грунт лаковый жёлтый АЛГ-1

40

Грунт-эмаль лаковая АЛГ-5

40

Шпатлёвка лаковая АМ

80

Эмали пентафтале-вые марки ПФ:

Белая

ПФ-56

150

Синяя ПФ-60

80

Жёлтая ПФ-62

170

Серая

ПФ-64

110

Тёмнозелёная ПФ-65

75

Красная ПФ-65

120

Чёрная ПФ-68

30

Лак электроизоля-ционный БТ-99

25

Лак

изоляционный

№462п

25

Лаки электроизоля-ционные №447, 460

70

Эмали общего

потребления:

Светло-серая

80

Серая

60

Голубая

70

Защитная

50

Белая

105

Чёрная

20

Песочно-жёлтая

100

К оглавлению

Сталь
– деформируемый (ковкий) сплав железа
с углеродом (до 2%) и другими элементами.
Сталь – важнейший материал, применяемый
в большенстве отраслей промышленности.
К стали, в зависимости от применения,
предъявляют разнообразные требования.
Существует большое число марок
сталей,
различающихся по химическому
составу,
структуре, физическим и механическим
свойствам.

Основные
характеристики стали (плотность
стали, модуль упругости и модуль
сдвига стали, коэффициент линейного
расширения и т.д.) приведены на странице»
физические
свойства стали».

По
химическому составу стали

делятся на углеродистые
и легированные.
Углеродистая сталь наряду с железом
и углеродом содержит марганец
(0,1-1,0%), кремний (до 0,4%).

Сталь
содержит также вредные примеси
(фосфор, серу, газы — несвязанный азот
и кислород). Фосфор придает стали
хрупкость (хладноломкость) при низких
температурах, уменьшает пластичность
при нагревании. Сера вызывает
трещиноватость при высоких температурах
(красноломкость)
.

Для
изготовления сварных
конструкций
в основном применяется углеродистая
сталь обыкновенного качества,
соответствующая ГОСТ 380-71. Для придания
стали каких-либо особых свойств –
механических, электрических, магнитных,
коррозионной устойчивости и т.д
. – в
нее вводят так называемые легирующие
элементы, как правило, металлы: хром,
никель, молибден, алюминий и др
. Такие
стали называют легированными
.

Свойства
стали можно изменять, применяя
различные виды обработки: термическую
(закалка, отжиг), химико-термическую
(цементизация, азотирование),
термо-механическую (прокатка, ковка).
При обработке стали для получения
необходимой структуры используют
свойство полиморфизма, присущее стали
так же, как и их основа – железу.
Полиморфизм – способность кристаллической
решетки менять свое строение при
нагреве и охлаждении. Взаимодействие
углерода с двумя модификациями
(видоизменениями) железа — α и γ –
приводит к образованию твердых
растворов
. Избыточный углерод, не
растворяющийся в α-железе, образует
с ним химическое соединение — цементит
Fe3C.
При закалке стали образуется
метастабильная фаза — мартенсит –
пересыщенный твердый раствор углерода
в α-железе. Сталь при этом теряет
пластичность и приобретает высокую
твердость
. Сочетая закалку с последующим
нагревом (отпуском), можно добиться
оптимального сочетания твердости и
пластичности
.

По
назначению стали

делятся на конструкционные,
инструментальные и стали с особыми
свойствами. Конструкционные стали
применяют для изготовления строительных
конструкций,
деталей машин и механизмов, судовых
и вагонных корпусов, паровых котлов.
Инструментальные стали служат для
изготовления резцов, штампов и других
режущих, ударно-штамповых и измерительных
инструментов. К сталям с особыми
свойствами относятся электротехнические,
нержавеющие, кислотостойкие и др
.

