Классификация углеродистых сталей: Классификация углеродистых сталей: маркировка, марки, применение

Классификация углеродистых сталей по качеству и степени раскисления Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ ПО КАЧЕСТВУ И СТЕПЕНИ РАСКИСЛЕНИЯ Кутузова А.В.

Кутузова Анна Владиславовна — студент, кафедра физики металлов и материаловедения, Тульский государственный университет, г. Тула

Аннотация: в статье приведена классификация углеродистых сталей по качеству и степени раскисления.

Ключевые слова: сталь, углеродистые стали, качество, классификация, фосфор, сера.

УДК 669

Металлургическое качество сталей определяется по процентному содержанию вредных примесей (сера и фосфор) в сплаве (рис. 1), по способы выплавки, по однородности структуры и химического состава [1, 2], и подразделяются на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Рис. 1. Классификация сталей по качеству

Сплавы железа и углерода обыкновенного качества, имеют относительно низкую стоимость, но уступают по прочностным и другим характеристикам сталям более высокого качества. Такой материал имеет большое процентное содержание неметаллических включений, а также высокую степень структурной неоднородности.

Стали качественные (как и обыкновенные) производят в конвертерах или в мартеновских печах, однако используются особые требования к шихте, ее составу, а также процессам разливки.

Высококачественные изготавливаются в электропечах, а особо высококачественные — в электропечах с ЭШП.

Чем ниже процентное содержание серы и фосфора в полученных слитках после их разливки и затвердевания, тем выше их механические свойства [3].

Классификация по степени раскисления представлена на рисунке 2.

Рис. 2. Классификация сталей по степени раскисления

Раскисление — процесс удаления кислорода из сплавов железа с углеродом в жидком агрегатном состоянии.

СП раскисляют такими химическими элементами как: Mn, Al и Si в плавильной печи. Они затвердевают спокойно, без выделения газа, с формированием усадочной раковины.

КП раскисляют Mn. В таких сплавах содержится большая процентная доля кислорода, который в процессе затвердевания вступает в химическую реакцию с углеродом, в результате чего кислород выделяется в виде пузырей.

ПС стали по степени раскисления находятся между СП и КП. Неоднородность по составу и включениям в ПС углеродистой стали меньше, чем в кипящей, и приближается к СП.

Выбор материала для изготовления той или иной продукции по качественному признаку и по степени раскисления должны быть обусловлены требуемыми механическими характеристика готового изделия, назначению, серийностью производства и финансо-экономическими показателями, и для каждого отдельного случая подбирается подходящая марка.

Список литературы

1. Парусов В.В., Вилипп А.И., Сычков А.Б. Влияние примесных элементов на качество углеродистой стали // Сталь, 2002. № 12. С. 53-55.

2. Пачурин Г.В., Филиппов А.А., Кузьмин Н.А. Влияние химического состава и структуры стали на качество проката для изготовления болтов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2014. № 8. С. 87-92.

3. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. Учебник. 2-е изд., доп. и перераб. изд. М.: Металлургия, 1980. 320 с.

Классификация углеродистых сталей

Содержание:

Классификация углеродистых сталей

• Классификация углеродистой стали Железо-это углеродистый сплав-сталь и чугун — это основа важнейших конструкционных материалов. Сталь является основным металлическим материалом, широко используемым для изготовления механических деталей, самолетов, приборов, различных инструментов и строительных конструкций. Широкое применение стали обусловлено комплексом механических, физических, химических и технических характеристик. Экстенсивные методы производства стали были найдены в середине XIX века.

В то же время уже были проведены первые металлургические исследования железа и его сплавов. Сталь сочетает в себе высокую жесткость с достаточной статической и циклической прочностью. Эти параметры могут быть изменены в широком диапазоне путем изменения концентрации углерода, легирующих элементов и методов термической и химико-термической обработки.

Изменяя химический состав, можно получать стали с различными свойствами и использовать их во многих областях машиностроения и народного хозяйства.

Людмила Фирмаль

Углеродистая сталь классифицируется по структуре содержания углерода, назначению, качеству, степени раскисления и равновесному состоянию. По содержанию Углерода Сталь делится на низкоуглеродистую (<0,3% с), среднеуглеродистую (0,3–0,7% С) и высокоуглеродистую (>0,7% с). По назначению сталь классифицируется на конструкционную и приборную. Конструкционная сталь представляет собой наиболее обширную группу, которая направлена на изготовление строительных конструкций, механических деталей и оборудования.

Эти стальные материалы, такие как цементированный карбид, улучшены высокой прочностью, а большие средства синхротронного излучения пружинят. Инструментальная сталь подразделяется на сталь для резки, измерительные инструменты, холодные и горячие штампы (до 200 ° С) деформации. Что касается качества стали, то она делится на обычную, качественную и качественную.

• Под качеством стали понимается совокупность характеристик, которые определяются металлургическим процессом ее изготовления. Однородность химического состава, структуры и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей—серы и фосфора.- 76.3 4.4 диаграмма состояний железо легирующий элемент с открытой U района Они служат основными показателями для разделения стали по качеству.

Обычная качественная сталь содержит до 0,06% S и 0,07% P, качественная-0,04% S и не более 0,0335%P, высококачественная-0,025% S и 0,025% R. обычная качественная сталь-углерод. По степени раскисления и упрочняющим свойствам сталь подразделяют на легкую, полутяжелую и кипящую. Раскисление-это процесс удаления кислорода из жидкого металла для предотвращения хрупкого разрушения стали при термической деформации. Подчиненная сталь сделана из раскисляет, марганца, кремния и алюминия. Они содержат мало кислорода и тихо затвердевают без подачи газа.

Кипящая сталь раскисляется марганцем. Людмила Фирмаль

Перед литьем они имеют повышенное содержание кислорода, который при затвердевании частично взаимодействует с углеродом и удаляется в виде со. Выпуск пены CO создает впечатление кипящей стали, поэтому название связано. Кипящая сталь очень дешевая, низкоуглеродистая и практически не содержит кремния (Si<0,07%), но увеличивает количество газовых примесей. Раскисленная полу-охлаженная Сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей. Легированная сталь производится мягко, углеродистая сталь нежная, полужесткая и кипящая. По структуре равновесного состояния сталь является 1)соэвтектоидной с ферритом и перлитом;2)соэвтектоидной, структура которой состоит из перлита;3) трансформаторной соэвтектоидной, перлитовой и перлитовой.

Смотрите также:

Методические указания по материаловедению

Марки стали – виды и классификация сталей по ГОСТ

Сталь представляет собой сплав, основными элементами которого являются железо и углерод.Его массовая доля теоретически не превышает 2,14% (на практике – не более 1,5%). В состав также входят постоянные и случайные примеси, оказывающие различное влияние на качество материала (сера, фосфор, марганец, кремний), могут добавляться другие элементы.

Сталь производят переработкой передельного чугуна и лома. Во время этого процесса снижается содержание углерода и ненужных примесей, вводятся необходимые дополнительные компоненты, обеспечивающие требуемые свойства материала.

Виды сталей и их классификация

Черная металлургия производит множество видов стали с различными характеристиками, материалы классифицируют по способу производства,химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления, структуре.

По способу производства

Свойства стального сплава во многом зависят от технологии изготовления. Традиционный способ переплавки передельного чугуна и лома – ведение процесса в мартеновских печах, основными недостатками которых были длительность плавки и значительные выбросы в атмосферу вредных веществ. Постепенно мартены заменялись кислородными конвертерами и электропечами. Высококачественные легированные стальные сплавы получают только по технологии электрошлаковой переплавки.

По химическому составу

По химсоставу стали разделяют на углеродистые, применяемые в стандартных эксплуатационных условиях, и легированные, используемые при высоких температурах и/или в агрессивных средах. Углеродистые и легированныестали классифицируют по содержанию углерода на следующие типы:

• низкоуглеродистые – содержат менее 0,3%C;
• среднеуглеродистые – содержание C в интервале 0,3-0,7%;
• высокоуглеродистые – доля углерода превышает 0,7%.

Процентное содержание существенно влияет на технические характеристики как легированных, так и нелегированных стальных сплавов. Чем оно больше, тем выше твердость и хрупкость материала, тем хуже обрабатываемость резанием, свариваемость, способность к деформированию. Для холодной штамповки изделий сложной формы выбирают сплавы, в которых содержание Cне превышает 1%. Низкоуглеродистые стали свариваются без ограничений, то есть не требуют предварительного подогрева и особых условий охлаждения. При сварке средне- и высокоуглеродистых сплавов во избежание трещинообразования применяют дополнительные технологические операции.

