Теоретическая часть

1.Классификация и правила маркировки железо-углеродистых сплавов Основные определения и понятия

Сплавы металлические – макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами (металлическим состоянием).

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,1 %) и другими химическими элементами.

Легирующие элементы — химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.

Основными легирующими элементами в сталях являются Mn, Si, Сг, Ni, Mo, W, Со, Сu, Ti, Zr, Nb, A1, В. В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также Р, N, Se, Pb и др. Перечисленные элементы, а также Н, О, Sn, Sb, Bi могут быть и примесями в стали. Содержание легирующих элементов может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.

Такие легирующие элементы, как V, Nb, Ti, Zr, В, редко земельные металлы могут оказывать существенное влияние на структуру и свойства стали при их содержании в стали в десятых и сотых долях процента. Иногда такие стали называют микролегированными.

Примесями называют химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе ее производства как технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов. Их содержание обычно ограничивается следующими пределами: Мn < 0,8 %, Si < 0,4 %, Сг < 0,3 %, Ni < 0,3 %, Сu < 0,3 %, Мо < 0,1 %, W < 0,2 %, Р < 0,025-0,04 %, S < 0,015-0,05 %. В литейных марках в качестве примесей может содержаться до 0,9 % Мn, до 0,5 % Si, до 0,06 % S и до 0,08 % Р.

Отнесение химических элементов к примесям или легирующим элементам зависит от их количества и роли в стали.

Углеродистые стали — это сплавы на основе железа, в химический состав которых кроме железа входят только примеси.

Легированные стали — это сплавы на основе железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства. В легированных сталях содержание отдельных элементов больше, чем этих же элементов в виде примесей.

1.1.Классификация сталей

Стали обычно классифицируют по наиболее общим признакам.

По химическому составу стали и сплавы черных металлов условно подразделяют на углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, легированные, высоколегированные, сплавы на основе железа.

Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. 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 в них железа не менее 45 %. Сплавы на основе железа содержат железа менее 45%, но его количество больше, чем любого другого элемента.

В зависимости от количества легирующих элементов стали называют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми, никелевыми либо хромо-никелевыми, хромомарганцовистыми и т.д.

По назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. Внутри классификации, существуют более узкие подразделения сталей как по назначению, так и по свойствам.

По структуре классификация в значительной степени условна.

В равновесном состоянии стали подразделяют на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

После охлаждения на воздухе образцов небольшого сечения с температуры приблизительно 900 ºС стали подразделяют на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустенитные.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества; качественные, высококачественные и особо высококачественные. Главными признаками по качеству стали являются более жесткие требования по химическому составу и, прежде всего, по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера. Содержание фосфора и серы в сталях разной категории качества следующее:

Категория обыкновенного качества относится только к углеродистым сталям, все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.

Таблица 1

Классификация сталей по качеству

Категория качества	Обыкновенная	Качественная	Высококачественная	Особо высококачественная
Р, %, не более	0,040	0,035	0,025	0,015
S, %, не более	0,050	0,035	0,025	0,015