Классификация сталь: Сталь. Виды, классификация, характеристики сталей

Содержание

Сталь: классификация и маркировка

Большинство современных конструкций подразумевает применение стали. Сплав с различной маркировкой применяется в различных сферах нашей жизни: от крупномасштабного строительства до художественной ковки. Но в чем его особенность, ведь это лишь сочетание железа и углерода. К слову, чугун состоит из аналогичных составляющих. Вся разница в том, что сталь состоит на 98% из железа и лишь на 2% — из углерода. Если добавить чуть больше углерода, в конечном результате получиться чугун. Но металлурги не останавливаются лишь на этих двух составляющих и дополняют сплав хромом, магнием, никелем и иными элементами. Это позволяет изменить процентное содержание легирующих компонентов, а также свойства стали.

Разновидности стали

Как уже говорилось ранее, основными составляющими стали являются железо и углерод. Отсюда исходит то, что сплав бывает легированным, низколегированным и углеродистым.

Качество стали напрямую зависит от процентного соотношения углерода к железу. Чем меньше углерода присутствует в сплаве, тем он мягче, эластичнее и более пригоден для изготовления деталей по технологии холодной или горячей прокатки. Такой сплав используется исключительно для изготовления несложных механизмов, которые не должны выдерживать большой вес объемной конструкции.

Сталь, в которой присутствует углерод свыше 0,55%, называется твердой. Она применяется в строительной отрасли в качестве фундаментальной поддержки, крепежных изделий и многое другое. Она превосходно обрабатывается и шлифуется, при этом совершенно не деформируясь. Из нее изготавливают элементы, которые способны выдержать серьезную нагрузку, при этом, не теряя исходный эксплуатационный срок. К примеру, зубчатые колеса, ходовые валы. Иными словами, изделия из твердой стали должны иметь укрепленную поверхность, а также высокий коэффициент износоустойчивости.

К примеру, в машиностроительной индустрии, распространенной разновидностью стали является легированная хромистая. Ее характерные свойства – повышенная прочность и выдержка любой температуры. Сплав практически не поддается свариванию, поэтому объединить два элемента из легированной хромистой стали можно лишь после подогрева, а также термообработки. Сталь маркировки 40X – идеальный пример. Она устойчива к любым видам внешнего механического воздействия. Благодаря внешнему антикоррозийному покрытию практически не поддается влиянию ржавчины. Используется для изготовления валов, небольших оправ, втулок для крепления металлопрокатной продукции и т.д.

Нержавеющая сталь – как отдельная разновидности сплава

Главным врагом, а также фактором, который способен в разы уменьшить эксплуатационный срок является ржавчина (коррозия). Она разрушает металлические изделия внешне, но после проникновения внутрь, за несколько лет способно полностью деформировать металлургический продукт. Исходя из этого, более 20 лет назад была изготовлена первая деталь из нержавеющей стали (еще называют коррозийно-стойкой).

Продукцию, изготовленную из нержавейки можно эксплуатировать в среде с высокой влажностью, а также при очень высоких температурах (до 500 градусов). Она практически не деформируется и коррозия не оказывает на нее влияния. Из этого сплава изготавливают мерительные и режущие инструменты, посуду и столовые приборы, детали для автомобилей и т.д.

Подобная популярность обусловлена высокой устойчивостью к коррозии и выдержкой абсолютно любых температур. Нержавеющая сталь широко применяется в судостроении и мостостроении.

Маркировка стали

Сталь относится к многочисленной группе используемых материалов. Марка стали обозначает, к какой группе относится тот или иной сплав. Зачастую, марка позволяет определить основные свойства стали (износоустойчивость, выдержку температур, сопротивляемость коррозии и т.д.). На некоторых видах марка стали позволяет установить процентное соотношение железа и углерода, а также входящие в состав дополнительные элементы.

Расшифровка марки позволяет понять, к какой группе относится конечное изделие или сам сплав. Групп выделяют всего три:

Конструкционные;
Строительные;
Инструментальные.

Последняя группа в свою очередь делиться на несколько небольших подвидов.