Углеродистые стали содержат железо, углерод, постоянные и случайные примеси; легированные, помимо этих компонентов, – добавки, обеспечивающие требуемые технические характеристики. Распространенные легирующие элементы и их действие:

• Хром (Cr). Дешевый и распространенный элемент, введение которого в состав стальных сплавов повышает их прочность, твердость и прокаливаемость. При содержании в количестве 13% и более повышают коррозионную стойкость материала.
• Никель (Ni). Дефицитнаядобавка, вводимая обычно в количестве не более 5%. Часто используется в коррозионностойких сталях совместно с хромом. Служит для снижения порога хладноломкости, обеспечения прочности и ударной вязкости. Обеспечивает малый линейный и объемный коэффициент термического расширения. В настоящее время уделяется внимание разработке безникелевых коррозионностойких марок.
• Молибден (Mo) и вольфрам (W). Дорогостоящие лигатуры, применяемые при производстве быстрорежущих сталей для повышения их теплостойкости. Эти элементы увеличивают красностойкость, износостойкость, ударную вязкость.
• Марганец (Mn). В количестве до 0,6% является постоянной примесью. При искусственном повышении процентного содержания марганец выполняет функции более дешевой альтернативы никеля. Он повышает ударную вязкость, износостойкость и твердость при сохранении хорошей пластичности. Mn связывает серу и, тем самым, нейтрализует ее негативное воздействие на качество материала. Минус марганца – повышение чувствительности сплава к перегреву.
• Кремний (Si). Как и марганец, является постоянной примесьюв количестве до 0,4 %. Искусственное повышение его содержания позволяет повысить упругость и прочность материала. Высокий процент Si сообщает сплаву особые свойства, необходимые в электротехнической индустрии, при производстве рессорно-пружинных, кислото- и окалиностойких марок.
• Титан (Ti). Обеспечивает комплекс ценных эксплуатационных характеристик – прочности, твердости и пластичности, повышает теплостойкость материала.

Классификация легированных марок стали по количеству легирующих добавок:

• низколегированные – до 5%;
• легированные – 5-10%;
• высоколегированные – выше 10%.

По назначению

По областям применения все марки стали условно разделяют на следующие виды:

• Конструкционные. Наиболее обширная категория, используемая в строительстве при создании сварных металлоконструкций, в машиностроении, для сооружения сетей инженерных коммуникаций. К ней относятся – стали обыкновенного качества, качественные углеродистые, низко- и среднелегированные марки. Конструкционные стальные сплавыподвергаются различным видам термической (ТО) и химико-термической обработки (ХТО).
• Инструментальные. Используются при производстве режущего, измерительного, штамповочного инструмента. К ним предъявляются высокие требования по прокаливаемости, способности сохранять прочность и износостойкость при нагреве.
• Специального назначения. Это конструкционные легированные сплавы с особыми свойствами –кислотостойкие, жаростойкие, жаропрочные, с высоким электросопротивлением.

Таблица условных обозначений химических элементов в маркировке

Наименование элемент	Условное обозначение	Наименование элемента	Условноеобозначение
Хром	Х	Азот	А
Кремний	С	Никель	Н
Титан	Т	Кобальт	К
Медь	Д	Молибден	Мо
Вольфрам	В	Алюминий	Ю
Ванадий	Ф	Марганец	Г

По качеству

Качество – это совокупность характеристик, которые определяются особенностями производства, составом сырья, дополнительными технологическими приемами. Категории качества:

• Обыкновенного качества. К этой группе относятся только нелегированные марки. Количество серы не превышает 0,06%, фосфора – 0,07%.
• Качественные. Бывают нелегированными и легированными. S – не более 0,04%, P – до 0,04%.
• Высококачественные – нелегированные и легированные. Количество серы до 0,02%, фосфора – 0,03%.
• Особовысококачественные. Это легированные марки, полученные способами электрошлакового или электродугового переплава, содержат минимально возможное количество вредных примесей: серы – не более 0,15%, фосфора – до 0,025%.

По степени раскисления

Раскисление – это операция, при которой из сплава удаляется кислород, вызывающий его хрупкое разрушение при высокотемпературных деформациях. Элементы, используемые для раскисления: алюминий, марганец, кремний.Классификация марок стали по степени раскисления, влияющей на технологические свойства материала:

• Кипящие. По мере твердения выделяются газы, создающие имитацию кипения состава. Для раскисления в этом случае используется марганец. Обычно к этой категории относятся малоуглеродистые марки. Их выгружают из печи практически сразу после внесения раскислителей. В отдельных случаях расплав раскисляют в ковше. Из кипящих сплавов производят прокат крупного сечения, который затем переплавляют на материал более высокого качества или подвергают горячей деформации для получения проката меньших размеров сечения.
• Полуспокойные. Бывают только углеродистыми. Отличаются хорошей ковкостью. Для раскисления используются марганец и алюминий.
• Спокойные. Качественные легированные марки производят только спокойными. Для раскисления применяют марганец, кремний, алюминий. Кислород в этих сплавах практически весь связывается раскислителями, образовавшимися в результате окислительных реакций,поднимается наверх и удаляется вместе со шлаком. Расплав охлаждается и не сопровождается выделением газов.

По структуре

Структурная форма стали зависит от химического состава, способа производства, дополнительных технологических операций. Различают структуру материала в отожженном и нормализованном состояниях. В отожженном состоянии возможно 6 типов структуры:

• Доэвтектоидная. В структуре имеются феррит и перлит, который является смесью двух фаз – феррита и цементита (или карбидов). К ферритному классу относятся все углеродистые и низколегированные стальные сплавы.
• Эвтектоидная. Перлитная структура обеспечивает хорошую обрабатываемость стального сплава. Ее дисперсные виды – троостит и сорбит.
• Заэвтектоидная. Перлит и цементит, который является представителем фаз внедрения.
• Ледебуритная. Первичный ледебурит (эвтектическая смесь перлита и цементита).
• Аустенитная. Это твердые растворы, пересыщенные углеродом. Сплавы этого класса образуются при высоких концентрациях хрома, никеля и марганца. Они отличаются высоким уровнем ударной вязкости.
• Ферритная. Представляет собой твердые растворы, слабо насыщенные углеродом.

Углеродистые стали могут иметь структуру одного из трех первых классов, легированные – всех шести. После нормализации возможны 4 структурных состояния: ферритное, перлитное, аустенитное и мартенситное. Мартенситная структура, присущая средне- и высоколегированным сталям, характеризуется высокими прочностными характеристиками и мелкозернистостью.

Принципы классификации и маркировки стали по российской системе

В России используются буквенно-цифровые маркировки, конкретный тип которых зависит от качества сплава.

• Стали обыкновенного качества обозначаются буквами ст, после которых указывается индекс марки (0-6) и уровень раскисления. Сп – спокойные, пс – полуспокойные, кп – кипящие. Впереди может стоять буква А (сплав обладает гарантированными механическими параметрами, часто его на ставят), Б– гарантированным химсоставом, В – с гарантированными механическими характеристиками и химсоставом. Пример: Ст3 – сталь обыкновенного качества с гарантированными механическими свойствами и условный индекс 3, для которого содержание углерода составляет 0,14-0,22%.
• В качественных сталях буквы вначале маркировки отсутствуют. Количество углерода указывается в сотых долях процента. В конце ставится уровень раскисления. Пример: 08кп. Содержание углерода – 0,08%.
• Качественные инструментальные стали в начале маркировки имеют букву У, далее следует количество C в сотых долях процента. В конце обозначения высококачественного сплава ставится буква А. Например, маркировка У7А расшифровывается как высококачественная углеродистая сталь с содержанием углерода 0,07%.
• В быстрорежущих сталях маркировка начинается с буквы Р, после которой указывается количество вольфрама в процентах. Например, Р17 – быстрорежущий сплав, содержащий 17% W.
• В конструкционных легированных сталях содержание углерода проставляется в сотых долях процента. Далее указывается условное обозначение элементов и их содержание в процентах. Пример: 12Х18Н10Т. Такая сталь содержит 0,12% углерода, хрома – 18%, никеля – 10%, титана – примерно 1%.

Как расшифровать марку стали в европейской и американской системах

Для коррозионностойких сталей в Европе и Америке часто используют систему маркировки AISI. Она предусматривает наличие трех цифр, одной или нескольких букв. Первая цифра в маркировке металла обозначает класс стали. Следующие две цифры соответствуют порядковому номеру сплава в группе. Значение букв, используемых в маркировке стальных сплавов:

• содержание углерода менее 0,03%;
• содержание Св пределах 0,03-0,08%;
• сплав содержит азот;
• малоуглеродистые стали, содержащие азот;
• высокая концентрация серы и фосфора;
• содержится селен, B – кремний, Cu – медь.

В США могут применяться и другие системы маркировки. В Европе существует система, во многом похожая на российскую систему маркировки. Содержание углерода указывается в сотых процента. Отличия заключаются в том, что сначала идет перечисление легирующих элементов, а затем в том же порядке следует их процентное содержание, лигатуры указываются в соответствии с таблицей Менделеева. Если какой-то элемент присутствует в количестве более 5%, то перед маркировкой ставится буква X. Например: X5CrNi18-10. В этой стали содержится 0,05% углерода, 18% хрома и 10% никеля.