По
способу изготовления сталь

бывает мартеновской и кислородно-конверторной
(кипящей, спокойной и полуспокойной).
Кипящую сталь сразу разливают из
ковша в изложницы, она содержит
значительное количество растворенных
газов. Спокойная сталь — это сталь,
выдержанная некоторое время в ковшах
вместе с раскислителями (кремний,
марганец, алюминий), которые соединяясь
с растворенным кислородом, превращаются
в оксиды и выплывают на поверхность
массы стали
. Такая сталь имеет лучший
состав и более однородную структуру,
но дороже кипящей на 10-15%
. Полуспокойная
сталь занимает промежуточное положение
между спокойной и кипящей
.

В
современной металлургии сталь
выплавляют в основном из чугуна и
стального лома. Основные виды агрегатов
для ее выплавки: мартеновская печь,
кислородный конвертер, электропечи.
Наиболее прогрессивным в наши дни
считается кислородно-конвертерный
способ производства стали
. В то же
время развиваются новые, перспективные
способы ее получения: прямое
восстановление стали из руды,
электролиз, электрошлаковый переплав
и т.д. При выплавке стали в сталеплавильную
печь загружают чугун, добавляя к нему
металлические отходы и железный лом,
содержащий оксиды железа, которые
служат источником кислорода
. Выплавку
ведут при возможно более высоких
температурах, чтобы ускорить
расплавление твердых исходных
материалов
. При этом железо, содержащееся
в чугуне, частично окисляется:

2Fe
+ O2
= 2FeO + Q

Образующийся
оксид железа (II) FeO, перемешиваясь с
расплавом, окисляет, кремний, марганец,
фосфор и углерод, входящие в состав
чугуна:

Si
+2FeO = SiO2
+ 2 Fe + Q

Mn +
FeO = MnO + Fe + Q

2P
+ 5FeO = P2O5
+ 5Fe + Q

C +
FeO = CO + Fe – Q

Чтобы
довести до конца окислительные реакции
в расплаве, добавляют так называемые
раскислители – ферромарганец,
ферросилиций, алюминий.

Любому специалисту, имеющему дело с металлом, знакомо понятие «марки стали». Расшифровка маркировки стальных сплавов дает возможность получить представление об их химическом составе и физических характеристиках. Разобраться в данной маркировке, несмотря на ее кажущуюся сложность, достаточно просто – важно только знать, по какому принципу она составляется.

Редкое производство обходится без стали, поэтому разбираться в его марках крайне важно

Обозначают сплав буквами и цифрами, по которым можно точно определить, какие химические элементы в нем содержатся и в каком количестве. Зная это, а также то, как каждый из таких элементов может влиять на готовый сплав, можно с высокой степенью вероятности определить, какие именно технические характеристики свойственны определенной марке стали.

Виды сталей и особенности их маркировки

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, при этом содержание последнего в ней составляет не более 2,14%. Углерод придает сплаву твердость, но при его избытке металл становится слишком хрупким.

Одним из важнейших параметров, по которому стали делят на различные классы, является химический состав. Среди сталей по данному критерию выделяют легированные и углеродистые, последние подразделяются на мало- (углерода до 0,25%), средне- (0,25–0,6%) и высокоуглеродистые (в них содержится больше 0,6% углерода).

Разновидности сталей

Включая в состав стали легирующие элементы, ей можно придать требуемые характеристики. Именно таким образом, комбинируя вид и количественное содержание добавок, получают марки, обладающие улучшенными механическими свойствами, коррозионной устойчивостью, магнитными и электрическими характеристиками. Конечно, улучшать характеристики сталей можно и при помощи термообработки, но легирующие добавки позволяют делать это более эффективно.

По количественному составу легирующих элементов различают низко-, средне- и высоколегированные сплавы. В первых легирующих элементов не более 2,5%, в среднелегированных – 2,5–10%, в высоколегированных – более 10%.

Классификация сталей осуществляется и по их назначению. Так, выделяют инструментальные и конструкционные виды, марки, отличающиеся особыми физическими свойствами. Инструментальные виды используются для производства штамповых, мерительных, а также режущих инструментов, конструкционные – для выпуска продукции, применяемой в строительстве и сфере машиностроения. Из сплавов, отличающихся особыми физическими свойствами (также называемых прецизионными), изготавливают изделия, которые должны обладать особыми характеристиками (магнитными, прочностными и др.).