Конструкционные стали

Применяется для изготовления крупногабаритных изделий, металлопрокатных единиц, а также конструкций с высоким коэффициентом свариваемости. Делятся на две разновидности: легированные и углеродистые стали. Легированная сталь должна состоять наполовину из железа, остальная часть – углерод и посторонние примеси, придающие сплаву максимальную прочность.

Выделяют четыре категории качества этой стали:

Стандартное качество. Количество посторонних примесей практически равно нулю. Обозначается буквами «Ст»;
Качественная или обычная. Количество посторонних элементов в составе достигает 0,040%. Как правило, никак не маркируется;
Высококачественная. Зачастую, в нее добавляют хром или никель, в процентном соотношении 0,030% на 1 кг сплава. В обозначении присутствует буква «А»;
Легированная сталь повышенного качества. Высокопрочный продукт, с 0,015% лишних элементов. В середине обозначения, после слова «сталь» вставляется буква «Ш».

Существует отдельный вид, вернее вторичная категория конструкционных сталей – быстрорежущие. Они подходят для многоступенчатой обработки, в результате которой можно добиться идеально ровной поверхности изделия, с высокими показателями прочности, твердости и устойчивости к коррозии. Термообработка позволяет закалить сталь до максимально допустимого уровня, но при условии, что процент содержания углерода не будет превышать 0,32%. Эта марка стали отмечается буквами «КБ».

Инструментальные

Как можно понять из названия, основное применение этих сталей – изготовка инструментов широкого спектра пользования. К примеру, изготавливаются инструменты для дальнейшей обработки металлопродукции, также применяется для стандартных бытовых инструментов (гаечный ключ, молоток и т.д.).

Усиленная поверхность позволяет использовать конечное изделие по назначению, при этом, не боясь за то, что оно может деформироваться. Соотношение железа и углерода составляет 97,6% к 2,4%, что приблизительно равно самому слабому сплаву чугуна. Однако, это все еще инструментальная сталь с очень высоким коэффициентом прочности. Маркировка – буква «У».

Строительные

Применяются исключительно в строительной отрасли, но разных течениях. Один из возможных способов применения – в качестве опорных конструкций многоэтажного здания. Стальные сваи выдерживают многотонный вес конструкции, при этом практически не деформируются. На изделии или первоначальном материале обозначается буквой «С», в начале обозначения.

И это далеко не весь список возможной маркировки. Зачастую, на каждом изделии присутствует длинный ряд из обозначений, в котором одной или двумя буквами описывается уровень качества, прочности, входящие в состав продукта или первичного материала примеси и т.д. Желательно научиться владеть терминологическим языком маркировки сталей, чтобы в нужный момент осуществить грамотный выбор.

Классификация сталей

Еще один важный момент – классификация сталей. Она определяется по нескольким основным критериям:

Химический и структурный состав;
Наличие посторонних примесей;
Степенью устойчивостью к коррозии, а также подверженности к ней;
Применением.

Мы рассмотрим некоторые аспекты классификации сталей, чтобы лучше понять, что собой представляет столь необычный, и в то же время привычный сплав.

Химический и структурный состав

Химический состав обуславливает количество применяемого углерода при изготовлении конкретной марки стали. Существует специальный свод правил и установок — ГОСТ, по которому допустимое количество входящих в состав элементов не должно быть превышено или уменьшено.

Чтобы увеличить основные характеристики до максимального предела, в сплав добавляют посторонние металлы или элементы – хром, никель иногда небольшое количество алюминия. Это позволяет произвести сложный технологический процесс — легирование.

Второй атрибут классификации — структурный состав. Структура зависит от вхождения дополнительных компонентов, а также способности стали быстро охлаждаться при достигнутой температуре свыше 800 градусов. Сплавы, которые быстро остывают, более мягкие и подходят лишь для изготовления небольших деталей не несущие на себе основную нагрузку. Долго остывающие сплавы — прочные, надежные и обладают внушительным эксплуатационным сроком.

Наличие посторонних примесей

Уже неоднократно упоминалось о том, что в сплав добавляются посторонние примеси, которые значительно влияют на конечные характеристики стального изделия или его механические свойства. К примеру, чтобы достигнуть особо качественного состава, необходимо добавить 0,0020% серы в сплав. Таким образом, внешняя оболочка укрепиться в несколько раз. Придание термообработке позволит в разы усилить результат.