Таблица обозначений легированных сталей в разных системах маркировки

Стандарт США ASTM A240	Европейские стандарты EN10088-2 и EN 10095	Российский стандарт ГОСТ 5632-2014	Химический состав, %
			C max	Cr	Ni	Mo	Ti
Аустенитный класс
Коррозионностойкие
AISI304	1.4301	12Х18Н9	0,07	17-19	8-10
AISI 304DDQ	1.4301	08Х18Н10	0,07	17-19	9-10
AISI 304L	1.4307	04Х18Н10	0,03	18-19	8-10
AISI 316	1.4401	03Х17Н14М2	0,03	16,5-18,5	10-13	2-2,5
AISI 316L	1.4432	03Х17Н14М3	0,03	16,5-18,5	10,5-13	2,5-3
AISI 316Ti	1.4571	08Х17Н13М2Т	0,08	16,5-18,5	10,5-13,5	2-2,5	5*C-0,7
AISI 321	1.4541	12Х18Н10Т	0,08	17-19	9-12		5*C-0,7
Жаростойкие и жаропрочные
AISI 309S	1.4833	20Х23Н13	0,15	22-24	12-14
AISI 310 S	1.4845	20Х23Н18	0,10	24-26	19-22
Ферритный класс
Коррозионностойкие стальные сплавы
AISI 410S	1.4000	08Х13	0,08	12-14
AISI 430	1.4016	12Х18	0,12	16-18
AISI 430Ti	1.4510	08Х17Т	0,08	16-18			До 0,8
AISI 409	1.4512	08Х13	0,08	0,5-11,75
Мартенситный класс
Коррозионностойкие стальные сплавы
AISI 410	1.4006	12Х13	0,08-0,15	11,5-13,5
AISI 420L	1.4021	20Х13	0,16-0,25	12-14
AISI 420	1.4028	30Х13	0,26-0,35	12-14
AISI 420	1.4031	40Х13	0,36-0,42	12,5-14,5
AISI 420	1.4034	45х13	0,43-0,5	12,5-14,5

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ | Диагностика и безопасность

Углеродистые стали классифицируют:

• по структуре:

• по способу производства:

• по способу раскисления;

• по качеству.

По структуре различают:

· доэвтектоидную сталь, содержащую до 0,8 %С, структура которой состоит из феррита и перлита;

· эвтектоидную, содержащую около 0.8 %С, структура которой состоит только из перлита;

· заэвтектоидную, содержащую 0,8-2,14 %С, структура которой состоит из зерен перлита, окаймленных сеткой цементита.

По способу производства различают стати, выплавленные в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом т.д.

По способу раскисления различают кипящие, полуспокоиные и спокойные стати. При одинаковом содержании углерода кипящие, полуспокоиные и спокойные стали имеют близкие величины прочностных свойств и различаются содержанием кремния значениями характеристик пластичности. Содержание Si в спокойной стали составляет 0,15-0,35, в полуспокойной 0,05-0,15, в кипящей до 0,05 %.

Спокойные стали получают полным раскислением металла в печи, а затем в ковше. Содержание оксида железа FeO в этих сталях минимальное. Это обеспечивает «спокойное» с уменьшением объема застывание металла в изложнице. В верхней части слитка образуются усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, которые удатяют отрезкой или отрубкой при прокатке.

Кипящие стали полностью не раскислены (без ферросилиция). Поэтому они до затвердевания содержат повышенное количество FeO. При застывании в изложнице FeO реагирует с углеродом металла, при этом образуется СО. Выделение пузырьков СО создает впечатление кипения металла. В слитке кипящей стали сохраняется большое количество газовых пузырей, объем которых компенсирует уменьшение объема при образовании усадочной раковины, которая поэтом отсутствует. Если пузырьки имеют чистые неокисленные стенки, то при горячей прокатке они завариваются. Кипящие стати более дешевые, так как отходы при их производстве минимальные. По сравнению со спокойной и полуспокойной статями они больше склонны к старению и хладноломкости и хуже свариваются. Но вместе с тем кипящие стали обладают высокой пластичностью и хорошо принимают вытяжку в холодном состоянии. Кипящие стали имеют ограниченное применение в сосудах работающих под давлением.

Полуспокойные стали представляют собой стали промежуточного типа. Они получают все более широкое применение.

По качеству различают стати обыкновенного качества и качественные стати.

Стали обыкновенного качества содержат серы не более 0.05 %, фосфора не более 0.04 %. В качественных статях содержание серы ограничено 0.04%, а фосфора 0.035 %. Кроме этого качественные стати менее загрязнены неметаллическими включениями и газами. Поэтому при одинаковом содержании углерода качественные стати имеют более высокие пластичность и вязкость, особенно при низких температурах.

Классификация сталей по степени раскисления

Что такое сталь?

В производственных целях используют стальные заготовки, полученные методом холодного или горячего проката. Сталь ценится за высокую прочность и пластичность. Также стальной прокат отличается хорошей вязкостью, упругостью, твердостью и жаропрочностью. Единственным недостатком стали является низкая сопротивляемость коррозийным процессам, что объясняется ее составом.

Сталь – это продукт черной металлургии, получаемый путем добавления к железу углерода. При этом для придания материалу каких-либо отличительных черт, к нему добавляют другие элементы или меняют соотношение пропорций. Например, чтобы повысить прочностные характеристики, в состав стали вводят больше углерода. Но если его количество превышает 2,14%, вместо стали получается чугун. По химическому составу различают:

• углеродистую сталь;
• легированную сталь. Для получения дополнительных характеристик стальной сплав легируют кремнием, ванадием, хромом, молибденом, марганцем, никелем и др.

Благодаря исследованиям ученых, кроме указанных выше, изготавливают нержавеющую и оцинкованную стали.

Углеродистая сталь

Под углеродистыми сталями понимают низколегированные сплавы на 99,5% состоящие из железа. Дополнительные добавки определяют физико-механические свойства сплава, поэтому их дозировка строго ограниченна и должна соответствовать нормативам. В настоящее время углеродистые стали составляют порядка 80% от всего выплавляемого объема стальных композиций.

Углеродистые стали насчитывают более 2 тысяч марок, которые представляют собой инструментальные, конструкционные или обычные стали. По качественным характеристикам различаются:

• обычная сталь холодного или горячего проката;
• конструкционная сталь высокого качества. Производится в виде заготовок, полученных методом горячего проката, кованных изделий, круглых прутков (серебрянки) и калиброванной стали.

Последняя применяется в разных сферах промышленности, для изготовления особо прочных деталей и механизмов. В числе основных достоинств углеродистой стали:

• хорошее соотношение цены и качества продукта;
• высокий показатель упругости. Это позволяет применять ее при изготовлении конструкций, испытывающих повышенные нагрузки и требующих материалов особой жесткости;
• закаливание стали, которое производится в температурных пределах от 200 до 6000 С в секунду повышает техническую прочность стали. При этом термическая обработки не влияет на упругость материала;
• хорошо поддается обработке резкой и давлением, показывает неплохие результаты при сваривании.

Все эти преимущества делают углеродистую сталь востребованной в современном производстве при изготовлении продукции массового потребления.

Маркировка углеродистых сталей

Классификацию сталей производят по нескольким показателям, среди которых:

• химический состав;
• структурный состав;
• качественные показатели;
• степень раскисления;
• область назначения.

Название и марка стали присваиваются сплаву в соответствие с его химическим составом. Но любая маркировка учитывает и другие показатели, приведенные выше. При этом марка стали несет в себе основную информацию, касаемо состава и свойств материала. Для маркировки углеродистых сталей используют две литеры и цифру. Число указывает на присутствие в составе углерода, а его значение выражается десятых долях процента.

У легированных сталей в маркировке содержаться дополнительные буквы, которые обозначают использованные при производстве присадки, влияющие на степень раскисления. Чтобы лучше ориентироваться в маркировках, существуют специальные таблицы.

Химический состав стали

В зависимости от химического состава углеродистые стали могут быть:

• низкоуглеродистыми. Углерод в составе сплава составляет не более 0,25%. Такие сплавы хорошо деформируются как в холодном, так и в горячем виде;
• среднеуглеродистыми. Доля углерода составляет порядка 0,3-0,6%. Эти составы отличает повышенная прочность, при хорошей пластичности и текучести;
• высокоуглеродистыми. Количество углерода варьирует от 0,6 до 1,4 %. Благодаря структуре, отличается повышенной плотностью и уникальными свойствами.

На однородность, хрупкость, прочность и вязкость сплава в большой степени влияет наличие в составе элементов, имеющих неметаллическую природу. Чтобы сделать структуру стали более мелкозернистой и уменьшить количество неметаллических примесей производят раскисление стали.

Классификация по степени раскисления

Раскисление – это вывод из жидкой стали кислорода. По степени раскисления стальные сплавы могут быть:

• спокойными. Для их раскисения применяется марганец, кремний или алюминий. Затвердевают такие сплавы без газовыделения (спокойно) и образовывают усадочную раковину в верхней части;
• полуспокойными. Их раскисление происходит поэтапно, сначала в печи и ковше. Затем процесс продолжается в изложнице, чему способствует содержащийся в составе углерод. Ликвация в слитках стали этого типа приближается к ликвации спокойных сталей;
• кипящими. Необходимой степени раскисления добиваются только марганцем. В составе высоко содержания кислорода, который в процессе затвердевания реагирует с углеродом, образуя углекислый газ. Пузыри газа выделяются с поверхности за счет чего создается ощущение кипения.

