1.8.1. Стали обыкновенного качества

Стали обыкновенного качества используются в основном в строительстве и для изготовления малоответственных (малонагруженных) деталей. Поставляется в виде фасонного проката, проволоки, арматурных профилей, толстого и тонкого листа, труб, гнутых профилей, т. е. это конструкционные стали. Марки: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.

Предел содержания углерода С, кремния Si, марганца Mn — более широкие у данных сталей, чем у качественных (С не более 0,5%). Маркировка сталей не раскрывает химический состав. Цифра в марке — порядковый номер в ГОСТе, с увеличением цифры возврастают прочностные и снижаются пластические характеристики.

Фасонный прокат и гнутые профили из сталей обыкновенного качества на металлургических заводах могут подвергаться термическому упрочнению, что заметно повышает механические свойства металлов. ?

Читать далее

1.8. Классификация сталей

Стали классифицируются по следующим признакам:
— по химическому составу;
— структуре;
— качеству;
— способу производства;
— применению.

По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные.
Углеродистые стали по содержанию в них углерода делятся на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (от 0,25% до 0,6% С), высокоуглеродистые (более 0,6% С).
Легированные стали делят на три группы: низколегированные (с суммарным содержанием легирующих элементов до 2,5%), среднелегированные (от 2,5% до 10%), высоколегированные (свыше 10%).

По способу производства стали бывают: конверторная, мартеновская, электросталь и сталь особых методов выплавки.

По структуре стали классифицируют в состоянии после отжига и нормализации. В отожженном состоянии делят на доэвтектоидный, эвтектоидный и завтектоидный классы. Стали в нормализованном состоянии делят на перлитный, мартенситный и аустенитный классы.

По качеству (по содержанию вредных примесей) стали различают:
— обыкновенного качества (с содержанием серы S не более 0,08%, фосфора P не более 0,09%)
— качественные стали (с содержанием серы S не более 0,04%, фосфора P не более 0,045%)
— высококачественные стали (с содержанием серы S не более 0,025%, фосфора P не более 0,025%)
— особо высококачественные стали (с содержанием серы S не более 0,015%, фосфора P не более 0,015%)- это легированные стали выплавляемые в электропечах, электрошлаковым переплавом и другими методами.

По назначению стали делят на:
— конструкционные — предназначены для изготовления деталей машин, приборов элеентов строительных конструкций;
— иструментальные — для изготовления измерительного и режущего инструмента;
— стали специального назначения — это нержавеющие, жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.

Читать далее

1.4. Теория сплавов

Сплавы имеют ряд преимуществ перед металлами:
1. Более высокие механические свойства.
2. Возможность получения ряда специальных физических свойств.
3. Лучшие технологические свойства.
Строение сплавов.

Компоненты, входящие в состав сплава, вступают между собой в следующие взаимодействия:
1. Механическая смесь.
2. Твёрдый раствор.
3. Химическое соединение.
Механическая смесь: в данном случае сплав состоит из кристаллов 2-х компонентов А и В, которые связаны только по границам зёрен.
Механическая смесь, которая кристаллизуется при постоянной температуре, называется эвтектика (мелкодисперсная пластинчатая смесь), т. е. температура кристаллизации компонента А равна температуре кристаллизации компонента В:

Т а = Т в

Примеры механической смеси: сплавы цинка Zn и олова Sn, алюминия Al и меди Cu, никеля Ni и хрома Cr.
Твёрдые растворы образуются в том случае, когда при кристаллизации жидкого расплава один компонент строит кристаллическую решётку, а атомы второго в ней растворяются. Существуют следующие виды твёрдых растворов:
— твёрдые растворы внедрения: один компонент строит кристаллическую решётку, а атомы другого располагаются между атомами растворителя.
— твёрдые растворы замещения: в этих растворах атомы растворителя могут замещаться атомами растворимого вещества.
— твёрдые растворы вычитания: образовываются на базе химического соединения.
Химические соединения образуются в том случае, когда при затвердевании сплава строится новая кристаллическая рашётка, не похожая ни на кристаллическую решётку ни того, ни другого элемента. Химическое соединение описывается формулой
AmBn
Например, Fe3C, Al2O 3 (кстати, эти сплавы имеют высокую твёрдость, износостойкость и хрупкость).
Читать далее

Сущность процесса производства стали

Сущность процесса производства стали заключается в удалении содержащихся в исходном материале избыточных примесей с помощью окислительно-восстановительных процессов. Исходным материалом при это может быть чугун, лом, руда, отходы литейного производства.

То есть из расплавленной жидкой смеси, содержащей большое количество железа и соединений на его основе (в основном оксидов), удаляем как можно больше углерода, кислорода, серы, фосфора, марганца, кремния и т. д. Нагревая смесь, мы заставляем оксиды железа распадаться, кислород соединяется с углеродом (угарный газ CO) и другими элементами, которые выводятся в шлак или в виде газов.

Используя разные способы переработки, можно получить сталь разного состава и качества — зависит от способа производства и цели. К примеру, в кислородном конвертере получают углеродистые и низколегированные стали, в мартеновской печи — углеродистую, легированную и конструкционную стали, в электро-дуговой печи — качественные конструкционные и высоколегированные стали, а наиболее качественные, высоколегированные и стали специального назначения получают  в индукционных печах, и т. д.

В дальнейшем качество стали повышается в процессе переплавки — из неё удаляют оставшиеся газы и пустоты. Все способы получения стали из чугуна — это окислительные процессы, в конце плавки сталь всегда содержит кислород, понижающий свойства сплава, поэтому после плавки проводят раскисление — то есть уменьшение содержания кислорода до допустимых норм.
Читать далее

Металлы. Сталь и чугун.

Металл [греч. metallon, букв. рудник] — химически простое тело (или сплав), отличающееся блеском, ковкостью, плавкостью и способностью проводить теплоту и электричество. (Толковый словарь русского языка Ушакова)

Классификация металлов.
Металлы делятся на чёрные и цветные. К черным относятся: 1) соединения железа Fe и углерода С с примесями марганца Mn, хрома Cr, кремния Si, фосфора P, серы S и пр.; 2) ферросплавы (т.е. различные сплавы железа, например, с марганцем FeMn, с кремнием FeSi, с хромом FeCr). Остальные металлы относятся к цветным.
Чёрные металлы, отнесённые к первой группе,  — это стали и чугуны. Дадим определения, чтобы понять разницу:
Сталь — многокомпонентный железоуглеродистый сплав с содержанием углерода менее 2,14%.
Чугун — многокомпонентный железоуглеродистый сплав с содержанием углерода более 2,14%.
Читать далее