Сталь классификация обработка основные типы

Автор: Волков Семён

Дата публикации: 30 Августа 2024

Простой и доступный метод приобретения металлопроката. Обширный ассортимент продукции в нашем онлайн-каталоге.
Выберите и оформите заказ на необходимые материалы прямо сейчас!
Принимаем как безналичную, так и наличную оплату. Доставка по всей Беларуси.

Сталь представляет собой сплав железа (Fe) (от 45% и больше) с углеродом (C) (до 2,14%) и прочими химическими элементами.

Сталь классифицируется по нескольким параметрам, среди которых:

• Состав: углеродистая, легированная и высоколегированная сталь.
• Назначение: конструкционная, инструментальная, нержавеющая, жаростойкая и другие виды стали.
• Метод производства: конвертерная, мартеновская, электросталь.
• Качество поверхности: горячекатаная, холоднокатаная, оцинкованная и прочие виды.

Обработка стали включает в себя различные процессы, направленные на улучшение ее характеристик и придание ей необходимых форм. Основные методы обработки:

• Термическая обработка: закалка, отжиг, нормализация, отпуск, которые изменяют внутреннюю структуру стали для улучшения ее свойств.
• Механическая обработка: резка, сгибание, штамповка, сверление – все, что связано с физическим воздействием на металл.
• Химико-термическая обработка: цементация, азотирование, борирование, которые повышают поверхностную твердость стали и ее износостойкость.

Ключевые виды стали включают:

• Углеродистая сталь: используется для изготовления конструкций, машин и сооружений благодаря высокой прочности и доступной цене.
• Нержавеющая сталь: устойчива к коррозии и подходит для производства бытовой техники, медицинских инструментов и пищевой промышленности.
• Инструментальная сталь: обладает высокой твердостью и износостойкостью, применяется для изготовления режущего и измерительного инструмента.
• Легированная сталь: улучшенные механические свойства и устойчивость к различным нагрузкам за счет добавления легирующих элементов (хром, никель, молибден и др.).

Выбирайте необходимый тип стали в зависимости от ее назначения и требований вашего проекта. Обширный ассортимент в нашем онлайн-каталоге позволит вам найти все, что необходимо для успешной реализации задач.

Категории сталей

Сталевые сплавы подразделяются по назначению, химическому составу, качеству и структуре.

По назначению различают конструкционные, коррозионностойкие (нержавеющие), инструментальные, жаропрочные и криогенные стали.

• Легированная — это сталь, в которую добавлены определённые элементы для получения нужных физических или механических характеристик. Эти добавки, называемые легирующими элементами, обычно увеличивают прочность и стойкость к коррозии, уменьшая хрупкость стали. В зависимости от содержания легирующих элементов, сталь подразделяется на: низколегированную (до 2,5 % легирующих элементов), среднелегированную (от 2,5 % до 10 %) и высоколегированную (от 10 % до 50 %).
• Конструкционная — это сталь, используемая для производства различных деталей, механизмов и конструкций в машиностроении и строительстве, обладающая необходимыми механическими, физическими и химическими свойствами.
• Нержавеющая — это легированная сталь, устойчивая к коррозии как в атмосфере, так и в агрессивных средах.
• Инструментальная углеродистая сталь — это сталь, в которой содержание углерода составляет 0,7% и выше. Её ключевое отличие — высокая твёрдость и прочность, что делает её идеальной для производства инструментов.
• Жаропрочная сталь — тип стали, предназначенный для использования при высоких температурах, составляющих до 30% от температуры её плавления.

Согласно химическому составу, стали можно классифицировать как углеродистые и легированные.

Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода делятся на: низкоуглеродистые (до 0,25% углерода), среднеуглеродистые (0,3–0,55%) и высокоуглеродистые (0,6–2%). Увеличение содержания углерода увеличивает прочность и твёрдость сплавов железа, но снижает их пластичность и вязкость.

Углеродистая сталь обыкновенного качества

Углеродистая сталь обыкновенного качества содержит углерод в диапазоне от 0,06 до 0,49%. К этой категории относятся марки стали: Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6, Ст0. Для данной группы сталей необходимо соответствие химическому составу по ГОСТ 380-94, а металлопрокат, производимый из этого вида стали, должен отвечать общим техническим требованиям ГОСТ 535-2005.

Чаще всего для производства металлопродукции используют сталь марки Ст3сп/пс1-5: из нее производят сортовой, фасонный, листовой и рулонный прокат, а также горячекатаные трубы.

Высококачественная углеродистая сталь

Низкоуглеродистая конструкционная сталь высокого качества (марки 08, 08кп, 08пс) используется для изготовления листового проката. Это мягкая сталь, которая легко поддается штамповке, давлению и профилированию.

Высококачественная конструкционная сталь (марки 10, 15, 20, 25) применяется для производства стальных труб и в машиностроении. В сравнении с маркой Ст3, она обладает лучшей прочностью и устойчивостью к коррозии.

Прочная качественная сталь (марки 30, 35, 40, 45) используется в изготовлении сильно нагруженных машинных деталей в машиностроении. Эти марки стали характеризуются высокой износостойкостью и ещё большей коррозионной стойкостью.