Кроме того, стали различаются:

• Качеством: обыкновенные, качественные, стали высокого качества, особовысококачественные.
• Способом производства: электросталь, мартеновская или конвертерная сталь.

Назначением: инструментальные, с особыми свойствами конструкционные.

Структурой. По структуре стали могут быть заэвтектоидными, доэвтектоидными или эвтектоидными.

Наглядно выразить состав углеродистой стали можно в следующей формуле:

УС = Fe + C + Si + Mn + S + Р

Железо (Fe) и углерод (С) здесь являются основными компонентами. При этом углерод оказывает непосредственное влияние на качественные характеритсики сплава. При увеличении содержания в сплаве этого элемента возрастает твердость и прочность в ущерб показателям пластичности и вязкости.

Кремний (Si), марганец (Mn), сера (S) и фосфор (P) относятся к постоянным примесям. При этом два последних компонента представляют собой вредные примеси и внедряются в состав в процессе плавки руды и топлива.

Попадая в расплав, сера не растворяется, а образует устойчивые соединения – сульфид железа, образующий, в свою очередь, эвтектику Fe — FeS. Это довольно вредное соединение, так как эвтектика имеет легкоплавкую структуру. Располагаясь вокруг зерен металла при ковке или горячем прокате она расплавляется, образуя пустоты, которые провидят к возникновению трещин – красноломкости. Исправить ситуацию можно введя в состав марганец.

При попадании в состав фосфора, образуются внутрикристаллические ликвации и снижается пластичность сплава. Под ликвацией понимается неоднородность химического состава сплава. Негативное влияние заключается в увеличении размера зерен, что приводит к повышению хрупкости металла, проявляющейся при обычных температурных условиях — хладноломкость.

Учитывая негативное влияние серы и фосфора на сплав, их присутствие в составе строго регламентировано и не должно превышать 0,05% от общей массы вещества. При этом для автоматных сталей с содержанием углерода не более 0,3% данные нормативы еще меньше: серы до 0,2%, фосфора не более 0,15%.

Из сталей такого типа изготавливают изделия, не подвергающиеся большим нагрузкам. В основном это крепежные элементы (болты, гайки, винты и др.), изготавливаемые в автоматическом режиме.

Содержание кремния и марганца также регулируется нормативами ГОСТа. Для марганца установлена норма 0,75%, для кремния — 0,35% от общей массы вещества. При таком количестве элементы не способны оказывать влияние на какие-либо характеристики сплава. Увеличение объема этих элементов приводит к изменениям в процессе обработки и эксплуатации. Поэтому стали с содержанием марганца и кремния свыше 1 %, причисляются к специальным.

Данные элементы вводят в состав для устранения закиси железа и повышения качества сплава. В профессиональной среде процесс называется раскислением стали. Удаление кислорода методом раскисления позволяет снизить хрупкость металла, проявляющуюся при обработке горчим методом.

Железо, используемое для производства стали бывает двух модификаций: α и γ. Вступая в химическую реакцию с углеродом, железо образует такие формы, как:

• цементит. Массовая доля углерода составляет 6,67%;
• аустенит. Отличается КГЦ-решеткой. Получается при смешении углерода с γ –железом;
• феррит. Обладает КОЦ – решеткой. Изготавливается путем смешения углерода с α –железом.

Конструкционные и инструментальные стали

Конструкционная разновидность стали используется в промышленности для изготовления надежных элементов различных конструкций, механизмов и деталей. Могут быть представлены обычными и качественными сталями. Качественные показатели стального сплава зависят от количества и состава примесей, в частности от массовой доли фосфора и серы.

Для сталей обыкновенного качества характерно содержание серы менее 0,055%, фосфора не больше 0,07%. Для качественных сталей этот показатель составляет 0,04% для обоих элементов.

Обыкновенные стали подразделяются на группы А, Б и В:

Группа А. В нее входят сплавы с маркировкой Cт 0, Cт 1 … Cт 6. Из сплавов этой группы изготавливают различные конструкции, арматуру, крепеж, запчасти для автопрома, на которые в процессе эксплуатации не оказывается сильное механическое или химическое воздействие. Также они не предназначены для горячей обработки.

Группа Б. К ней относятся стали с маркировкой: БСт 0, БСт 1… БСт б. Эти сплавы хорошо переносят горячую обработку, используются для создания кованых изделий или при штамповке. Чтобы верно рассчитать температурный режим обработки, необходимо знать химический состав сплава. Механические свойства этих сталей регламентации не подлежат, так как в процессе обработки остаются неизменными.

Группа В. Сварные стали, свойства которых зависят от химического состава сплава. К данной группе относятся с тали с маркировкой: ВСт 2 … ВСт 5.

Инструментальная служит для производства инструментов: режущих, измерительных, штамповых и т.п.

Качественные стали также могут иметь различные физико-химические характеристики, в зависимости от процентного соотношения марганца, входящего в состав сплава. Выделяют:

• нормальное содержание марганца в стальном сплаве до 0,8 %. Сталь 45;
• повышенное содержание марганца в стальном сплаве 0,8% — 1,2%. Сталь 15Г. Литера «Г» в маркировке указывает на повышенный процент марганца.

В зависимости от количества углерода в составе качественных конструкционных углеродистых сталей выделяют:

Низкоуглеродистые. Содержание С до 0,25%. К данному типу сталей относятся стали 05, 08,10, 15, 20,25.

Среднеуглеродистые. Процентное содержание С в общем сплаве составляет порядка 0,25% — 0.6%. Такими показателями обладают стали 30, 35, 40, 45, 50, 58, 60.

Высокоуглеродистые. Максимальное содержание С в составе сплава – более 0,6%. К высокоуглеродистым относятся стали 65, 70, 75, 80, 85.

Числовое значение в маркировке указывает на сотые доли углерода, входящего в состав сплава.

Расшифровка марок сталей обыкновенного качества

В маркировке группы А Cт – означает сталь, а числовое обозначение – номер марки. С возрастанием номера повышается и прочностный предел на растяжение:

Cт 1. Углеродистая сталь, конструкционного типа. Имеет обыкновенное качество и гарантированные механические свойства. Относится к группе А. Цифровое обозначение, в данном случае – 1, означает номер марки;

БСт 2 кп. Углеродистая сталь группы Б. Относится к конструкционному типу и имеет гарантированный химический состав и обыкновенное качество. Числовое обозначение (2) – является условным номером марки. Маркировка после номера обозначает степень раскисления. В данном случае «кп» – кипящая.

ВСт 4 пс. Углеродистая сталь конструкционного типа. Сплав обыкновенного качества, относится к группе Б, имеет гарантированные механические свойства и химический состав. Номер марки – 4. По степени раскисления «пс» относится к полуспокойным сталям.

Стали группы А всегда маркируются буквами Ст и не содержат литеры А. Числовой номер марки варьирует от 0 до 6.

Расшифровка марок качественных и конструкционных сталей

Читать маркировку на стальных заготовках и изделиях следует таким образом:

сталь 45. Углеродистая сталь с неграмотным содержанием марганца. Качественная, конструкционная. Содержание углерода в составе сплава составляет 0,45%;

сталь 65Г. Высокоуглеродистая сталь с содержанием С 0,65%. Литера Г говорит о повышенном содержании марганца – более 1%. Сталь углеродистая, конструкционная, качественная.

По качественным характеристикам такие стали подразделяют на качественные (марки У7… У13) и высококачественные (марки У1А … У13А). В последних максимально допустимое значение содержания серы и фосфора 0,03%. Числа в маркировке данных сталей определяют процент содержания углерода в десятых долях. Например, У8 – качественная инструментальная сталь с содержанием углерода 0,8%. Литера У – читается, как углеродистая, инструментальная. Литера А указывает на высококачественную сталь.

Применение инструментальных углеродистых сталей

Чем выше процент углерода в стальном сплаве, тем больше значение твердости и, вместе с тем хрупкости металла. Стальные сплавы с низким содержанием С хорошо подходят для создания инструментов, в работе которых превалируют ударные технологии (пригодны для изготовления матриц, кувалд, слесарных молотков, пуансонов, клейм и др.

Стальные сплавы с высоким процентом С в составе используются для изготовления резцов, метчиков, фрез, напильников, разверток и т.д.

Кипящая сталь

Благодаря особой технологии изготовления, производство кипящих сталей позволяет получить годный металл с минимальным количеством отхода. Отсутствие в составе сплава Si (который необходим для получения сталей с высокой степенью раскисления), делает его пластичным. Поэтому, работая с данным типом стали применяют метод глубокой вытяжки. Кипящие стали доводят до степени раскисления, при которой доля кислорода в сплаве составляет 0,02-0,04%, а затем выливают слитки. Себестоимость кипящей стали (кп) ниже, чем у спокойной и полуспокойной. Снижение затрат достигается за счет минимального количества, вводимого в сплав раскислителя, а также благодаря сохранности верхней части слитка, которая не отправляется в лом. Кипящую сталь используют при изготовлении труб, листов, сортового проката, плит и проволоки и т.п.

