- •1.Общие сведения об углеродистых сталях и диаграмма состояния Fe - Fe3c
- •2.Сплавы на основе железа и их классификация
- •3. Общие принципы маркировки легированных сталей.
- •4.Конструкционные стали
- •4.1 Углеродистые стали обыкновенного качества
- •4.2 Углеродистые качественные стали
- •4.3 Углеродистые инструментальные стали
- •4.3.1 Быстрорежущие стали
- •5.2.1 Конструкция и работа мартеновской печи
- •6.Влияние углерода
- •7.Водород в стали
- •7.1 Растворимость, диффузия и способность к проникновению водорода в сплавах железа и в стали
- •7.2 Влияние поглощения водорода на механические свойства.
- •7.2 Водород как легирующий элемент
- •7.4 Водород как причина некоторых пороков стали
- •7.5 Влияние водорода при выплавке и обработке стали
- •8. Азот в стали
- •8.1 Общие сведения
- •8.2 Система железо - азот
- •8.4 Влияние азота на свойства стали
- •8.5 Азот как легирующий элемент
- •8.6 Повышение поверхностной твердости путем азотирования
- •8.7 Азотируемые стали в технике
- •8.8 Свойства азотированного слоя
- •8.9 Применение азотирования
- •8.10 Цианирование
- •8.11 Влияние азота при выплавке и обработке стали
- •9. Кислород в стали
- •9.1 Система железо — кислород
- •9.2 Влияние кислорода на свойства стали
- •10. Влияние постоянных примесей на свойства сталей
- •11.3 Борирование сталей
2.Сплавы на основе железа и их классификация
В настоящее время нет единой классификации сталей. Существует много признаков, по которым классифицируют стали, но зачастую и они не могут быть однозначными для большого числа марок сталей.
По химическому составу стали и сплавы черных металлов условно подразделяются на:
1.Углеродистые (нелегированные) стали;
2.Низколегированные стали;
3.Легированные стали;
4.Высоколегированные стали;
5.Сплавы на основе железа.
Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. Их количество в этих сталях должно быть в пределах, регламентированных для примесей соответствующими ГОСТами. По концентрации углерода стали подразделяются на:
1.Низкоуглеродистые (<0,25 % С);
2.Среднеуглеродистые (0,25 - 0,6 % С);
3.Высокоуглеродистые (>0,6 % С).
В низколегированных сталях суммарное содержание легирующих элементов должно быть не более 2,5 % (кроме углерода), в легированных - от 2,5 до 10 %, в высоколегированных - более 10 % при содержании железа не менее 45 %.
Сплавы на основе железа содержат железа менее 45 %, но его количество больше, чем любого другого легирующего элемента.
В зависимости от наличия тех или иных легирующих элементов стали называют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми, никелевыми, а также хромоникелевыми, хромомарганцовистыми, никельмолибденовыми, хромоникельмолибденовыми, хромокремнистыми, хромованадиевыми, хромомолибденованадиевыми, хромокремнемарганцовоникелевыми и т.п.
По назначению специальные стали подразделяются на:
1.Конструкционные;
2.Инструментальные;
3.Стали с особыми свойствами (к ним относятся стали, обладающие каким-нибудь резко выраженным свойством: нержавеющие, жаропрочные и теплоустойчивые, износоустойчивые, с особенностями теплового расширения, с особыми магнитными и электрическими свойствами и т.д.).
Конструкционной сталью называется сталь, применяемая для изготовления различных деталей машин, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве и обладающая определенными механическими физическими и химическими свойствами. Конструкционная сталь, как правило, у потребителя подвергается термообработке, поэтому конструкционные стали подразделяют на :
1.Цементуемые (подвергаемые цементации) ;
2.Улучшаемые (подвергаемые закалке и отпуску, практически не обязательно высокому) ;
3.Строительные (близкие по составу к конструкционным сталям, но не предназначенные для термической обработки у потребителя объединяются в эту группу, название следует из того, что применение эта группа находит в основном в строительстве).
Инструментальной сталью называется сталь, применяемая для
обработки материалов резанием или давлением и обладающая высокой. твердостью, прочностью, износостойкостью и рядом других свойств.
Инструментальные стали условно подразделяются следующие четыре категории:
1.Углеродистые;
2.Легированные;
3.Штамповые;
4.Быстрорежущие.
Внутри указанной классификации существуют более узкие подразделения сталей как по назначению, так и по свойствам.
Классификация сталей по структуре в значительной степени условна.
По структуре сталей в равновесном состоянии (т.н. классификация по Обергофферу) их делят на:
1.Доэвтектоидные;
2.Эвтектоидные;
3.Заэвтектоидные.
Доэвтектоидные стали имеют в структуре избыточный феррит, эвтектоидные стали имеют перлитную структуру, заэвтектоидные стали имеют в структуре избыточные (вторичные) карбиды.
Также стали классифицируют по структуре после охлаждения на воздухе (классификация по Гийе) на:
1.Перлитные;
2.Мартенситные;
3.Аустенитные.
Стали первого класса характеризуются относительно малым содержанием легирующих элементов, второго класса – более значительным и, наконец третьего класса – высоким содержанием легирующих элементов.
По качеству стали подразделяются на:
1.Стали обыкновенно качества;
2.Качественные;
3.Высококачественные;
4.Особо высококачественные.
Главными качественными признаками стали являются более жесткие требования по химическому составу и прежде всего по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера. Ниже приведено предельное содержание фосфора и серы, % (не более), в сталях разной категории качества (таблица 2).
Категория обыкновенного качества может относиться только к углеродистым сталям. Все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.
Таблица 2 - Содержание вредных примесей в сталях разного качества [3]
Категория качества стали |
Р,% |
S,% |
Обыкновенного качества |
0,040 |
0,050 |
Качественная |
0,035 |
0,035 |
Высококачественная |
0,025 |
0,025 |
Особо высококачественная |
0,025 |
0,015 |
По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируются на:
1.Спокойные;
2.Полуспокойные;
3.Кипящие.
Спокойные стали раскисляются марганцем, кремнием и алюминием. Они содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделения. Кипящие стали раскисляются только марганцем. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании удаляется в виде СО. Кипящие стали дешевы, их производят низкоуглеродистыми и практически без кремния, но с повышенным количеством газообразных примесей. Полуспокойные стали по степени раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими. [3]