Классификация сталей по назначению

Стали противопоставляются друг другу и по особым химическим свойствам. К сплавам данной группы относятся нержавеющие, окалиностойкие, жаропрочные и др. Что характерно, нержавеющие стали могут быть коррозионностойкими и нержавеющими пищевыми – это разные категории.

Кроме полезных элементов, сталь включает и вредные примеси, к основным из которых относятся сера и фосфор. В ней также находятся газы в несвязанном состоянии (кислород и азот), что негативно отражается на ее характеристиках.

Если рассматривать основные вредные примеси, то фосфор увеличивает хрупкость сплава, особенно сильно проявляющуюся при низких температурах (так называемая хладноломкость), а сера вызывает появление трещин в металле, нагретом до высокой температуры (красноломкость). Фосфор, ко всему прочему, значительно уменьшает пластичность нагретого металла. По количественному содержанию этих двух элементов выделяют стали обыкновенного качества (не более 0,06–0,07% серы и фосфора), качественные (до 0,035%), высококачественные (до 0,025%) и особовысококачественные (сера – до 0,015%, фосфор – до 0,02%).

Маркировка сталей также указывает на то, в какой степени из их состава удален кислород. По уровню раскисления выделяют стали:

  • спокойного типа, обозначаемые буквосочетанием «СП»;
  • полуспокойные – «ПС»;
  • кипящие – «КП».

О чем говорит маркировка сталей

Расшифровать марку стали довольно просто, необходимо только владеть определенными сведениями. Конструкционные стали, обладающие обыкновенным качеством и не содержащие легирующих элементов, маркируют буквосочетанием «Ст». По цифре, идущей после букв в названии марки, можно определить, сколько в таком сплаве углерода (исчисляется в десятых долях процента). За цифрами могут идти буквы «КП»: по ним становится ясно, что данный сплав не до конца прошел процесс раскисления в печи, соответственно, он относится к категории кипящего. Если название марки не содержит таких букв, то сталь соответствует категории спокойной.

Химический состав углеродистых конструкционных сталей обыкновенного качества

Конструкционная нелегированная сталь, относящаяся к категории качественных, имеет в своем обозначении две цифры, по ним определяют среднее содержание в ней углерода (исчисляется в сотых долях процента).

Прежде чем приступить к рассмотрению марок тех сталей, которые включают легирующие добавки, следует разобраться в том, как данные добавки обозначаются. Маркировка легированных сталей может включать такие буквенные обозначения:

Список используемых легирующих добавок

Обозначение сталей с легирующими элементами

Как сказано выше, классификация сталей с легирующими элементами включает несколько категорий. Маркировка легированных сталей составляется по определенным правилам, знание которых позволяет достаточно просто определить категорию конкретного сплава и основную область его применения. В начальной части названий таких марок находятся цифры (две или одна), показывающие содержание углерода. Две цифры указывают на его среднее содержание в сплаве в сотых долях процента, а одна – в десятых. Есть и стали, не имеющие в начале названия марки цифр. Это означает, что углерод в этих сплавах содержится в пределах 1%.

Пример маркировки легированной стали

Буквы, которые можно увидеть за первыми цифрами названия марки, указывают на то, из чего состоит данный сплав. За буквами, дающими информацию о том или ином элементе в его составе, могут стоять или не стоять цифры. Если цифра есть, то по ней определяется (в целых процентах) среднее содержание указанного буквой элемента в составе сплава, а если цифры нет, значит, данный элемент содержится в пределах от 1 до 1,5%.

В конце маркировки отдельных видов сталей может стоять буква «А». Это говорит о том, что перед нами высококачественная сталь. К таким маркам могут относиться и углеродистые стали, и сплавы с легирующими добавками в своем составе. Согласно классификации, к данной категории сталей причисляются те, в которых сера и фосфор составляют не более 0,03%.