Спокойная сталь

Это тип углеродистой, конструкционной стали с высокой степенью раскисления, которую получают вводя в состав алюминий, кремний и марганец. Уровень кислорода в ней максимально снижен, поэтому в ходе обработки не образовывается углекислого газа. Благодаря высокой степени раскисления сталь выделяется более плотной структурой, не дает отрицательных реакций при сваривании, устойчива к старению. В первую очередь степень раскисления влияет на однородность состава, а это в свою очередь, повышает пластичность материала и устойчивость к коррозийным процессам.

Однако, чтобы добиться высокой степени раскисления в состав сплава вводится больше элементов, что удорожает процесс производства и себестоимость продукции в целом. Сталь с высокой степенью раскисления относится к самым дорогим и используется для:

• изготовления заготовок деталей трубопровода;
• детали для железнодорожного полотна;
• листовой прокат;
• фасонный прокат и др.

Полуспокойная сталь

По степени раскисления полустойкие стали занимают промежуточное звено между кипящими и спокойными стальными сплавами. В их составе достаточно кислорода для образования и выделения углекислого газа. Однако свойства пластичности твердости при такой степени раскисления стали выражены недостаточно ярко. Затвердевание происходит без кипения, но структура сплава и химический состав неоднородны.

Полустойкую сталь получают методом переплавки (как и кипящую сталь с низкой степенью раскисления), а затем продолжают раскиление в ковше. Чтобы добиться необходимой степени раскисления в состав сплава вводят Si и Al. Из данного вида стали изготавливают: трубный прокат, круги, уголки, листовой прокат, шестигранники, закладные детали и т.д.

Сталь является самым важным металлическим материалом, широко применяемом в промышленности и быту. Стальные элементы, отличающиеся высокой прочность используют при изготовлении и сборке автомобилей, инструментов, приборов различного назначения.

Востребованность стали объясняется также приемлемой стоимостью и возможностью производства крупными партиями. При этом постоянно совершенствуется технология изготовления сплавов, становящихся еще более надежными и способными выдерживать большие нагрузки.

Классификация сталей — Сварка металлов

Классификация сталей

Категория:

Сварка металлов

Классификация сталей

Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются любыми методами сварки. Сварка сталей с повышенным содержанием углерода и легированных сталей обычно сопряжена с некоторыми дополнительными трудностями по сравнению со сваркой низкоуглеродистых сталей. Эти дополнительные трудности выражаются в явлениях закалки с повышением твердости и снижением пластичности, в образовании трещин, в недопустимых изменениях химического состава и физических свойств металла в зоне сварки.

К низкоуглеродистым сталям в сварочной технике обычно относят стали с содержанием углерода не свыше 0,25% при умеренном содержании марганца (не свыше 0,9%) и кремния (не свыше 0,4%). К углеродистым относят стали с содержанием свыше 0,25% С при умеренном содержании легирующих элементов. Легированные, или специальные стали содержат специальные легирующие элементы, например хром, вольфрам, никель, молибден, не вводимые в углеродистые стали, или же увеличенные количества марганца и кремния, содержащиеся и в углеродистых сталях.

В низколегированных сталях содержание легирующих элементов не превышает 5 % содержание углерода, как правило незначительно и примерно соответствует содержанию его в низкоуглеродистых сталях. Низколегированные стали применяются преимущественно как конструкционные стали повышенной прочности. В средне-легированных сталях суммарное содержание легирующих элементов 5—10%. В высоколегированных сталях содержание легирующих элементов может доходить до 20—30% и более. Содержание углерода может меняться в широких пределах. Высоколегированные стали часто обладают особыми физическими свойствами, определяющими применение этих сталей.

О сталях, сваривающихся хорошо, дающих качественное сварное соединение при нормальных приемах сварки, говорят, что они обладают хорошей свариваемостью. О сталях же, которые могут быть удовлетворительно сварены лишь с использованием сложных технических приемов, говорят, что они обладают плохой свариваемостью. На свариваемость, помимо химического состава стали, влияет ее структура, способ получения, термическая и механическая обработка, которую сталь прошла перед сваркой, и т. д. Для оценки свариваемости сталей в различных отраслях промышленности существуют различные пробы на свариваемость. Образец сваривают определенным образом в особо жестких условиях и затем обследуют на трещины, на твердость металла зоны влияния и т. д.

Пробы на свариваемость имеют весьма условный характер и дают разные результаты для различных методов сварки, различных толщин металла и т. д., поэтому и не существует единой общепринятой пробы на свариваемость, и имеются отдельные пробы, пригодные лишь для определенных производств. Любая оценка свариваемости стали имеет условный характер, и по мере развития сварочной техники многие стали из плохо сваривающихся становятся хорошо сваривающимися. Классификация легированных сталей по химическому составу затруднительна как по разнообразию и сложности применяемых составов, часто включающих три, четыре и более легирующих элементов, так и вследствие того, что стали с примерно одинаковыми физическими свойствами часто имеют различный химический состав. Для оценки свариваемости легированных сталей в большинстве случаев удобнее классифицировать их по структуре в нормализованном состоянии. По этому признаку стали могут быть разделены на пять основных классов: 1) перлитные, 2) мартенситные, 3) аустенитные, 4) карбидные, 5) ферритные. Существуют, кроме того, переходные и промежуточные типы сталей, по в общем деление легированных сталей на классы по указанной схеме оказывается полезным для °Ценки их свариваемости.490 МПа и относительным удлинением 6=23-г-26%. В качестве примера углеродистой качественной стали можно назвать сталь 20, содержащую 0,17—0,24% С, 0,35— 0,65% Мп, 0,17—0,37% Si, с пределом прочности ов =420 МПа и относительным удлинением 6=26%.

Легированными называются стали, содержащие специально введенные элементы для придания стали определенных свойств и структуры.

В зависимости от содержания легирующих элементов легированные конструкционные стали разделяют на следующие группы: – низколегированные, в которых содержание одного легирующего элемента не превышает 2%, а суммарное содержание легирующих элементов менее 2,5—4%; – среднелегированные, в которых содержание одного легирующего элемента составляет 2—5%, при суммарном содержании 2,5—10%; – высоколегированные, в которых содержание легирующих элементов составляет более 10%.

По назначению различают легированные стали: – конструкционные повышенной прочности, жаропрочные, жаростойкие, коррозийностойкие.

В зависимости от вводимых в сталь легирующих элементов различают стали марганцевые, кремнемарганцевые, хромокремнемар-ганцевые, хромоникелевые и.т. д.

По содержанию углерода легированные стали, как и углеродистые, могут быть низко-, средне- и высокоуглеродистыми. В зависимости от структуры сталей после охлаждения на воздухе с высоких температур различают стали перлитного, ферритного, аустенитного, мартенситного, карбидного и промежуточных классов.

Реклама:

Читать далее:

Свариваемость сталей

Статьи по теме:

классификация по структуре, составу, качеству и применению -ТД ТАМ

Сталь является сплавом железа и углерода, что позволяет конечному продукту получить высокую прочность и другие характеристики. Варианты стали человечество начало производить ещё в 1800 году до нашей эры. В древности наибольшей популярностью пользовалась индийская сталь и булат.

Сегодня этот продукт различается по таким характеристикам как состав, структура сплава, качество и назначение. Рассмотрим эту тему подробнее.

Виды стали по химическому составу

По химическому составу различают углеродистые и легированные стали.

Углеродистая сталь

Для получения стали данного вида используется сплав железа и углерода без добавления дополнительных примесей. Она используется для выполнения конкретных задач. Также готовый продукт разделяется на три дополнительные группы:

1. Низкоуглеродистая – содержание углерода не более 0.25%;
2. Среднеуглеродистая – до 0.6%;
3. Высокоуглеродистая – не более 2%.

При добавлении углерода уменьшается гибкость, однако сталь применяется в случае, когда деталь должна выдерживать высокую механическую нагрузку, воздействие агрессивной среды и температуры. Основное преимущество сплава с добавлением углерода заключается в высокой прочности и долговечности готового продукта.

Сталь легированная

Отдельно отметим, что легирование — это добавление в сплав дополнительных элементов, которые меняю (улучшают) химические и физические свойства готовой стали.

Название «легированная сталь» получает сплав железа и углерода с добавлением легирующий компонентов. Количество этих элементов определяет принадлежность к определённой группе:

1. Низколегированная – не более 4% легирующих компонентов;
2. Среднелегированные – 4-11%;
3. Высоколегированные – более 11% добавок.

В качестве добавки используется хром, никель и молибден. Это позволяет получить более твёрдый и износостойкий сплав.

Классификация стали по структуре сплава

По структуре сплава сталь различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную и перлитную. Рассмотрим каждую разновидность отдельно.

