24 вида стали, которые вы должны знать [Часть 1]

Сталь, содержащая железо и углерод, является одним из наиболее универсальных сплавов в мире. Она применяется в производстве широкого спектра изделий, начиная от автомобилей и грузовиков и заканчивая железнодорожными путями, гвоздями, бытовой техникой и многим другим. Для обработки стали используются различные металлообрабатывающие станки. В данной статье мы рассмотрим 24 вида стали, о которых полезно знать каждому, кто занимается металлообработкой.

Углеродистая сталь, представляет собой ферроуглеродный сплав с содержанием углерода менее 2%.

Углеродистая сталь помимо углерода обычно содержит небольшое количество кремния, марганца, серы и фосфора. Углеродистую сталь можно разделить на углеродистую конструкционную сталь, углеродистую инструментальную сталь и конструкционную сталь с высокой режущей способностью.

Углеродистую конструкционную сталь можно разделить на конструкционную сталь для строительства и конструкционную сталь для машиностроения.

По содержанию углерода углеродистую сталь можно разделить на низкоуглеродистую (C ≤ 0,25%), среднеуглеродистую (C 0,25%~0,6%) и высокоуглеродистую (C>0,6%).

По содержанию фосфора и серы углеродистую сталь можно разделить на обычную углеродистую сталь (с более высоким содержанием фосфора и серы), высококачественную углеродистую сталь (с более низким содержанием фосфора и серы) и высококачественную сталь (с более низким содержанием фосфора и серы).

Как правило, чем выше содержание углерода в углеродистой стали, тем выше твердость и прочность стали, но пластичность снижается.

Этот тип стали в основном гарантирует механические свойства, поэтому его марка отражает его механические свойства, выражаемые Q+число, где "Q" означает предел текучести, а число представляет собой значение предела текучести, например, Q275 представляет собой предел текучести 275МПа.

Если за маркой стоят буквы A, B, C и D, это означает, что марка качества стали отличается, содержание S и P поочередно уменьшается, а качество стали поочередно увеличивается, если за маркировкой стоит буква "F", то это кипящая сталь (речь идет о международных стандартах сталей ANSI, ASTM).

Например, Q235-A - F представляет собой кипящую сталь класса A с пределом текучести 235 МПа, а Q235-c представляет собой спокойную сталь класса C с пределом текучести 235 МПа.

Углеродистая конструкционная сталь обычно используется в исходном состоянии без термической обработки. Как правило, стали Q195, Q215 и Q235 имеют низкое содержание углерода, хорошие сварочные характеристики, хорошую пластичность и вязкость, а также определенную прочность.

Их часто прокатывают в тонкие листы, арматуру, сварные стальные трубы и т.д. и используют для мостов, зданий и других конструкций, а также для производства обычных заклепок, винтов, гаек и других деталей.

Стали Q255 и Q275 имеют немного более высокое содержание углерода, более высокую прочность, лучшую пластичность и вязкость, и могут быть сварены.

Как правило, стальной прокат, полосовая сталь и листовая сталь используются в качестве конструкционных элементов, а также шатунов, шестерен, муфт, штифтов и других деталей для производства простых машин.

Этот вид стали должен обеспечивать как химический состав, так и механические свойства. Марка выражается двумя цифрами, т.е. 10000% от средней массовой доли углерода в стали. Например, сталь 45 означает, что средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,45%; 08 сталь означает, что средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,08%.

Высококачественная углеродистая конструкционная сталь в основном используется для изготовления деталей машин. Как правило, для улучшения механических свойств требуется термическая обработка. Существуют различные области применения в зависимости от массовой доли углерода.

Сталь 08, 08F, 10, 10F, обладающая высокой пластичностью и ударной вязкостью, обладает отличными характеристиками холодной штамповки и сварки, часто подвергается холодной прокатке в тонкие листы, которые используются для изготовления деталей холодной штамповки корпусов приборов, автомобилей и тракторов, такие как автомобильные кузова, кабины и т. д.;

Сталь 15, 20, 25 используется для изготовления науглероженных деталей с небольшими размерами, малой нагрузкой, требованиями к износостойкой поверхности и низкой центральной прочностью, таких как поршневой палец. После термической обработки (закалка+высокотемпературный отпуск) сталь 30, 35, 40, 45 и 50 имеет хорошие комплексные механические свойства, то есть обладает высокой прочностью, высокой пластичностью и вязкостью, и используется для изготовления деталей оси.

Например, сталь 40 и 45 часто используется для изготовления коленчатых валов, шатунов, шпинделей станков общего назначения, зубчатых колес станков и других деталей оси с низким напряжением; Стали 55, 60 и 65 имеют высокий предел упругости после термической обработки (закалка+среднетемпературный отпуск).

Они обычно используются для изготовления пружин с малой нагрузкой и небольшим размером (размер сечения менее 12~15 мм), таких как пружины для регулирования давления и скорости, плунжерные пружины, спиральные пружины и т.д.

Легкообрабатываемость конструкционной стали заключается в добавлении некоторых элементов, которые делают сталь хрупкой, так что стружка легко разбивается в щепу во время резки стали, что способствует повышению скорости резания и продлению срока службы инструмента.

Сера является основным элементом, делающим сталь хрупкой. Свинец, теллур, висмут и другие элементы используются в обычной низколегированной конструкционной стали для резания.

Содержание серы в этой стали составляет 0,08% - 0,30%, а содержание марганца - 0,60% - 1,55%. Сера и марганец в стали существуют в форме сульфида марганца, который является очень хрупким и обладает смазочной эффективностью, благодаря чему стружка легко ломается, и способствует улучшению качества обработанной поверхности.