Бром, никель, молибден увеличивают сопротивляемость к коррозии, о чем дальше и пойдет речь.

Устойчивость к коррозии

Это заключительный аспект классификации стали. Применение мы рассматривали несколько выше (маркировка стали). Этот сплав стал по-настоящему популярен благодаря высокой устойчивости к природному фактору – разложению, посредством воздействия на железо ржавчины.

Углерод препятствует распространению ржавчины, но не способен полностью остановить этот процесс. Поэтому, в целях увеличения эксплуатационного срока, была разработана нержавеющая сталь. Но это не единственная разновидность стали, способная долгое время выдерживать агрессивное действие коррозии. Особо качественный сплав имеет аналогичные свойства, за счет нахождения в составе серы. Мягкие сплавы в течение нескольких лет могут быть разрушены коррозией, если при строительстве будут размещены в неподобающих условиях.

В заключение можно добавить, что любому строителю необходимо овладеть терминологическим языком маркировки. В последние несколько лет, изготовители металлопрокатной продукции и вся металлургическая отрасль в целом использует довольно обширные обозначения, которые могут рассказать о свойствах, прочности, характеристике и даже сфере применения стали.

Углеродистая и легированная сталь: классификация по химии

23 апреля 2021, 09:17

Углеродистая (нелегированная)
Легированная

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь — сплав железа с углеродом. Содержание углерода варьируется от 0,02 до 2,14%, дополнительные примеси: марганец Mn до 0,9%, кремний Si до 0,5%, сера S до 0,06%, фосфора P до 0,07%. Главной составляющей, определяющей свойства стали, является углерод.

Основа такого сплава — высокое содержание углерода. В зависимости от его процентного соотношения, сталь разделяют на виды:

низкоуглеродистую = углерода до 0,25%
среднеуглеродистую = углерода от 0,25 до 0,6%
высокоуглеродистую = углерода от 0,6% до 2,0%

Зачем потребовалась дополнительное разделение по степени содержания углерода? Такой выбор обусловлен последующей технологической обработкой.

Взаимодействие углерода с железом в составе стали определяет эксплуатационные и технологические свойства. Однако, если в сплаве содержание углерода меньше 0,05%, то такой сплав относят к технически чистому железу. Максимальное значение углерода теоретически может достигать 2%, а практически — редко встречается больше 1%.

Дополнительные элементы сплава называют легирующими добавками.

Легированная сталь

Легированная сталь — углеродистый сплав, в состав которого введены дополнительные элементы и специальные добавки для придания определенных механических, физических, химических свойств.

Стоит отметить, что в основу состава легированной стали входят все элементы углеродистой стали с добавлением специальных добавок, таких как: азот, хром, ванадий, вольфрам, никель, кобальт и др. Выделяют соотношение влияния легирующих элементов на углерод и разделяют их на две группы: образующие с углеродом химические соединения – карбиды (хром, марганец, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др.

) и не образующие карбидов (никель, алюминий, кремний и др.). Легированные карбидообразующие сплавы имеют высокое сопротивление к износу.

В зависимости от легирующих элементов, входящих в легирующие сплавы, сталь подразделяют на виды:

низколегированную = добавок не более 2,5%
среднелегированную = добавки от 2,5% до 10%
высоколегированную = добавок более 10%

Если суммарное количество легирующих элементов превысит 50%, то такой сплав нельзя отнести к сплаву с основой из железа и его нельзя назвать сталью. Добавки же менее 1%, как правило, не могут серьезно повлиять на состав сплава — такой вид не будет отнесен к легированным сталям. Присутствие некоторых элементов (бор, ниобий) в сотых, тысячных долях процента заметно меняет свойства стали. Такую сталь называют микролегированной. Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения.

— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»

Типы стали – Классификация стали – сварка и неразрушающий контроль

Что такое сталь?

Сталь представляет собой сплав железа , а основным (основным) легирующим элементом является углерод. Однако есть некоторые исключения из этого определения, такие как стали без внедрений (IF) и ферритные нержавеющие стали типа 409, в которых углерод считается примесью.