1. Аустенитная разновидность сплава в процессе образования кристаллов создаёт уникальную аустенитную структуру, которая выглядит как гранецентрированная решётка. Такая структура сохраняется даже после достижения очень низкой температуры. Этот продукт может называться сталью аустенитного класса.
2. Ферритная сталь выполняется в форме легированного феррита. В качестве добавки используется карбид. Этот тип продукта создаётся посредством соединения углерода, железа и легирующего компонента.
3. Мартенситная сталь имеет в составе мартенсит, который обладает игловидной структурой. Также в качестве добавки используют углерод, большое количество хрома, немного никеля, ванадия или молибдена. Такой сплав применяется для создания изделий, устойчивых к воздействию щелочи. Готовый продукт из мартенситной стали способен закаливаться самостоятельно, обладает отличной гибкостью и устойчивость к температурному воздействию.
4. Бейнитная сталь является промежуточным продуктом, который создаётся в процессе создания аустенита. Именно поэтому её часто называют промежуточной. В процессе создания этого продукта добавляются легирующие компоненты и небольшой процент углерода.

Разновидности стали по качеству сплава

По качеству стальные сплавы разделяются на четыре основные группы: обыкновенная, качественная, высококачественная и особо высококачественная. Рассмотрим каждую разновидность.

Изделия из стали обыкновенного качества имеют одно основное преимущество – низкая стоимость. В процессе создания заготовки допускается наличие загрязнений и сторонних примесей, которые не входят в изначальный рецепт. У такой стали есть три дополнительные разновидности качества: А, Б и В (эти буквы указываются в маркировке). Если в маркировке отсутствует буква, то по изделие автоматически причисляется к категории А. Из стали данного типа не следует создавать изделия, которые должны выдерживать большие и длительные нагрузки.

Качественная сталь создаётся с учётом более серьёзных требований. В составе не допускается большое количество примесей. Также в составе не может быть больше 0.4% серы и фосфора. Однако на выходе получается прочный и долговечный материал, который после придания формы способен выдерживать высокие нагрузки. Плавление качественной стали происходит в специальных конвертерах и мартенах.

Высококачественная сталь создаётся с соблюдением условий высоких стандартов. В составе готового изделия не должно быть лишних примесей – не более 0.003% серы и фосфора. Также снижено количество углерода для готового изделия. Заготовки из высококачественной стали отливаются в мартенах электрического или кислого типа. Из такой стали можно создать действительно прочный продукт, который способен на протяжении длительного срока выдерживать механические нагрузки. Высококачественный сплав характеризуется высоким показателем вязкости.

Особо высококачественная сталь создаётся посредством современных технологий. Не допускается наличие дополнительных элементов, которые не являются частью рецепта. Производитель стремиться добиться идеальной чистоты заготовки. Плавление производится внутри печи электрического типа. Химический состав лишён газа или лишних компонентов. В маркировке часто указывают букву Ш, которая свидетельствует об исключительности этого материала. Процесс изготовления требует специального оборудования, что отражается на стоимости.

Виды стали по назначению

Согласно классификации по назначению, заготовки делятся на инструментальные, конструкционные, нержавеющие, жаропрочные и жаростойкие.

Конструкционный сплав используется для создания механизмов или компонентов оборудования. Этот вид изделия часто применяется в процессе создания машин, самолётов или кораблей. В процессе выбора стали важно обратить внимание на её качество, отражённое в маркировке.

Инструментальная сталь характеризуется содержанием углерода от 0.7%. Процент наличие фосфора и серы в сплаве определяют уровень качества продукта. К основным преимуществам относится небольшая цена, достаточная твёрдость и малая износостойкостью. Разделяют углеродистые, легированные, валковые, штамповые и быстрорежущие вида данного продукта. Её используют для создания различных инструментов – пилы, молоты, фрезы и так далее.

Так называемая сталь-«нержавейка» характеризуется невосприимчивостью к образованию ржавчины. Также изделия из этого материала отлично противостоит агрессивной среде. В составе находятся специальные антикоррозионные компоненты – хром или никель. Содержание хрома определяет уровень коррозионной устойчивости. Идеальный вариант для создания пищевого оборудования и других изделий, которые постоянно контактируют с влагой.

Жаропрочные сплавы отличаются устойчивостью к чрезвычайно высокой температуре. Заготовка очень прочная, что даёт возможность на протяжении долгого срока выдерживать воздействие высокой температуры без изменения первоначальной формы. Такую сталь используют для компонентов паровых турбин, котельных систем и ракет. В процессе производства большое внимание уделяется температуре плавления, легированию и термической обработке.

Жаростойкий вариант устойчив не только к высоким температурам, но воздействию коррозии. Изделие сохраняет прочность при температуре выше 550 градусов. Это изделие используется для оборудования, функционирующего при определённом температурном режиме. Отличный выбор для изготовления деталей самолётов, автомобилей, компонентов печи или трубы.

Что такое: разница между углеродистыми сталями — низкая, средняя и высокая

Мир углеродистой стали может быть непростым для понимания. Есть много разных вариантов на выбор, и каждый тип стали имеет разные преимущества. Основным дифференцирующим фактором является количество углерода, смешанного с железом в процессе производства. Другие материалы, в основном металлы, могут быть добавлены для изменения физических свойств. Примечательно, что хром добавляется для образования нержавеющей стали, в то время как другие добавки могут изменять прочность на разрыв, пластичность или ударную вязкость. Если посмотреть на общую картину, можно выделить три различия между углеродистыми сталями: низко, средне и высоко *.

Таблица классификации углеродистой стали

от Learn Easy

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистые стали, такие как нержавеющая сталь марок 302, 304 или 316, обычно используются там, где требуется высокая степень коррозионной стойкости, но не требуется закаленная поверхность. Содержание углерода в этих сталях обычно колеблется в пределах 0,03-0,08%, и потребители обычно используют эти сорта нержавеющей стали (часто не задумываясь) в кухонном оборудовании, серебряной посуде или почти любой марке стали без покрытия, используемой при приготовлении пищи.Это замечательно, потому что он может выдержать посудомоечную машину и не ржаветь, но его нельзя закалить из-за очень низкого содержания углерода.

Хотя его можно использовать для изготовления линейных валов, он не подходит для контакта с нагруженным шариком. Таким образом, если, например, шариковая втулка с шариковыми шариками будет использоваться на валу из мягкой нержавеющей стали 304, шарики в подшипнике будут быстро ударять по поверхности вала, что приведет к заметному прослеживанию шарика на его поверхности и резкому снижению нагрузки как на подшипник, так и на вал. жизнь.Однако его можно использовать в сочетании с полимерными подшипниками скольжения, которые обеспечивают отличные возможности как для защиты от коррозии, так и для самосмазывания. Для правильного применения линейный вал из нержавеющей стали серии 300 представляет собой отличный вариант для работы в тяжелых условиях окружающей среды!

Среднеуглеродистая сталь

К среднеуглеродистым сталям относятся марки с содержанием углерода от 0,25% до 0,60% от массы стали. Среднеуглеродистые марки обычно используются в сочетании со сплавами, такими как хром, никель и молибден, для получения высокой прочности, износостойкости и ударной вязкости.Продукция, в которой используется углеродистая сталь средних сортов, включает шестерни, оси, шпильки и другие компоненты машин, требующие оптимального сочетания прочности и вязкости.

Среднеуглеродистая сталь обладает хорошими характеристиками механической обработки, и одним из наиболее популярных сортов, используемых в обрабатываемой стальной продукции, является AISI 1045. AISI 1045 также может быть упрочнен путем нагревания материала примерно до 820-850 ° C (1508-1562 F) и выдержки до материал достигает однородной температуры. Его следует замачивать в течение одного часа на сечение 25 мм материала, а затем охладить на неподвижном воздухе.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистые стали — это стали с содержанием углерода от 0,60% до 1,4% от общего веса. Сплавы этой конкретной категории являются самыми прочными и твердыми в трех группах, но они также наименее пластичны. Эти стали используются в различных механических, режущих и подшипниковых приложениях, поскольку их можно упрочнять путем термической обработки и отпуска. К этой категории стали могут быть добавлены дополнительные сплавы для получения различных характеристик.Хром и марганец, например, используются в составе стали 52100 и способствуют процессу закалки, одновременно повышая устойчивость стали к коррозии. Поскольку 52100 является одной из марок стали, часто используемых для изготовления линейных валов, точный контроль глубины корпуса может иметь решающее значение для создания вала как с закаленной поверхностью (для контакта с нагруженным шариком), так и с незакаленным внутренним сердечником, который предотвращает появление вала. от того, чтобы стать хрупким.

Стальным сплавам

присваиваются обозначения такими организациями, как Американский институт железа и стали (AISI) и Американское общество испытаний и материалов (ASTM) для упрощения классификации и идентификации.AISI обычно следует четырехзначной системе, где первые две цифры обозначают сплав, а вторые две цифры обозначают содержание углерода. ASTM использует букву «А» для обозначения черных металлов, за которой следует произвольно присвоенный номер для каждого сплава.

Независимо от используемой системы, эта стандартизация позволяет конструкторам, инженерам и строителям взаимодействовать друг с другом, чтобы гарантировать, что правильный материал будет выбран и использован в инженерных проектах. Это также упрощает поиск физических свойств сплавов, поскольку простой поиск по идентификационному номеру дает правильную информацию.

