Виды стали: классификация по составу, назначению, структуре, раскислению и качеству

О чем речь? Виды стали классифицируют по химическому составу, назначению, структуре, раскислению и качеству. Для их обозначения используют специальную маркировку. Эта особенность присуща России, европейские и американские производители подобного не делают.

Как читать маркировку? Обычный сплав без легирующих элементов обозначается «Ст». Далее идет цифра, указывающая на количество углерода. После может стоять аббревиатура «КП», которая означает степень раскисления стали – кипящая. В принципе, расшифровать информацию не составит труда.

Что собой представляет сталь

Сталь представляет собой сплав, состоящий из железа с добавлением углерода в количестве до 2,14 %. Такое сочетание придает материалу необходимую твердость. В то же время превышение данного порога химического элемента С приводит к излишней хрупкости металла.

Чтобы придать сплаву желаемые свойства, важно использовать различные легирующие добавки. Соединения, обогащенные такими компонентами, отличаются повышенной прочностью и стойкостью к коррозии. Различные виды термической обработки способствуют улучшению характеристик стали, но применение легирующих элементов значительно оптимизирует и ускоряет этот процесс.

Основные критерии, по которым классифицируют сталь:

• химический состав;
• назначение;
• качество;
• структура;
• степень раскисления.

Маркировка стали

Чтобы понять маркировку вида стали, нет необходимости в специализированных знаниях. Обозначение «Ст» указывает на сплав обычного качества без добавления легирующих элементов. Следующая за этим числовая отметка показывает процент содержания углерода в составе.

Наличие букв «КП» говорит о том, что сплав не прошел полного процесса раскисления в печи, что делает его кипящим. В случае отсутствия этих букв, сталь классифицируется как спокойная.

Чтобы лучше разобраться с видом стали, ее классификацией и маркировкой, проанализируем определенные сплавы.

Рассмотрим марку Ст40Х. Обозначение «40» свидетельствует о том, что процентное содержание углерода составляет 0,4 %, а отсутствие указаний на легирующие элементы доказывает их отсутствие в составе.

Маркировка 09Г2С указывает на вид стали, обогащенной легирующими добавками, объем которых не превышает 2,5 %. В составе преобладают углерод (0,9 %) и по 2 % марганца с кремнием.

25Х2МФА – высокопробная легированная сталь, главным компонентом которой является хром (2,5 %), молибден (2 %), ванадий (0,2 %) и алюминий (0,1 %).

Иногда после букв, обозначающих элементы, могут следовать цифры, показывающие их процентное содержание. Так, в составе стали с маркировкой 40Х5МФС доля хрома составляет 4 %, молибдена – 0,5 %, а ванадия – 0,3 %.

Классификация стали по химическому составу

Ранее было отмечено, что классификация стали зависит от ее состава. Основу материала формируют железобетон и углерод, причем содержание последнего не превышает 2,14 %. Исходя из этого, можно утверждать, что около половины объема железа составляют добавки, выбранные с учетом их концентрации и соотношения.

Классификация различных видов стали, основанная на количестве углерода в составе:

• Изделия с низким содержанием – доля С не превышает 0,25 %.
• Категория среднеуглеродистых типов – процент С – 0,25–0,6.
• Высокоуглеродистые – объем С – выше 0,6 %.

Увеличение содержания углерода делает металл тверже, однако уменьшает его устойчивость к разрушению. Введение в сплавы различных химических элементов улучшает их характеристики для использования, превращая обычную сталь в легированную.

Классификация легированных типов стали:

• Низколегированные – объем добавок меньше 2,5 %.
• Среднелегированные – 2,5–10 %.
• Высоколегированные – 10–50 %.

Таблица. Виды стали:

Классификация стали по назначению

• Строительная. Сплав Ст3 относится к категории стройматериалов стандартного качества. Сталь хорошо поддается различным видам обработки. Рекомендуется для возведения разнообразных сооружений и зданий. С увеличением номера прочность повышается, а пластичность снижается.
• Пружинная. Сталь выделяется своей высокой упругостью, прочностью, устойчивостью к воздействию внешних неблагоприятных условий. Используется для производства пружин и рессор.
• Подшипниковая. Вид стали, обладающий долговечностью и низкой текучестью, используется в процессе монтажа подшипников и механических конструкций.
• Нержавеющая. Обладает высоким содержанием легирующих добавок, отличается устойчивостью к коррозионным процессам.
• Жаростойкая. Может длительно сохранять свои функциональные свойства в условиях повышенной температуры. Применяется при создании двигателей.
• Инструментальная. Благодаря своим режущим свойствам применяется для создания резцов, сверл и другого инструмента. Обозначается как углеродистая сталь символом «У», причем различные марки, к примеру, У8А или У7, указывают на процентное содержание углерода в составе – соответственно 0,8 % и 0,7 %.