Что такое сплав?

Когда различные элементы смешиваются в меньших количествах в основном элементе, полученный продукт называется сплавом основного элемента. Следовательно, сталь представляет собой сплав железа, поскольку железо является основным элементом (основным компонентом) стали, а основным легирующим элементом является углерод. Некоторые другие элементы, такие как Марганец, кремний, никель, хром, молибден, ванадий, титан, ниобий, алюминий и т. д. , также добавляются в различных количествах для производства различных марок (или типов) стали.

Какие существуют типы стали?

В зависимости от химического состава сталь можно разделить на четыре (04) основных типа:

Углеродистая сталь
Нержавеющая сталь
Легированная сталь
Инструментальная сталь

1. Углеродистая сталь:

Углеродистая сталь является наиболее используемой сталью в промышленности и составляет более 90% от общего производства стали. В зависимости от содержания углерода углеродистые стали подразделяются на три группы.

Содержание углерода указано в таблице ниже:

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

2. Нержавеющая сталь:

Нержавеющая сталь — это легированная сталь, содержащая 10,5 % хрома (минимум). Нержавеющая сталь обладает свойствами коррозионной стойкости благодаря образованию на ее поверхности очень тонкого слоя Cr2O3. Этот слой также известен как пассивный слой. Увеличение количества хрома еще больше повысит коррозионную стойкость материала. В дополнение к хрому также добавляют никель и молибден для придания желаемых (или улучшенных) свойств. Нержавеющая сталь также содержит различное количество углерода, кремния и марганца.

Нержавеющие стали далее классифицируются как;

1. Территические нержавеющие стали

2. Мартенситные нержавеющие стали

3. Austenitic Nearless Stainless

4. Duplex Stainless Stainless

2 4. Duplex Stainless Sleeels
2
.

Ферритная нержавеющая сталь: Ферритные стали состоят из сплавов железа и хрома с объемно-центрированной кубической кристаллической структурой (ОЦК). Как правило, они магнитные и не могут быть упрочнены термической обработкой , но могут быть укреплены холодной обработкой.
Аустенитная нержавеющая сталь: Аустенитные стали наиболее устойчивы к коррозии. Он не магнитится и не подвергается термообработке. Как правило, аустенитные стали хорошо свариваются.
Мартенситная нержавеющая сталь: Мартенситная нержавеющая сталь чрезвычайно прочная и жесткая, но не такая устойчивая к коррозии, как два других класса. Эти стали хорошо поддаются механической обработке, магнитной и термической обработке.
Дуплексные нержавеющие стали: Дуплексная нержавеющая сталь состоит из двухфазной микроструктуры, состоящей из зерен ферритной и аустенитной нержавеющей стали (т.е. феррит + аустенит). Дуплексные стали примерно в два раза прочнее аустенитных или ферритных нержавеющих сталей.
Дисперсионно-твердеющие (PH) нержавеющие стали: Дисперсионно-твердеющие (PH) нержавеющие стали обладают сверхвысокой прочностью благодаря дисперсионному твердению.

3. Легированная сталь:

В легированной стали используются различные пропорции легирующих элементов для достижения желаемых (улучшенных) свойств, таких как свариваемость, пластичность, обрабатываемость, прочность, прокаливаемость и коррозионная стойкость и т. д. Некоторые из наиболее часто используемых легирующих элементов и их эффекты: следует;

Марганец – Повышает прочность и твердость, снижает пластичность и свариваемость

Кремний – Применяется в качестве раскислителя при производстве стали

Фосфор – Повышает прочность и твердость, снижает пластичность и ударную вязкость стали.

Сера – Снижает пластичность, ударную вязкость надреза и свариваемость. Встречается в виде сульфидных включений.

Медь – повышенная коррозионная стойкость

Никель – Повышает прокаливаемость и ударную вязкость сталей.

Молибден – Повышает прокаливаемость и повышает сопротивление ползучести низколегированных сталей

4. Инструментальная сталь:

Инструментальные стали имеют высокое содержание углерода (от 0,5% до 1,5%). Более высокое содержание углерода обеспечивает более высокую твердость и прочность. Эти стали в основном используются для изготовления инструментов и штампов. Инструментальная сталь содержит различное количество вольфрама, кобальта, молибдена и ванадия для повышения теплостойкости, износостойкости и долговечности металла. Это делает инструментальные стали идеальными для использования в качестве режущих и сверлильных инструментов.