Примеры маркировки сталей различных видов

Определение марки стали и причисление сплава к определенному виду – это задача, которая не должна вызывать никаких проблем у специалиста. Не всегда под рукой есть таблица, в которой дается расшифровка названий марок, но разобраться с этим помогут примеры, которые приведены ниже.

Содержание элементов в распространенных марках стали (нажмите для увеличения)

Конструкционные стали, не содержащие легирующих элементов, обозначаются буквосочетанием «Ст». Цифры, стоящие следом, – это содержание углерода, исчисляемое в сотых долях процента. Несколько иначе маркируются низколегированные конструкционные стали. К примеру, в стали марки 09Г2С 0,09% углерода, а легирующие добавки (марганец, кремний и др.) содержатся в ней в пределах 2,5%. Очень похожие по своей маркировке 10ХСНД и 15ХСНД отличаются разным количеством углерода, а доля каждого легирующего элемента в них составляет не больше 1%. Именно поэтому после букв, обозначающих каждый легирующий элемент в таком сплаве, не стоит никаких цифр.

20Х, 30Х, 40Х и др. – так маркируются конструкционные легированные стали, преобладающим легирующим элементом в них является хром. Цифра в начале такой марки – это содержание углерода в рассматриваемом сплаве, исчисляемое в сотых долях процента. За буквенным обозначением каждого легирующего элемента может быть проставлена цифра, по которой и определяют его количественное содержание в сплаве. Если ее нет, то указанного элемента в стали содержится не больше 1,5%.

Можно рассмотреть пример обозначения хромокремнемарганцевой стали 30ХГСА. Она, согласно маркировке, состоит из углерода (0,3%), марганца, кремния, а также хрома. Каждого из данных элементов в ней содержится в границах 0,8–1,1%.

Как расшифровать маркировку сталей?

Чтобы расшифровка обозначения различных видов сталей не вызывала затруднений, следует хорошо знать, какими они бывают. Отдельные категории сталей имеют особенную маркировку. Их принято обозначать определенными буквами, что позволяет сразу понять и назначение рассматриваемого металла, и его ориентировочный состав. Рассмотрим некоторые из таких марок и разберемся в их обозначении.

Свойства и назначение конструкционных легированных сталей

Конструкционные стали, специально предназначенные для изготовления подшипников, можно узнать по букве «Ш», данная литера ставится в самом начале их маркировки. После нее в названии марки идет буквенное обозначение соответствующих легирующих добавок, а также цифры, по которым узнают количественное содержание этих добавок. Так, в сталях марок ШХ4 и ШХ15, кроме железа с углеродом, содержится хром в количестве 0,4 и 1,5%, соответственно.

Буквой «К», которая стоит после первых цифр в названии марки, сообщающих о количественном содержании углерода, обозначают конструкционные нелегированные стали, используемые для производства сосудов и паровых котлов, работающих под высоким давлением (20К, 22К и др.).

Качественные легированные стали, которые обладают улучшенными литейными свойствами, можно узнать по букве «Л», стоящей в самом конце маркировки (35ХМЛ, 40ХЛ и др.).

Некоторую сложность, если не знать особенностей маркировки, может вызвать расшифровка марок строительной стали. Сплавы данной категории обозначают буквой «С», которую ставят в самом начале. Цифры, следующие за ней, указывают на минимальный предел текучести. В таких марках также используются дополнительные буквенные обозначения:

  • литера Т – термоупрочненный прокат;
  • буква К – сталь, отличающаяся повышенной коррозионной устойчивостью;
  • литера Д – сплав, характеризующийся повышенным содержанием меди (С345Т, С390К и др.).

Нелегированные стали, относящиеся к категории инструментальных, обозначают буквой «У», она проставляется в начале их маркировки. Цифра, идущая за данной буквой, выражает количественное содержание углерода в рассматриваемом сплаве. Стали данной категории могут быть качественными и высококачественными (их можно определить по букве «А», она проставляется в конце названия марки). В их маркировке может содержаться буква «Г», что означает повышенное содержание марганца (У7, У8, У8А, У8ГА и др.).

