Вступ до вуглецевої сталі та її класифікація

Класифікація вуглецевої сталі

1. За масовою часткою вуглецю: низьковуглецева сталь (C: ≤0,25 %), середньовуглецева сталь (0,25 % < C < 0,6 %), високовуглецева сталь (C > 0,6 %)

Чим вищий вміст вуглецю, тим більші твердість і міцність, але пластичність знижується.

2. За якістю сталі (переважно за вмістом домішок — сірки та фосфору): звичайна вуглецева сталь (S < 0,055 %, P < 0,045 %), високоякісна вуглецева сталь (S < 0,040 %, P < 0,040 %), просунута високоякісна вуглецева сталь (S < 0,030 %, P < 0,035 %)

3. За призначенням: вуглецева конструкційна сталь: в основному використовується для мостів, суден, будівельних елементів, механічних деталей; вуглецева інструментальна сталь: в основному використовується для ножів, форм, вимірювальних інструментів тощо.

Марки вуглецевої сталі та їх застосування

Звичайна вуглецева конструкційна сталь: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275 тощо. Цифри вказують мінімальну границю текучості. Сталі Q195, Q215, Q235 мають добру пластичність і можуть бути прокатані у вигляді сталевих листів, арматурної сталі, сталевих труб тощо. Сталі Q255, Q275 можуть бути прокатані у вигляді профільної сталі, сталевих листів тощо.

Якісна вуглецева конструкційна сталь: марка сталі вказує середню масову частку вуглецю в десятитисячних частках, наприклад 20#, 45# тощо. 20# означає вміст C: 0,20 % (20/10 000).

В основному використовується для виготовлення різних деталей машин.

Вуглецева інструментальна сталь: Марка сталі вказує середню масову частку вуглецю й позначається літерою T, наприклад T9, T12 тощо. T9 означає вміст C: 0,9 % (9 частин на тисячу).

В основному використовується для виготовлення різних різальних інструментів, вимірювальних інструментів, форм тощо.

Литий сталь: Марка литої сталі починається з позначення ZG перед цифрами, а цифри вказують середню масову частку вуглецю у сталі (виражену в десятитисячних частках). Наприклад, ZG25 означає вміст C: 0,25 %.

Застосування: Її використовують переважно для виготовлення деталей складної форми, які вимагають певної міцності, пластичності та ударної в’язкості, наприклад, зубчастих коліс, муфт тощо.

Звичайна термічна обробка вуглецевої сталі

відпал

Сталь нагрівають до відповідної температури, витримують протягом певного часу, а потім повільно охолоджують (охолодження у печі), щоб отримати термічну обробку, близьку до стану рівноваги структури.

Повний відпал, ізотермічний відпал, сфероїдизуючий відпал, дифузійний відпал, відпал зняття напружень

Нормалізація

Термічна обробка полягає у нагріванні сталевих деталей до температури на 30–50 °C вище AC3 та Acm, витримці протягом відповідного часу й подальшому охолодженні на повітрі для отримання перлітної структури.

Закалка

Термічний процес обробки, під час якого сталеві деталі нагрівають до аустенітизації, а потім швидко охолоджують, щоб перетворити структуру на мартенсит. Морфологія утвореного мартенситу тісно пов’язана з хімічним складом сталі, розміром вихідних аустенітних зерен і умовами його утворення. Чим менші аустенітні зерна, тим дрібніший мартенсит.

Відпускання

Після загартування сталевих деталей для зняття внутрішніх напружень і отримання необхідних властивостей їх нагрівають до певної температури нижче AC1, витримують протягом певного часу, а потім охолоджують до кімнатної температури.

легована сталь

Сталь, у яку до вуглецевої сталі додають один або кілька легуючих елементів, називається легованою сталью.

Класифікація легованих сталей

За кількістю легуючих елементів: низьколегована сталь (загальна масова частка менше 5 %), середньолегована сталь (загальна масова частка 5–10 %), високолегована сталь (загальна масова частка більше 10 %)

Залежно від типів основних легуючих елементів: хромиста сталь, хромонікелева сталь, сталь, кремнієво-манганова сталь тощо.

За призначенням: конструкційна сталь, інструментальна сталь, сталь спеціальних властивостей.

Нержавіюча сталь

Тип сталі, яка має високу стійкість до корозії в атмосфері та загальних корозійних середовищах.

Застосування: в основному використовується для виготовлення деталей або конструкційних елементів, що працюють у різних корозійних середовищах і мають високу корозійну стійкість. Широко застосовується в нафтогазовій, хімічній промисловості, атомній енергетиці, освоєнні океану, оборонній галузі та деяких передових галузях науки й технологій.