Как и в любом другом выборе, при выборе углеродистой стали всегда следует помнить о преимуществах и недостатках. Основные моменты, которые следует учитывать при выборе углеродистой стали, включают конечное использование, требуемые физические свойства и стоимость. После выбора между низким, средним и высоким содержанием углерода можно выбрать конкретный сплав из легкодоступных списков, который точно соответствует вашим потребностям.

Есть еще вопросы об углеродистой стали? Мы хотели бы услышать от вас! Не стесняйтесь оставлять комментарии ниже или пишите одному из наших экспертов в engineering @ misumi.com.

Основы классификации и нумерации сталей

В мире металлов сталь — очень широкая категория. Существует несколько общих типов стали, а также дополнительные способы их классификации и системы счисления, используемые для этой классификации.

В Wasatch Steel наши специалисты могут помочь вам во всем, что вам нужно знать, когда дело доходит до категоризации и классификации стали. Давайте посмотрим на основы здесь.

Категории

По данным Американского института чугуна и стали (AISI), сталь делится на четыре основные категории в зависимости от химического состава:

• Углеродистая сталь
• Легированная сталь
• нержавеющая сталь
• Инструментальная сталь

Существует несколько марок, которые обладают разными свойствами — физическими, химическими и экологическими.На самом деле вся сталь состоит, по крайней мере, из железа и углерода; это фактическое количество углерода и дополнительных сплавов, которые изменяют свойства между стилями.

Классификации

Кроме того, сталь можно классифицировать по нескольким важным факторам:

• Состав: углерод, сплав и свойства нержавеющей стали
• Способ производства: непрерывное литье, электропечи прочие
• Метод отделки: холодная прокатка, горячая прокатка, холодное волочение и т. Д.
• Форма или форма: пруток, труба, труба, плита, лист и т. Д.
• Процесс раскисления: убитый, полузабитый и т. Д.
• Микроструктура: ферритная, перлитная, мартенситная и др.
• Физическая прочность (согласно стандартам ATSM)
• Термическая обработка: отжиг, закалка, отпуск, прочее
• Номенклатура качества: товарное качество, качество чертежей, качество сосудов высокого давления и др.

Системы нумерации

В сталелитейной промышленности используются две основные системы нумерации.Один был разработан AISI, а другой — Обществом автомобильных инженеров. Оба используют четырехзначные кодовые номера для обозначения основных углеродистых и легированных сталей, а некоторые сплавы вместо этого имеют пять цифр.

Как правило, если первая цифра — 1, это указывает на углеродистую сталь в обеих системах нумерации. Первая цифра затем перемещается вниз в порядке других легированных сталей, с никелем, обозначенным цифрой 2, а в списке до 9, где встречаются кремний-марганцевые стали и другие марки SAE.Вторая цифра обычно указывает на концентрацию основного элемента, а последние две цифры указывают на концентрацию углерода. Так, например, SAE 5130 — это хромистая легированная сталь, которая содержит около 1 процента хрома и около 0,3 процента углерода.

Чтобы узнать больше о классификации стали или узнать больше о наших услугах по производству стали, поговорите с профессионалами в Wasatch Steel сегодня.

Низкоуглеродистая сталь — обзор

6.1 Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь находит множество применений.Для износостойких изделий с низкими или худшими механическими свойствами; этот тип стали может использоваться при науглероживании (например, небольшие валы, втулки или высоконагруженные зубчатые передачи). Повышенная ударная вязкость может быть получена у проката из конструкционной стали (например, листов и профилей), содержащей ~ 0,25% C, с содержанием Mn и Al до 1,5%; хотя добавление алюминия запрещено для изготовления штамповок, поковок, бесшовных труб и шаблонов.

Их также можно использовать в качестве полосовой и конструкционной стали. Ленточные стали используются в корпусе кузова автомобиля, каркасе стального каркаса и т. Д.В автомобильной промышленности кузов, конструкционные и ремонтные детали автомобилей изготавливаются из полосовой стали, поскольку они обладают хорошей формуемостью, высоким модулем упругости и простотой сварки, связанной с низкой стоимостью. Они составляют от 50 до 60% веса автомобилей. Более того, они широко используются для снижения веса и снижения расхода топлива в автомобильной промышленности на протяжении многих лет, поддерживая конструкционные характеристики и проблемы безопасности. Строительный сектор сам по себе также является крупным потребителем полосовой стали, поскольку от этого во многом зависит рост этого сектора.Применения включают стальной каркас, облицовку, стальные перемычки и т. Д. Стальной каркасный корпус сводит к минимуму затраты на рабочую силу, а также время строительства. Он также устойчив к атмосферным воздействиям, прост в использовании, не подвержен усадке или деформации, выдерживает нагрузку и обладает огнестойкостью. Стальные облицовки также используются при строительстве промышленных зданий. Кроме того, легкие стальные перемычки заменили железобетонные перемычки в жилых домах. Другие области применения полосовой стали включают бытовые приборы, стальные барабаны, звуконепроницаемую сталь и изделия из стекловолокна и т. Д. [16,18].

Низкоуглеродистые конструкционные стали обычно представляют собой стали C-Mn с ферритно-перлитной микроструктурой. Они широко используются в химической и гражданской инженерии. Эти стали производятся в виде листов и профилей, иногда толщиной до нескольких дюймов. Кроме того, их предел текучести может доходить примерно до 500 Н / мм ² . Однако есть и другие приложения, включая здания, мосты, сосуды под давлением, корабли и внедорожные транспортные средства. Конструкционные стали также широко используются в таких сложных областях, как морские нефтяные заводы, газовые платформы и трубопроводы, которые могут работать в чрезвычайно холодных и химически агрессивных средах.Эти низкоуглеродистые конструкционные стали используются для изготовления корпуса корабля для достижения высокого уровня прочности, более высокой прочности, снижения стоимости строительства при более высокой эффективности эксплуатации. С другой стороны, различные морские сооружения были построены из этих видов стали, чтобы иметь хороший фундамент, долгосрочную оседку и устойчивость к естественным силам и неблагоприятным условиям окружающей среды. Таким образом, эти сооружения стали символами достижений с точки зрения дизайна, материалов и конструкции.В настоящее время в связи с тенденцией к использованию высокопрочных материалов с более высокими технологическими характеристиками арматурные стержни используются в зданиях, мостах и ​​морских сооружениях [18].

Другие типичные области применения включают изделия из проволоки, конструкционные профили (двутавровые балки, швеллеры и уголки) и листы, используемые в трубопроводах, зданиях и жестяных банках. Важным типом этой категории являются низкоуглеродистые легкорежущие стали. Они особенные, поскольку содержат до 0,15% C и до 1,2% Mn, минимум Si и до 0.35% S с 0,30% Pb или без него. Эти стали подходят для использования в методах массового производства автомобилей (например, кузовных панелей) [3,13].

Классификация стали | SlipNOT®

Американский институт чугуна и стали (AISI) заявляет, что сталь считается «углеродистой», если минимальное содержание не указано или не требуется. Более 85 процентов стали, поставляемой по всей территории Соединенных Штатов, — это углеродистая сталь. Ниже перечислены различные уровни углеродистых и стальных сплавов.

Низкоуглеродистая сталь — Этот класс стали содержит до 0.30% C и состоит из стальных листов или полос в холоднокатаном и отожженном состоянии. Низкоуглеродистая сталь используется для изготовления автомобильных кузовных панелей, жести и изделий из проволоки.

Среднеуглеродистая сталь — Этот класс аналогичен низкоуглеродистой, за исключением того, что он находится в диапазоне от 0,30% до 0,60% C, а содержание марганца в диапазоне от 0,60% до 1,65%. Среднеуглеродистая сталь в основном используется для изготовления валов, осей, шестерен, коленчатых валов, муфт и поковок.

High-carbon n сталь — Эта сталь колеблется от 0.60% — 1,00% C, а марганец колеблется от 0,30% до 0,90%. Высокоуглеродистая сталь используется для изготовления пружинных материалов и высокопрочной проволоки.

Сверхвысокоуглеродистая сталь — Этот класс варьируется от 1,25% до 2,0% C. Сверхвысокуглеродистая сталь подвергается термомеханической обработке для получения сверхмелкозернистых сферических частиц карбида.

Высокопрочная низколегированная сталь — Этот стальной сплав разработан для обеспечения лучших механических свойств и большей устойчивости к атмосферной коррозии.Он имеет более низкое содержание углерода для обеспечения адекватной формуемости и свариваемости.

Низколегированные стали — Основная функция этого сплава заключается в повышении его прочности и ударной вязкости после термообработки. Низколегированные стали также классифицируются по химическому составу.

Сталь

можно классифицировать по множеству различных систем, таких как состав, метод производства, метод отделки, форма продукта, практика раскисления, микроструктура, уровень прочности, термическая обработка и дескрипторы качества.Принимая решение о том, какую сталь покупать, вы можете принять во внимание приведенную выше информацию.

Руководство по выбору углеродистых и легированных сталей

Углеродистые стали — это стали, в которых основной легирующей добавкой является углерод. Легированные стали легируют не только углеродом, но и другими металлами или материалами для улучшения свойств.

