Углеродистые стали. Основным продуктом чёрной металлургии является сталь, которую выплавляют из чугуна и возвратного металлолома

Основным продуктом чёрной металлургии является сталь, которую выплавляют из чугуна и возвратного металлолома. ~ 90 % выплавляется углеродистых сталей, 10 % легированных. Стали сочетают высокую прочность и твёрдость, ударную вязкость и пластичность, жёсткость с достаточной циклической прочностью. Эти параметры можно менять в широких пределах за счёт изменения содержания углерода, легирующих и модификаторов, термической и химикотермической обработки.

Основа (матрица) углеродистых сталей - железо. Любая сталь содержит углерод, марганец, кремний и случайные элементы: хром, никель, медь и другие. В стали, содержатся также вредные примеси S, P, иногда Sb, As и другие, а также газы: кислород, азот, водород. Стали выплавляют в конвертерах, мартеновских, электродуговых, индукционных печах. По способу выплавки, раскислению стали, делятся на спокойные (СП), полуспокойные (ПС), кипящие (КП). По содержанию углерода они подразделяются на низкоуглеродистые (≤ 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25 – 0,7 % С) и высокоуглеродистые (С>0,7 %). По назначению стали классифицируются на конструкционные и инструментальные. К конструкционным сталям относятся улучшаемые (закалка + отпуск), высокопрочные, цементуемые, рессорно-пружинные, строительные, арматурные, для холодной штамповки, шарикоподшипниковые, износостойкие, криогенные, жаропрочные и многие другие. Инструментальные стали подразделяются для режущего, измерительного инструментов, изготовление штампов. По структуре в равновесном состоянии стали делятся на доэвтектойдные Ф + П (рис.36 а, б, в, г), эвтектойдные П (рис.36 д), и заэвтектойдные П + Ц₂ (рис.36 е). Первые – конструкционные, вторые и третьи – инструментальные.

По качеству, стали делятся на обыкновенного качества (общего назначения), качественные и высококачественные. Под качеством понимается совокупность свойств: химсостав, мелкозернистость, строение и механические свойства, легированность и модифицирование, содержание вредных примесей (сера, фосфор), газов (водород, азот, кислород). Стали обычного качества содержат S≤0,050 и P ≤ 0,045 %, качественные (≤ 0,030) каждого элемента, высококачественные - (≤ 0,020). Стали, применяемые в оборонной промышленности содержат S и Р≤0,010, Н ≤ 4мл/100гр, N≤0,01 %, О ≤0,01 %.

а б в

г д е

Рисунок 36 – Структура стали с разным содержанием углерода