Сталь - це найпоширеніший сплав в промисловості

Довговічність і надійність механізмів залежать від матеріалу, з якого вони були виготовлені, тобто від сукупності всіх його властивостей і особливостей, які і визначають експлуатаційні характеристики. На сьогоднішній день більшість вузлів і деталей машин виробляють з різних марок сталей. Розглянемо цей матеріал більш детально.

Що таке сталь

Сталь - це сплав двох хімічних елементів: заліза (Fe) і вуглецю (С), причому зміст останнього не повинно перевищувати 2%. Якщо вуглецю більше, то цей сплав відноситься до чавунів.

Але сталь - це не тільки хімічно чисте з`єднання двох елементів, вона містить як шкідливі домішки, наприклад сірку і фосфор, так і спеціальні добавки, які надають необхідні якості матеріалу - підвищують міцність, покращують оброблюваність, пластичність і т. Д.

Якщо в сплаві вуглецю менше 0,025% і міститься незначна кількість домішок, то його вважають технічним залізом. Цей матеріал відрізняється від сталей за всіма показниками, він має високі магнітні характеристики, і його використовують як для виготовлення електротехнічних елементів. Чистого заліза в природі не існує, отримати його навіть в лабораторних умовах дуже складно.

Незважаючи на те що вуглецю в процентному відношенні міститься зовсім небагато, він значно впливає на механічні та технічні властивості матеріалу. Збільшення цієї речовини призводить до збільшення твердості, зростає міцність, але при цьому різко знижується пластичність. І, як наслідок, змінюються технологічні характеристики: з ростом вуглецю знижуються ливарні властивості, погіршується оброблюваність різанням. При цьому низьковуглецеві стали також погано обробляються різанням.

Отримання стали. Металознавство

Сталь - це найпоширеніший сплав на планеті. Отримують її промисловим способом з чавуну, з якого під впливом високих температур випалюють надлишок вуглецю та інші домішки. Стали в основному отримують двома способами: плавлення в мартенівських печах і плавлення електропечах. Матеріал, виготовлений в електропечі, називається електросталь. Вона виходить більш чистою за складом. Крім того, існує безліч спеціальних процесів для отримання сплавів з особливими властивостями, наприклад електродугова плавка в вакуумі або електронно-променева плавка.

Більш докладно про сталях та інших сплавах можна дізнатися при вивченні такої науки, як металознавство. Вона вважається одним з розділів фізики і охоплює не тільки відомості про марки стали і їх складі, а й містить відомості про структуру і властивості матеріалів на атомарному і структурному рівні.

Студенти профільних ВНЗ проходять спеціальний курс «Промислові стали», де детально розбирають сплави спеціального призначення: будівельні, покращувані, Цементовані, для ріжучих і вимірювальних інструментів, магнітні, рессорно-пружинні, жаростійкі, стали для конструкцій в холодному кліматі і т. д.

Класифікація сталей за якістю

Всі стали за якістю підрозділяють на:

- сталь звичайної якості;

- якісна;

- сталь підвищеної якості;

- високоякісна.

Якість стали безпосередньо залежить від відсотка вмісту шкідливих домішок (склад) і відповідності заявленим механічним і технологічними характеристиками. У промисловості використовуються всі види, але за різними напрямками: сталі звичайної якості - для невідповідальних деталей, стали підвищеної якості і високоякісні - в конструкціях, до яких пред`являються особливі вимоги.

Стали по ГОСТ: класифікація

1. ГОСТ 380-88. Вуглецева звичайної якості - Ст.1, Ст.2, Ст3пс і т. Д. Цифри від 0 до 6 позначають марку, зі збільшенням номера збільшується вміст вуглецю. Букви пс, КП-сп - індекси ступеня розкислення матеріалу: полуспокойная, кипляча, спокійна відповідно.
2. ГОСТ1050-74. Вуглецева якісна сталь - 05- 08- 10- 20пс- 08 кп. Цифри до 60 - це середній вміст З в сотих частках відсотка, букви пс, КП-сп - аналогічно п.1.
3. ГОСТ 5632-72. Високолеговані і сплави, корозійностійкі, жароміцні і жаростійкі - 30ХГСА, ГН2- 50Х- 20ХН3А. Перші цифри - це вміст вуглецю: 30 - 0,3% - 40 - 0,4% - 45 - 0,45%, літери - відповідний легуючий елемент (Х-хром Г - Марганець Т - титан- А-азот і т. д.), цифра за буквою - процентний вміст легуючого елемента. Якщо цифри немає, то частка речовини становить 1,5%, буква А в кінці означає, що це високоякісна сталь. Це стосується і для інструментальних, і для легованих сталей.
4. ГОСТ1435-74. Вуглецева інструментальна - У7, У8, У10А. Розшифровка: У7 - 0,7% С У8 - 0,8% С У - углеродістая- А - високоякісна.
5. ГОСТ5950-73. Легована інструментальна - 5ХГН- Х12- 8х3 і т.д. Розшифровка марки аналогічно п.3, але зміст З зазначено в десятих частках відсотка. Якщо вуглецю менше 0,1%, то цифри не вказуються - ХВ4- ХГС- ХВГ і т. Д
6. ГОСТ801-78. Підшипникова - ШХ4- ШХ15- ШХ15СГ. ШХ - підшипникова, цифра - вміст хрому: ШХ4 - 0,4% хрому, ШХ15 - 1,5% хрому, інші букви і цифри - вміст додаткових легуючих елементів.
7. ГОСТ 1414-75. Конструкційна підвищеної та високої оброблюваності різанням - А12, А20, А30, А40Г. Розшифровка вмісту вуглецю: А20 - 0,2% С, А12 - 0,12% С, А30- 0,3% С.

Сталь. Властивості: таблиці для найпоширеніших марок з основними механічними і технологічними характеристиками

Н - низька;

У-задовільна;

В - висока;

sigma-т - фізичний межа текучості, МПа;

sigma-в - межа міцності при розтягуванні, МПа;

delta- - відносне подовження,%.