Углеродистые стали классифицируются на основе содержания углерода в стали. Четыре основных класса углеродистой стали: мягкая и низкоуглеродистая сталь, среднеуглеродистая сталь, высокоуглеродистая сталь и сверхвысокуглеродистая сталь.

Мягкие и низкоуглеродистые стали содержат 0,16–0,29% углерода. Это наиболее распространенный вид стали, поскольку они имеют относительно низкую стоимость и обладают свойствами материала, приемлемыми для многих областей применения. Они не хрупкие и не пластичные, но податливые. Поверхностную твердость можно повысить за счет науглероживания.

Среднеуглеродистые стали содержат примерно 0,30–0,59% углерода. Они уравновешивают пластичность и прочность и обладают хорошей износостойкостью.Они используются в ковке, а также для изготовления крупных промышленных и автомобильных компонентов.

Высокоуглеродистые стали содержат примерно 0,6–0,99% углерода. Они очень прочные и используются для пружин и высокопрочных проволок.

Ультравысокие углеродистые стали содержат примерно 1-2% углерода. Эти стали можно закалять до высокой твердости и использовать для изготовления специализированных изделий, таких как ножи, оси или пробойники. Стали с содержанием углерода выше 1,2% обычно получают методом порошковой металлургии.Стали с содержанием углерода более 2% считаются чугунными.

Легированные стали содержат разное количество различных металлов и материалов, что определяет их свойства. Некоторые из наиболее часто добавляемых материалов включают хром, молибден, никель и кремний.

Хром добавляется в меньших количествах (0,5–2%) для повышения прокаливаемости и в больших количествах (4–18%) для повышения коррозионной стойкости.

Молибден добавляется в количестве 0.25-0,40% для повышения ударной вязкости стали.

Никель добавляется в меньших количествах (2-5%) для повышения ударной вязкости и в больших количествах (12-20%) для повышения коррозионной стойкости.

Кремний добавляют в сталь в меньших количествах (0,2-0,7%) для повышения прочности и в больших количествах (> 2%) для улучшения ее магнитных свойств.

Технические характеристики

Выбор металлических сплавов требует анализа требуемых размеров и технических характеристик.Размеры, которые следует учитывать, включают внешний диаметр (OD), внутренний диаметр (ID), общую длину и общую толщину.

Другие важные технические характеристики (в зависимости от области применения) включают:

• Форма изделия
• Прочность на разрыв
• Предел текучести
• Температура плавления
• Электропроводность
• Коррозионная стойкость
• Пластичность
• Ковкость

Эти свойства различаются в зависимости от метода формовки и состава сплава.

Приложения

Углеродистая сталь — это недрагоценный металл, который сегодня широко используется в производстве во всем мире почти во всех отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, авиационную, автомобильную, химическую и оборонную. Различные свойства легированных сталей могут применяться во многих областях, в том числе в конструкции зубчатых колес, труб, опор и других компонентов инфраструктуры.

Стандарты

AISC 360 — Спецификация для зданий из конструкционной стали.

АИСТ ПБ-334 — Производство, обработка и обработка стали.

ASTM F541 — Стандартные спецификации для рым-болтов из легированной стали.

Кредиты изображений:

Фото Jatinsanghvi / CC BY-SA 3.0 | Фото Билла Эбботта / CC BY-SA 2.0

Читать мнения пользователей об углеродистых и легированных сталях

Углеродистая сталь Марки

1018	мягкая (низкоуглеродистая) сталь, прочная и пластичная, с хорошими свариваемыми свойствами трещотки и др.
1020	подходит для поверхностной закалки, может подвергаться механической обработке, закалке и сварке	гидравлические валы, валы двигателей, валы насосов, детали машин
1030	высокоуглеродистая сталь, имеет умеренную твердость и прочность , обрабатываемые, пластичные	детали машин, используемые в отпущенном и закаленном состоянии для повышения прочности
1035	среднеуглеродистая конструкционная сталь, пригодная для индукционной закалки и пламени	, используемая для кованых деталей, звеньев, шестерен, муфт, кованые валы и оси
1040	имеет хорошую прочность, износостойкость и ударную вязкость, обрабатывается	кованые муфты и коленчатые валы
1045	среднеуглеродистая сталь, удовлетворительно поддается ковке, наиболее распространенная сталь	приложения для индукционной закалки, детали средней прочности, валы для пневматики и гидравлики цилиндры ulic
1050	простая углеродистая сталь, легко свариваемая и обрабатываемая	кованые валы и шестерни
1060	углеродистая сталь стандартного качества	используется для кованых изделий
10 с высоким содержанием углерода сталь, имеет высокую прочность на растяжение, термообрабатываемые	лезвия и столовые приборы
1144	сталь, эквивалентная напряжению, более прочный сплав, чем A36 и 1018, имеет улучшенную пластичность	используется для деталей, требующих механических свойств, получаемых при нагревании обработка
11L14	сталь без механической обработки, имеет повышенную обрабатываемость, прочнее 1018	используется для кованых применений
12L14	сталь без механической обработки, имеет улучшенную обрабатываемость, прочнее 1018	винтовые станки, муфты, муфты вставки, втулки и фитинги гидравлического шланга с

Классификация стали | сварка и неразрушающий контроль

По химическому составу сталь можно разделить на четыре основные группы:

• Углеродистая сталь
• Легированная сталь
• Нержавеющая сталь
• Инструментальная сталь

1. УГЛЕРОДНАЯ СТАЛЬ: Углеродистая сталь является наиболее используемой сталью в промышленности и составляет более 90% от общего объема производства стали.По содержанию углерода углеродистые стали подразделяются на три группы.

• Низкоуглеродистая сталь / низкоуглеродистая сталь
• Среднеуглеродистая сталь
• Высокоуглеродистая сталь

Содержание углерода указано в таблице ниже:

S.No.	Тип углеродистой стали	Процент углерода
1	Низкоуглеродистая сталь / Низкоуглеродистая сталь	До 0.25%
2	Среднеуглеродистая сталь	от 0,25% до 0,60%
3	Высокоуглеродистая сталь	от 0,60% до 1,5%

2. ALL
   2. ALL
      2. ALL В легированной стали используются различные пропорции легирующих элементов для достижения желаемых (улучшенных) свойств, таких как свариваемость, пластичность, обрабатываемость, прочность, закаливаемость, коррозионная стойкость и т. Д. Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых легирующих элементов и их влияние. ;

      • Марганец — Повышает прочность и твердость, снижает пластичность и свариваемость
      • Кремний — Используется в качестве раскислителей, используемых в процессе производства стали
      • Фосфор — Повышает прочность и твердость, снижает пластичность и ударную вязкость стали.
      • Сера — Уменьшает пластичность, ударную вязкость и свариваемость. Встречается в виде сульфидных включений.
      • Медь — повышенная коррозионная стойкость
      • Никель — Повышает прокаливаемость и ударную вязкость сталей.
      • Молибден — Повышает прокаливаемость и сопротивление ползучести низколегированных сталей

      3. НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ: Нержавеющая сталь — Нержавеющая сталь — это легированная сталь с содержанием 10.5% хрома (минимум). Нержавеющая сталь демонстрирует исключительную коррозионную стойкость из-за образования очень тонкого слоя Cr2O3 на поверхности. Этот слой также известен как пассивный слой. Увеличение количества хрома еще больше повысит коррозионную стойкость материала. В дополнение к хрому, никель и молибден также добавляются для придания желаемых (или улучшенных) свойств. Нержавеющая сталь также содержит различные количества углерода, кремния и марганца.

      Нержавеющая сталь далее классифицируется как

      1. Ферритная нержавеющая сталь
      2. Мартенситная нержавеющая сталь
      3. Аустенитная нержавеющая сталь
      4. Дуплексная нержавеющая сталь
      5. Нержавеющая сталь с осаждением и упрочнением (PH)
      • Феррит Ферритная сталь состоит из железо-хромовых сплавов с объемноцентрированной кубической кристаллической структурой (ОЦК).Как правило, они магнитные и не могут быть упрочнены термической обработкой, но могут быть усилены холодной обработкой.
      • Аустенитные: Аустенитные стали наиболее устойчивы к коррозии. Он немагнитный и не поддается термообработке. Обычно аустенитные стали хорошо свариваются.
      • Мартенситная сталь: Мартенситная нержавеющая сталь чрезвычайно прочная и вязкая, но не такая коррозионно-стойкая, как два других класса. Эти стали хорошо поддаются механической обработке, магнитной обработке и термообработке.
      • Дуплексная нержавеющая сталь : Дуплексная нержавеющая сталь состоит из двухфазной микроструктуры, состоящей из зерен ферритной и аустенитной нержавеющей стали (например, феррит + аустенит). Дуплексные стали примерно в два раза прочнее аустенитных или ферритных нержавеющих сталей.
      • Нержавеющие стали с дисперсионным твердением (PH): Нержавеющие стали с дисперсионным твердением (PH) обладают сверхвысокой прочностью из-за дисперсионного твердения.

      4. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СТАЛЬ: Инструментальные стали имеют высокое содержание углерода (0.От 5% до 1,5%). Более высокое содержание углерода обеспечивает более высокую твердость и прочность.

         No related posts.