Инструментальные стали, содержащие легирующие элементы в своем составе, маркируются аналогично с легированными конструкционными (ХВГ, 9ХВГ и др.).

Состав легированных инструментальных сталей (%)

Маркировка тех сталей, которые входят в категорию быстрорежущих, начинается с буквы «Р», за которой идут цифры, указывающие на количественное содержание вольфрама. В остальном марки таких сплавов называются по стандартному принципу: буквы, обозначающие элемент, и, соответственно, цифры, отражающие его количественное содержание. В обозначении таких сталей не указывается хром, так как его стандартное содержание в них составляет около 4%, а также углерод, количество которого пропорционально содержанию ванадия. Если количество ванадия превышает 2,5%, то его буквенное обозначение и количественное содержание проставляют в самом конце маркировки (З9, Р18, Р6М5Ф3 и др.).

Влияние некоторых добавок на свойства стали

По-особому маркируются нелегированные стали, относящиеся к категории электротехнических (их еще часто называют чистым техническим железом). Невысокое электрическое сопротивление таких металлов обеспечивается за счет того, что их состав характеризуется минимальным содержанием углерода – менее 0,04%. В обозначении марок таких сталей нет букв, только цифры: 10880, 20880 и др. Первая цифра указывает на классификацию по типу обработки: горячекатаная или кованная – 1, калиброванная – 2. Вторая цифра связана с категорией коэффициента старения: 0 – ненормируемый, 1 – нормируемый. Третья цифра указывает на группу, к которой данная сталь относится по нормируемой характеристике, принятой за основную. По четвертой и пятой цифрам определяется само значение нормируемой характеристики.

Принципы, по которым осуществляется обозначение стальных сплавов, были разработаны еще в советский период, но и по сей день успешно используются не только в России, но также в странах СНГ. Обладая сведениями о той или иной марке стали, можно не только определять ее химический состав, но и эффективно подбирать металлы с требуемыми характеристиками.

Разбираться в данном вопросе важно как специалистам, разрабатывающим и проектирующим различные конструкции из металла, так и тем, кто часто работает с различными сталями и занимается изготовлением из них деталей разного назначения.

Сталью именуется ковкий, деформируемый сплав железа, некоторого количества углерода (не более 2,14 %), а также незначительного количества других элементов. Именно этот материал широко применяется для изготовления самых разнообразных приборов, инструментов и строительных конструкций. Классификация и применение сталей зависят от многих факторов, которые необходимо разобрать подробнее. Изменяя химический состав этого материала за счет концентрации углерода и привнесения легирующих элементов, можно получать широкий диапазон сталей с абсолютно различными свойствами, что позволяет использовать этот материал во всех отраслях хозяйствования.

Сталь: классификация, применение, маркировка

Прежде всего стоит сказать, что сталь бывает углеродистая и легированная. Это зависит от того, были ли добавлены в сплав специальные легирующие элементы — алюминий, никель, хром, молибден, титан, бор, ванадий, марганец и другие. Все эти добавки применяются для повышения специфических свойств стали, а наилучший результат достигается комплексным легированием.

В общем случае стали классифицируют:

  • по назначению;
  • по качеству;
  • по способу производства;
  • по микроструктуре;
  • по химическому составу.

Химический состав

Как уже было сказано, классификация сталей в зависимости от химсостава разделяет этот материал на две большие группы:

  • легированные;
  • углеродистые.

В свою очередь, каждую из этих групп можно дополнительно разделить на несколько частей. Классификация легированных сталей подразумевает наличие таких видов:

  • низколегированные содержат незначительное количество (до 2,5 %) легирующих добавок;
  • среднелегированные — количество дополнительных элементов не превышает 10 %;
  • высоколегированные характеризуются наличием легирующих элементов в количестве более 10 %.