Типы, классификации и системы нумерации

В этом блоге мы подробно рассмотрим некоторые из наиболее распространенных категорий стали, чем они отличаются, и что следует учитывать при выборе типа стали. подходит для вас.

Четыре типа стали

По данным Американского института чугуна и стали (AISI), сталь можно разделить на четыре основные группы в зависимости от химического состава:
1. Углеродистая сталь
2. Легированная сталь
3. Нержавеющая сталь
4. Инструментальная сталь

Вся сталь состоит из железа и углерода. Именно количество углерода и дополнительные сплавы определяют свойства каждого сорта. Существует множество различных марок стали, обладающих различными свойствами. Эти свойства могут быть физическими, химическими и экологическими. Давайте посмотрим поближе!

Углеродистые стали содержат следовые количества легирующих элементов и составляют 90% от общего объема производства стали. Углеродистые стали можно разделить на три группы в зависимости от содержания в них углерода:

● Низкоуглеродистые стали/мягкие стали содержат до 0,3% углерода
● Среднеуглеродистые стали содержат 0,3-0,6% углерода
● Высокоуглеродистые стали содержат более 0,6% углерода

Легированные стали содержат легирующие элементы (например, марганец, кремний, никель, титан, медь, хром и алюминий) в различных пропорциях для управления свойствами стали, такими как ее прокаливаемость, коррозионная стойкость, прочность, формуемость, свариваемость или пластичность.

Применение легированных сталей включает трубопроводы, автозапчасти, трансформаторы, генераторы и электродвигатели.

Нержавеющие стали обычно содержат от 10 до 20% хрома в качестве основного легирующего элемента и ценятся за высокую коррозионную стойкость. Нержавеющая сталь с содержанием хрома более 11% примерно в 200 раз более устойчива к коррозии, чем низкоуглеродистая сталь. Эти стали можно разделить на три группы в зависимости от их кристаллической структуры:

Аустенитные: аустенитные стали немагнитны и не подвергаются термообработке и обычно содержат 18% хрома, 8% никеля и менее 0,8% углерода. Аустенитные стали составляют большую часть мирового рынка нержавеющей стали и часто используются в оборудовании для пищевой промышленности, кухонной утвари и трубопроводах.
Ферритные: Ферритные стали содержат следовые количества никеля, 12-17% хрома, менее 0,1% углерода, наряду с другими легирующими элементами, такими как молибден, алюминий или титан. Эти магнитные стали нельзя упрочнить термической обработкой, но их можно упрочнить холодной обработкой.

Мартенситные: Мартенситные стали содержат 11-17% хрома, менее 0,4% никеля и до 1,2% углерода. Эти магнитные и термообрабатываемые стали используются в ножах и режущих инструментах, а также в стоматологическом и хирургическом оборудовании.

Инструментальные стали содержат вольфрам, молибден, кобальт и ванадий в различных количествах для повышения термостойкости и долговечности, что делает их идеальными для режущего и сверлильного оборудования.
Стальные изделия также можно разделить по их формам и связанным с ними применениям:

Длинномерные/трубчатые изделия: к ним относятся стержни и стержни, рельсы, проволока, уголки, трубы, а также фасонные изделия и профили. Эти продукты обычно используются в автомобильной и строительной отраслях.

Плоский прокат: К ним относятся пластины, листы, рулоны и полосы. Эти материалы в основном используются в автомобильных деталях, бытовой технике, упаковке, судостроении и строительстве.
Другие продукты включают клапаны, фитинги и фланцы и в основном используются в качестве материалов для трубопроводов.