Углеродистая инструментальная сталь - это разновидность высокоуглеродистой стали, которая в основном не содержит легирующих элементов. Содержание углерода в ней колеблется от 0,65% до 1,35%.

Она имеет низкую себестоимость, хорошую обрабатываемость, высокую твердость и износостойкость после обработки. Поэтому она широко используется для производства различных режущих инструментов, пресс-форм и измерительных инструментов.

Однако, этот вид стали имеет плохую красностойкость, то есть, когда рабочая температура превышает 250 ℃, твердость и износостойкость стали резко падает и теряет работоспособность.

Кроме того, углеродистая инструментальная сталь плохо поддается закалке, если из нее изготавливают крупные детали, и в ней легко возникают деформации и трещины.

Помимо железа, углерода и небольшого количества неизбежных элементов кремния, марганца, фосфора и серы, сталь также содержит определенное количество легирующих элементов.

Легирующие элементы в стали включают один или несколько таких как кремний, марганец, молибден, никель, хрома, ванадий, титан, ниобий, бор, свинец и др.

Системы из легированной стали в разных странах различаются в зависимости от их ресурсов, условий производства и использования.

В прошлом были разработаны системы из никелевой и хромовой стали, а в Китае - системы легированной стали на основе кремния, марганца, ванадия, титана, ниобия, бора и редкоземельных металлов.

На долю легированной стали приходится около 10% от общего объема производства стали. В целом, легированную сталь, выплавляемую в электропечах, можно разделить на 8 категорий в зависимости от использования, включая легированную конструкционную сталь, пружинную сталь, подшипниковую сталь, легированную инструментальную сталь, быстрорежущую инструментальную сталь, нержавеющую сталь, жаропрочную и не расслаивающуюся сталь, а также кремнистую сталь для электротехники.

Низколегированная сталь – это разновидность легированной стали, содержащий небольшое количество легирующих элементов (в большинстве случаев общее количество не превышает 3%).

Этот вид стали обладает высокой прочностью, хорошими комплексными свойствами, коррозионной стойкостью, износостойкостью, устойчивостью к низким температурам, а также хорошими режущими и сварочными свойствами.

Низколегированная сталь может быть выплавлена в мартеновской печи обычным способом плавки, а ее стоимость близка к стоимости углеродистой стали.

Речь идет о легированных сталях, используемых для инженерных и строительных конструкций, включая свариваемые высокопрочные легированные конструкционные стали, легированные арматурные стали, легированные стали для железных дорог, легированные стали для геологического бурения нефтяных скважин, высокомарганцевые износостойкие стали и т.д.

Этот вид стали используется в качестве конструкционных элементов в машиностроении и строительстве.

Этот вид стали относится к легированной стали, пригодной для производства машин и их деталей. На основу из высококачественной углеродистой стали должным образом добавляются один или несколько легированных элементов для повышения прочности, вязкости и прокаливаемости стали.

Этот вид стали обычно используется после термической обработки (такой как закалка и отпуск, поверхностная закалка).

Она включает широко используемую легированную конструкционную сталь и легированную пружинную сталь, поверхностно закаленную легированную сталь (науглероженная сталь, азотированная сталь, поверхностно закаленная высокочастотная сталь и т.д.) и легированную сталь для холодной пластической формовки (сталь для холодной штамповки, сталь для холодной экструзии и т.д.).

По основному химическому составу серии можно разделить на сталь серии Mn, сталь серии SiMn, сталь серии Cr, сталь серии CrMo, сталь серии CrNiMo, сталь серии Ni, сталь серии B и т.д.

Содержание углерода в легированной конструкционной стали ниже, чем в углеродистой конструкционной стали, обычно в диапазоне 0,15% - 0,50%.

В дополнение к углероду, она также содержит один или несколько легирующих элементов, таких как кремний, марганец, ванадий, титан, бор, никель, хром, молибден и т.д.

Легированная конструкционная сталь легко закаляется и слабо подвержена деформациям или растрескиванию, что удобно для термической обработки с целью улучшения характеристик стали.

Легированная конструкционная сталь широко используется для производства различных деталей трансмиссии и крепежа для автомобилей, тракторов, судов, паровых турбин и тяжелых станков.

Легированная сталь с низким содержанием углерода обычно подвергается науглероживанию, а легированная сталь со средним содержанием углерода - закалке и отпуску.

Легированные инструментальные стали - это средне- и высокоуглеродистые стали, содержащие различные легирующие элементы, такие как кремний, хром, вольфрам, молибден, ванадий и др.

Легированная инструментальная сталь легко закаляется, не подвержена деформации и трещинам.

Она подходит для изготовления крупных и сложных режущих инструментов, штампов и измерительных инструментов. Содержание углерода в легированной инструментальной стали варьируется в зависимости от сферы применения. Содержание углерода в большинстве легированных инструментальных сталей составляет 0,5%~1,5%.

Содержание углерода в штамповой стали для горячей деформации низкое, и находится в диапазоне 0,3%~0,6%; Сталь для режущих инструментов обычно содержит около 1% углерода в массе;

Быстрорежущая инструментальная сталь - это высокоуглеродистая и высоколегированная инструментальная сталь. Содержание углерода в стали составляет 0,7% - 1,4%.

Сталь содержит легирующие элементы, способные образовывать карбиды высокой твердости, такие как вольфрам, молибден, хром и ванадий.

Быстрорежущая инструментальная сталь имеет высокую красностойкость. В условиях высокоскоростной резки твердость не снижается даже при достижении температуры 500-600 ℃, что обеспечивает хорошую производительность резки.

Со второй частью данной статьи вы можете ознакомиться в нашем блоге.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Почему латунь, бронза и медь зеленеют?»‎ и «‎40 интересных фактов о металлах»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!