Для улучшения характеристик стали применяется легирование. Цели легирования включают увеличение: прочности, стойкости к коррозии, термостойкости, жаропрочности и других свойств.

Легирование — это процесс добавления в материал примесей, изменяющих свойства основного материала.

Легированные стали подразделяются по содержанию легирующих компонентов на низколегированные (до 4%), среднелегированные (до 11%) и высоколегированные (свыше 11%).

Количество примесей в стали зависит от применяемых методов производства.

Содержание примесей определяет (классифицирует) качество стали: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Структура стали позволяет выделять ее виды: аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную, перлитную, а также двухфазную и многофазную.

Процесс производства стали включает переработку чугуна, при этом уменьшается содержание углерода и иных ненужных примесей.

Физические и химические характеристики стали зависят от ее состава и структуры, определяемых присутствием и процентным содержанием следующих главных компонентов:

• Углерод — элемент, увеличивающий твердость и прочность стали при повышении его содержания, однако снижающий ее пластичность.
• Сера — вредная примесь, которая способствует ломкости стали и уменьшению ее пластичности, прочности, износостойкости и коррозионной стойкости.
• Фосфор — вредная примесь, влияющая на хладноломкость стали, то есть ее хрупкость при низких температурах.
• Феррит — компонент, придающий стали мягкость и пластичность.
• Цементит — компонент, увеличивающий твердость стали, но также способствующий ее хрупкости.
• Кремний и марганец, при содержании около 0,5–0,7%, не имеют значимого воздействия на свойства стали.

Необработанная сталь обладает высокой пластичностью, что позволяет её формировать различными методами: ковкой, вальцовкой и штамповкой.

Механическая и термическая обработка стали

Процесс термической обработки стали

Отличительной чертой стали является её способность изменять свои механические свойства после термической обработки. При нагреве, выдержке и охлаждении стали по заданным режимам, её структура претерпевает изменения.

Среди видов термической обработки выделяют следующие:

• Отжиг стали — включает нагрев стали до определённой температуры, выдержку при этой температуре в течение заданного времени и последующее охлаждение до комнатной температуры.
• Нормализация стали — это процесс, похожий на отжиг, однако он отличается температурой нагрева и продолжительностью выдержки. В результате нормализации сталь приобретает мелкозернистую и однородную структуру, а её твердость и прочность увеличиваются на 10-15% по сравнению с отжигом. Иногда нормализацию применяют как подготовительный этап перед закалкой стали.
• Закалка стали — это метод термической обработки стали, при котором её нагревают выше критической температуры изменения кристаллической решетки, а затем быстро охлаждают. После закалки сталь становится гораздо твёрже, но при этом проявляет большую хрупкость и меньшую пластичность. Для уменьшения хрупкости и повышения пластичности и вязкости после закалки выполняют отпуск.
• Отпуск стали — это метод термической обработки закалённого сплава или металла, при котором выполняются основные процессы полигонизации и рекристаллизации. Этот процесс проводится для достижения большей пластичности и уменьшения хрупкости стали, сохраняя при этом её достаточную прочность. Это достигается путём нагревания изделия и последующего медленного охлаждения.

Чем выше содержание углерода в стали, тем больше её твёрдость после термической обработки.

Химико-термическая обработка стали

Химико-термическая обработка стали изменяет химический состав её поверхностного слоя за счёт добавления различных химических элементов до определённой глубины. Основные цели этого вида обработки стали включают:

• увеличение твердости поверхности при сохранении высокой вязкости сердцевины;
• снижение трения;
• повышение износостойкости;
• улучшение устойчивости к усталости материала;
• усиление коррозионной стойкости.

Основные методы химико-термической обработки стали:

• Цементация (C) — повышает твердость поверхности мягкой стали за счет увеличения концентрации углерода в поверхностных слоях.
• Азотирование (N) — способствует увеличению поверхностной твердости и износостойкости стали.
• Цианирование и нитроцементация (N + C) — одновременное насыщение поверхностных слоев стали углеродом и азотом. После этого процесса проводят закалку и низкий отпуск стали.
• Сульфатирование (S) — процесс насыщения поверхности серой улучшает приработку трущихся поверхностей деталей и снижает коэффициент трения.

Сертификация изделий из стали

Изделия из стали (металлопрокат) обязаны проходить обязательную сертификацию. Металлопрокат может быть произведен из чёрной, легированной, нержавеющей стали, а также из меди, алюминия и других металлов.

Применение конкретных типов стали при производстве изделий из стали регулируется соответствующими ГОСТами или ТУ и зависит от предполагаемых условий эксплуатации металлопроката.

Сертификат качества оформляется изготовителем и подтверждает соответствие продукции актуальным нормативам: ГОСТам или ТУ.

Сертификации подлежат следующие параметры:

• Сортамент: размеры, длина, допустимая кривизна и т.д.
• Состав стали с точки зрения химии;
• Технические требования: механические характеристики, обработка поверхности, тип и структура стали и прочее.