Классификация

Типы стали также можно классифицировать по целому ряду различных факторов:

1. Состав: углеродистый диапазон, сплав, нержавеющая сталь
2. Способ производства: непрерывное литье, электропечь и т. д.
3 Используемый метод отделки: холоднокатаный, горячекатаный, холоднотянутый (холоднокатаный) и т. д.
4. Форма или форма: пруток, стержень, труба, труба, плита, лист, конструкционный и т. д.
5. Процесс раскисления (удаление кислорода из процесса производства стали): успокоенная и полуспокойная сталь и т. д.
6. Микроструктура: ферритная, перлитная, мартенситная и т. д.
7. Физическая прочность (по стандартам ASTM)
8. Термическая обработка: отжиг, закалка, отпуск и т.д.
9. Номенклатура качества: товарное качество, качество волочения, качество сосудов под давлением и т.д. используется в сталелитейной промышленности, первый разработан AISI, а второй — Обществом автомобильных инженеров (SAE). Обе эти системы основаны на четырехзначных кодовых номерах при идентификации базовых углеродистых и легированных сталей. Вместо этого есть выбор сплавов с пятизначным кодом.

Если первая цифра в этом обозначении равна единице (1), это указывает на углеродистую сталь. Все углеродистые стали входят в эту группу (1xxx) как по системе SAE, так и по системе AISI. Они также подразделяются на четыре категории из-за определенных основных свойств среди них. Вот эти свойства:

● Обычная углеродистая сталь относится к серии 10xx (содержание Mn не более 1,00 %).
● Ресульфированная углеродистая сталь относится к серии 11xx.
● Ресульфурированная и рефосфорированная углеродистая сталь относится к серии 12xx.
● Нересульфурированная углеродистая сталь с высоким содержанием марганца (до 1,65%) относится к серии 15xx.

Первая цифра всех других легированных сталей (по системе SAE-AISI) классифицируется следующим образом: Хромистые стали
6 = Хромованадиевые стали
7 = Вольфрамо-хромовые стали
8 = Никель-хромомолибденовые стали
9 = Кремний-марганцевые стали и различные другие марки SAE

Вторая цифра ряда (иногда, но не всегда) указывает концентрацию основного элемента в процентилях (1 = 1%). Последние две цифры ряда указывают концентрацию углерода до 0,01%. Например: SAE 5130 представляет собой легированную хромом сталь, содержащую около 1 % хрома и приблизительно 0,30 % углерода.

National Material Company: лидер в сталелитейной промышленности

Компания National Material Company (NMC), лидер в области обработки стали, управления цепочками поставок и контроля запасов, является идеальным выбором для любого клиента. в поисках наилучшего опыта. Специализированная рабочая сила, современные продольно-резательные станки, линии поперечной резки и возможности складского хранения делают NMC ведущей компанией по производству стали в Северной Америке. Расположение в Соединенных Штатах и Мексике предлагает логистическое преимущество, которое приводит к более эффективному обслуживанию для сохранения самого ценного ресурса наших клиентов: затрат.

Наши услуги по обработке стали включают:

● Цинкование и оцинковку
● Улучшенная высокопрочная сталь
● Резка стали
● Заготовка
● Травление
● Обработка поперечного сечения

Компания National Material Company предлагает нашим клиентам «простоту ведение бизнеса» не имеет себе равных среди наших конкурентов. Наши активы уже на месте, полностью функциональны и растут. Люди, которые руководят нашими операциями и стратегиями логистики, являются одними из самых опытных деловых людей в мире, которые принесут вам свой профессиональный опыт. NMC продолжает эффективно и последовательно поставлять качественный продукт, придерживаясь самых высоких стандартов.

Преимущества сотрудничества с NMC:

● Наш опыт запуска новых платформ с OEM-производителями и штамповщиками
● У нас есть проверенный опыт работы с OEM-производителями и заводами
● Крупнейший дистрибьютор электротехнической стали
● Ведущий дистрибьютор нержавеющей стали в мире
● Крупнейший дистрибьютор предварительной окраски в Северной Америке
● Управляйте станом из нержавеющей стали, способным производить самую тонкую и широкую прецизионную полосу из нержавеющей стали в мире
● Всеобъемлющая собственная независимая лаборатория для поддержки полного химического и физического анализа материала
● Сертифицировано по стандарту ISO-9002

О компании National Material Company

NMC является многопрофильным оператором услуг, связанных с обработкой металла, и одним из крупнейших независимых операторов центров обслуживания металлоконструкций в США.