Лучшие виды стали, обозначаемые добавлением буквы «А» в конце, например, У8ГА, в основном предназначены для создания инструментов для обработки дерева.

• Быстрорежущая. Вид стали, предназначенный для обработки металла.
• Цементируемая. Применяется для изготовления компонентов и механизмов, которые должны выдерживать высокие нагрузки и сохранять работоспособность даже при существенном истирании поверхностей.
• Специальная. Это вид нержавеющей стали, который устойчив к агрессивным веществам (кислотам), коррозии и высокой температуре. Данные качества достигаются за счет введения в состав легирующих элементов: хрома, молибдена и ванадия. Добавление фосфора и кремния делает возможной обработку сплава двумя способами резки: механическим и плазменным.

Виды стали по структуре

Термин «структура» отражает внутреннее устройство металла, которое подвержено значительным трансформациям под влиянием температуры и механических нагрузок.

Размер и форма зерен сплава определяются его химическим составом, долей добавок и методом производства. В центре структуры находится железная кристаллическая решетка с атомами примесей. Строение стали меняется при резких колебаниях температуры. Этот процесс называют фазовым переходом, который возникает при определенном нагреве. Введение легирующих элементов может заметно изменить условия превращения.

В процессе производства различных видов стали выделяют несколько этапов:

• Аустенит. Атомы углерода встраиваются в кристаллическую решетку железа, возникающую при нагревании до температуры +700…+1400 °С. При наличии в y-фазе 8–20 % никеля данная структура способна сохраняться даже при комнатной температуре.
• Феррит. Раствор углерода, отличающийся своей твердостью.
• Мартенсит. Перенасыщенное углеродом соединение, типичное для стали после процесса закалки.
• Бейнит. Формируется в результате быстрого охлаждения аустенита до температуры в пределах +200…+500 °С. Структура уникальна по своему составу, в котором присутствует феррит и карбид железа.
• Перлит. Результат охлаждения металла до +727 °С, при котором образуется равное соотношение феррита и карбида.

Классификация стали по методу раскисления и качественному признаку

В процессе производства в стальных изделиях неизбежно присутствует кислород в виде оксида железа. Для снижения уровня О и восстановления Fe применяют метод раскисления. Данный способ подразумевает введение в жидкий металл активных соединений, что приводит к взаимодействию и освобождению кислорода. В это время О соединяется с С, образуя углекислый газ, который выходит в виде пузырьков.

Исходя из продолжительности обработки и количества применяемых раскислителей, сплавы делят на три основные категории:

• Кипящий – характеризуется большим количеством выпускаемой продукции, однако качество сплава оставляет желать лучшего.
• Спокойный – отличается превосходным качеством за счет прохождения всех необходимых этапов раскисления, что влечет за собой повышенную стоимость, оправданную дороговизной используемых реагентов.
• Полуспокойный – среднее между первыми двумя типами, имеет разумную цену и достойные качественные показатели.

Важную роль в виде получаемой стали играют остаточные элементы, образующиеся в процессе получения железа из руды. Наличие серы (S) и фосфора (P) может негативно сказаться на качественных характеристиках сплава. Исходя из объема содержания этих веществ, выделяют металл обычного или высшего качества, при этом последний маркируется дополнительной буквой А. Высококачественное соединение отличается низким содержанием фосфора, не превышающим 0,025 %.

Какие марки стали считаются качественными

Перед тем как дать ответ на данный вопрос, важно подчеркнуть, что состав любого вида стали неизбежно включает в себя элементы, негативно влияющие на его свойства. К таким веществам, прежде всего, относят серу и фосфор.

Металл, применяемая в производстве горячекатаной продукции, строительных элементов и компонентов с низким напряжением, таких как втулки, оси и шестерни, представлена марками ВСт3кп, Ст0, Ст1КП и др. Для данных видов стали характерно содержание серы не более 0,05 % и фосфора не выше 0,04 %.

Лучшие виды стали используют для производства инструментов: сверл, напильников и хирургических инструментов. Для обозначения применяется маркировка буквой У, после которой цифры указывают процентное содержание углерода в составе.

Сталь, применяемая в машиностроительной отрасли, обозначается добавлением «А»: А12, А30, А40Г, AC40. Важно, чтобы содержание серы в составе не превышало 0,30 %, а фосфора – 0,15 %.

Основные виды стали, используемые в строительстве: углеродистая, легированная, инструментальная и нержавеющая. Каждая обладает уникальными свойствами и предназначением.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.