Можно также разделить и вторую группу. Классификация углеродистых сталей выглядит так:

  • высокоуглеродистые характеризуются содержанием углерода более 0,6 %;
  • среднеуглеродистые содержат от 0,25 до 0,6 % углерода;
  • малоуглеродистые — до 0,25 %.

Микроструктура

В нормализованном состоянии стали бывают:

  • перлитные — характеризуются низким содержанием элементов легирования и имеют после нормализации структуру: перлит, перлит + феррит, перлит + заэвтектоидный карбид;
  • мартенситные — имеют пониженную критическую скорость закалки и достаточно высокое содержание легирующих элементов;
  • аустенитные — повышенное содержание легирующих элементов, под влиянием которых достигается структура: аустенит, аустенит + карбид.

Классификация углеродистых сталей в отожженном состоянии:

  • доэвтектоидная применяется, например, для штампов горячего деформирования;
  • заэвтектоидная имеет структуру, состоящую из перлита и цементита, обычно используется для изготовления инструмента;
  • карбидная (ледебуритная) — например, быстрорежущая сталь;
  • ферритная — нержавеющая, жароупорная, жаропрочная, высокохромистая стали.

Качество и способ производства

Безусловно, качество стали зависит от присутствия в ней вредных примесей в виде серы и фосфора. В зависимости от этого показателя классификация сталей выглядит так:

  • обычные — серы (S) до 0,06 %, фосфора (P) до 0,07 %;
  • качественные — серы до 0,04 %, а фосфора до 0,035 %;
  • высококачественные — те же показатели уменьшены до 0,025 %;
  • особовысококачественные — менее 0,015 % серы и до 0,025 % фосфора.

Способ изготовления стали предопределяет ее строение, состав и свойства. Так, рядовая сталь (обычная) чаще всего выплавляется в мартене или томасовских и бессемеровских конвертерах, после чего формируется в довольно крупные слитки. Такая сталь имеет повышенное количество неметаллических добавок. Высококачественные стали изготавливают более совершенными методами, например в электропечи, а особовысококачественные дополнительно очищаются от оксидов и сульфидов при помощи ЭШП — электрошлаковой переплавки. Такие стали изготавливаются исключительно легированными.

Раскисление

Также существует классификация сталей в зависимости от степени раскисления, то есть от того, какое количество кислорода было удалено в процессе изготовления. Исходя из этого параметра, стали бывают:

  • кипящие — мало раскисленные, насыщенные кислородом;
  • спокойные — совершенно раскисленные;
  • полуспокойные — стали, в которых кислород удален частично.

Для раскисления малоуглеродистых сталей применяют алюминий, марганец и кремний. Кипящую сталь обычно раскисляют при помощи ферромарганца в полуспокойную, кроме этого, добавляют небольшое количество ферросилиция, а спокойную, кроме предыдущих компонентов, обрабатывают алюминием и силикомарганцем.

Что означает маркировка стали?

Как ни странно, но классификация марок стали довольно разнообразна, и единой мировой системы не существует. В ряде стран, в том числе и в России, принята буквенно-численная маркировка.

Качественные углеродистые стали обозначаются двузначным числом, которое указывает на количественное содержание углерода (в сотых %). Углеродистые стали маркируются литерой «У» и числом, выражающим количество углерода (в десятых %) — У9, У12 и т. д.

Буквы используются также и для обозначения основного элемента легирования, например: «П» — фосфор, «А» — азот, «T» — титан, «Б» — ниобий, «Г» — марганец, «Ю» — алюминий, «Д» — медь, «M» — молибден, «P» — бор, «К» — кобальт, «В» — вольфрам, «E» — селен, «H» — никель, «С» — кремний, «X» — хром, «Ц» — цирконий. Цифра, стоящая за буквой, характеризует количество соответствующего элемента, а та, что находится в самом начале, указывает на содержание углерода (в сотых %). Если количество последнего превышает или равно 1 %, то первоначальная цифра может не указываться вовсе.

