Введение в углеродистую сталь и её классификация

Классификация углеродистой стали

1. По массовой доле углерода: низкоуглеродистая сталь (C: ≤0,25 %), среднеуглеродистая сталь (C: 0,25 % < C < 0,6 %), высокоуглеродистая сталь (C: >0,6 %)

Чем выше содержание углерода, тем выше твёрдость и прочность, но пластичность снижается.

2. По качеству стали (главным образом по содержанию примесей — серы и фосфора): обычная углеродистая сталь (S < 0,055 %, P < 0,045 %), высококачественная углеродистая сталь (S < 0,040 %, P < 0,040 %), особовысококачественная углеродистая сталь (S < 0,030 %, P < 0,035 %)

3. По назначению: углеродистая конструкционная сталь — в основном используется для мостов, судов, строительных элементов, машин; углеродистая инструментальная сталь — в основном применяется для изготовления ножей, штампов, измерительного инструмента и т.д.

Марки углеродистой стали и их применение

Обычная углеродистая конструкционная сталь: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 и др. Цифры обозначают минимальный предел текучести. Стали Q195, Q215, Q235 обладают хорошей пластичностью и могут прокатываться в листовую сталь, арматурную сталь, стальные трубы и т.д. Стали Q255 и Q275 могут прокатываться в фасонный прокат, листовую сталь и т.д.

Качественная углеродистая конструкционная сталь: марка стали указывает среднюю массовую долю углерода в десятитысячных долях, например 20#, 45# и т.д. Марка 20# означает содержание углерода: 0,20 % (20/10 000).

В основном применяется для изготовления различных деталей машин.

Углеродистая инструментальная сталь: Марка стали указывает среднюю массовую долю углерода и начинается с буквы T, например T9, T12 и т.д. Марка T9 означает содержание углерода: 0,9 % (9 частей на тысячу).

В основном применяется для изготовления различных режущих инструментов, измерительного инструмента, штампов и т.д.

Литая сталь: Марка литой стали обозначается префиксом «ZG» перед числом, а число указывает среднюю массовую долю углерода в стали (выраженную в десятитысячных долях). Например, ZG25 означает содержание углерода: 0,25 %.

Применение: В основном применяется для изготовления деталей сложной формы, требующих определённой прочности, пластичности и ударной вязкости, например, зубчатых колёс, муфт и т.д.

Традиционная термическая обработка углеродистой стали

отжиг

Сталь нагревают до соответствующей температуры, выдерживают при этой температуре в течение определённого времени, а затем медленно охлаждают (охлаждение вместе с печью), чтобы получить структуру, близкую к равновесному состоянию.

Полный отжиг, изотермический отжиг, сфероидизирующий отжиг, диффузионный отжиг, отжиг для снятия остаточных напряжений

Нормализация

Процесс термической обработки заключается в нагреве стальных деталей до температуры на 30–50 °C выше точек AC3 и Acm, выдержке при этой температуре в течение необходимого времени и последующем охлаждении на воздухе для получения структуры, подобной перлиту.

Закалка

Термическая обработка, при которой стальные детали нагревают до аустенизации, а затем быстро охлаждают для превращения структуры в мартенсит. Морфология образовавшегося мартенсита тесно связана с химическим составом стали, размером исходных аустенитных зёрен и условиями его образования. Чем меньше размер аустенитных зёрен, тем тоньше мартенсит.

Отпуск

После закалки стальных деталей для устранения внутренних напряжений и получения требуемых свойств их нагревают до определённой температуры ниже Ac1, выдерживают при этой температуре в течение заданного времени, а затем охлаждают до комнатной температуры.

легированная сталь

Сталь, полученная добавлением одного или нескольких легирующих элементов в углеродистую сталь.

Классификация легированных сталей

По содержанию легирующих элементов: низколегированная сталь (общая массовая доля менее 5 %), среднелегированная сталь (общая массовая доля 5–10 %), высоколегированная сталь (общая массовая доля более 10 %)

По типам основных легирующих элементов: хромистая сталь, хромоникелевая сталь, сталь, кремнемарганцевая сталь и др.

По назначению: конструкционная сталь, инструментальная сталь, сталь специальных свойств.

Нержавеющая сталь

Тип стали, обладающей высокой коррозионной стойкостью в атмосфере и в общих коррозионных средах.

Область применения: в основном используется для изготовления деталей или конструкционных элементов, работающих в различных коррозионных средах и требующих высокой коррозионной стойкости. Широко применяется в нефтедобывающей и нефтехимической промышленности, атомной энергетике, освоении океана, оборонной промышленности, а также в некоторых передовых областях науки и технологий.