1.2 Характеристика і класифікація вуглецевих та легованих сталей

Всі метали поділяються на дві великі групи: чорні і кольорові.

Чорні метали - це сполуки елемента заліза з вуглецем та іншими домішками: марганцем, кремнієм, фосфором, сіркою тощо.

Сплав заліза з вуглецем, вміст якого не перевищує 2%, називають сталлю, а понад 2% до 4,27% - чавуном.

Чавун в розплавленому стані текучий, тому добре заповнює ливарні форми і на виробництві широко використовується для виготовлення деталей.

Є сірий чавун (СЧ), білий (БЧ), ковкий (КЧ), високоміцний (ВЧ), жаростійкий (ЖЧХ, ЖЧС, ЖЧЮ тощо), жароміцний та стійкий проти корозії (ЧН), антифрикційний (АЧС). При маркуванні після букв стоять цифри, які означають міцність чавуну або ж вміст окремих елементів. Наприклад: СЧ20, ВЧ40, КЧ38.

З сірого чавуну виготовляють більшість деталей, що не несуть ударного навантаження (станини, кронштейни тощо), через те що він крихкий і погано працює на розтяг і згин.

Білий чавун утворюється, якщо розплавлений сірий чавун виливати у металеві форми, які швидко охолоджуються. Цей чавун має білий колір, дуже міцний на стирання, але він крихкий і не обробляється різальним інструментом.

Ковкий чавун одержують, якщо виливки з білого чавуну витримати деякий час в печах при високій температурі. Після охолодження такі деталі можна згинати на невеликий кут. Наприклад, зігнуті пальці різальних апаратів, косарок, жаток можна вирівняти ударами молотка.

З високоміцного чавуну виготовляють більш відповідальні деталі (колінчасті вали автомобілів), з чавуну ЧН - випускні колектори двигунів, гільзи циліндрів тощо. Антифрикційний чавун використовують для виготовлення втулок тертя замість бронзи та інших кольорових металів.

Сталь - істотно змінює свої властивості залежно від вмісту вуглецю, технології виготовлення та вмісту домішок.

Вуглецеві сталі звичайної якості позначаються буквами Ст та цілими цифрами, наприклад СтЗ, Ст4, які вказують номер цієї марки згідно ГОСТу. Якісні вуглецеві сталі позначаються Сталь 50, Сталь 70 тощо. Тут цифри вказують вміст вуглецю в сотих долях процента. Так ще позначають і автоматні сталі, лише починають з букви А, наприклад А12. Ці сталі добре обробляються і частіше всього на верстатах-автоматах. Подібно позначаються і вуглецеві інструментальні сталі, лише перша буква у них У, наприклад У8, У12А, лише цифри в цьому випадку вказують вміст вуглецю в десятих долях процента, а буква А говорить, що сталь – підвищеної якості.

Якісні леговані сталі з домішками марганцю (Г), молібдену (М), хрому (X), вольфраму (В), нікелю (Н), кобальту (К), алюмінію (Ю), кремнію (С) та інші називаються легованими. Якщо в кінці марки стоїть буква А (якісна, щодо вмісту шкідливих домішок), то сталь має зменшену кількість сірки та фосфору, а якщо стоїть Ц, то така сталь цементується (поверхневе зміцнення). В марці сталі вміст легуючого елемента в % вказується цифрою, що стоїть після його умовного позначення. Якщо вміст не перевищує 1% , то цифра не ставиться взагалі. Наприклад: сталь 18Х2Н4ВА містить 0,18% вуглецю, 2% - хрому, 4% - нікелю і до 1 % вольфраму. Така сталь якісна і містить менше шкідливих домішок.

Швидкоріжучі леговані сталі позначаються першою буквою Р, після якої вказують процентний вміст вольфраму, а далі легуючі елементи, як у звичайних сталях. Буква П в кінці позначає підвищену міцність сталі, яка була одержана методом порошкової металургії. Наприклад Р18, Р6М5. Електротехнічні сталі - буквою Э, наприклад Э1100.

Із сталі Ст 2, Ст 3 виготовляють кутники, швелери, дріт, прутки; із сталі 40 - вали машин, з сталі 45 - деталі підвищеної міцності; сталь 65Г - стійка проти стирання, має пружні властивості; із сталі марки П і Н - виготовляють пружини холодним способом, а зі сталі 60СЗА (кремниста) з наступною термообробкою - пружини та ресори.

Марку сталі та її якість на промислових підприємствах визначають спектрографічним шляхом та пробами на твердість.

Для більш повного та детального розуміння цього питання прочитайте матеріали 3 (стр.47-89), 4 (стр.195-242), 5 (стр.130-155, 198-214), 6 (стр.41-62), 7 (78-103) література