Литера «А», стоящая в конце марки, указывает на принадлежность ее к высококачественным. Та же буква, находящаяся в середине, сообщает, что сталь легирована азотом. Если же она стоит вначале, то это говорит о том, что перед вами автоматная сталь, обладающая повышенной обрабатываемостью. Особо высококачественная сталь маркируется буквой «Ш», добавленной в конце и написанной через дефис. Марки, не содержащие букв «А» или «Ш», являются качественными.

Также существуют определенные группы сталей, дополнительно маркирующиеся буквами:

  • «Е» — магнитные;
  • «Э» — электротехнические;
  • «Р» — быстрорежущие;
  • «Ш» — шарикоподшипниковые.

Конечно, существует еще достаточно тонкостей, однако можно сказать, что российская маркировка довольно проста и понятна, в то время как обозначения, принятые в других странах, гораздо сложнее.

Не менее интересна классификация сталей по назначению, поговорим о ней подробнее.

Конструкционные стали

  • Строительные — низколегированные, а также обычного качества, обладающие хорошей свариваемостью.
  • Для холодной штамповки — листовой прокат из низкоуглеродистых марок нормального качества.
  • Цементируемые — малоуглеродистые и некоторые легированные стали, применяемые для изготовления деталей, испытывающих динамические нагрузки и работающих с поверхностным износом.
  • Улучшаемые подвергаются термообработке (закалке и высокому отпуску). Это среднеуглеродистые, хромовые, хромоникелевые, хромоникельмолибденовые, хромокремниемарганцевые, хромистые стали с бором.
  • Высокопрочные — стали, у которых при помощи термообработки и особого состава достигнут двойной предел прочности по сравнению с обычными конструкционными аналогами.
  • Рессорно-пружинные могут длительное время сохранять упругость, достаточное сопротивление усталости и разрушению; к ним относят стали, легированные хромом, бором, кремнием, ванадием и марганцем.
  • Шарикоподшипниковые характеризуются высокой износоустойчивостью, прочностью и выносливостью, что достигается при помощи высокого (до 1 %) содержания углерода и включения хрома.
  • Автоматные применяются для производства массовых деталей, обрабатываемых при помощи станков-автоматов (болты, винты, шайбы, гайки и т. д.); для облегчения обработки в такие стали дополнительно вводится сера, свинец, теллур и селен, что приводит к получению ломкой короткой стружки и снижает трение.
  • Коррозионно-стойкие — высокохромистые стали с содержанием никеля; чем больше в них хрома, тем более выражена стойкость к коррозии, при этом содержание углерода должно быть минимальным.
  • Износостойкие используются в местах абразивного трения, ударов и высокого давления, например ковш экскаватора либо гусеницы трактора.

Инструментальные стали

Классификация сталей инструментального назначения также может быть представлена несколькими пунктами:

  • для режущих инструментов применяются углеродистые, легированные и быстрорежущие стали;
  • для измерительных инструментов материал должен, прежде всего, обладать постоянством размеров, шлифоваться, иметь достаточную твердость и износостойкость; для получения таких характеристик инструментальную сталь часто подвергают закалке и цементизации;
  • штамповые стали должны обладать достаточной износостойкостью, твердостью, теплостойкостью и прокаливаемостью; эту группу также можно дополнительно разделить на стали для холодной, горячей штамповки и валковые стали.

Стали с особенными химическими и физическими свойствами

Кроме всех вышеперечисленных, существуют также марки сталей с особыми свойствами:

  • электротехническая сталь — сплав железа и кремния, иногда легированный алюминием; применяется при производстве магнитопроводов разнообразного электротехнического оборудования;
  • суперинвар — сплав железа, никеля и кобальта, применяемый при изготовлении высокоточного оборудования;
  • жаростойкая — обладает повышенной стойкостью против разрушения при температурах от 900 °C, легируется алюминием, кремнием, никелем;
  • жаропрочная — применяется для изготовления деталей газотурбинных установок, такие стали призваны работать в нагруженном состоянии при высокой температуре в течение некоторого времени.