Способ выплавки:
По способу выплавки различаются, следующие стали:
- томасовскую (бессемеровскую) (Т). Затруднено использование этой стали в сварке из-за повышенного содержания в ней азота и фосфора.
- мартеновская (М);
- конверторную с кислородной продувкой (У);
- выплавляемую в электродуговых печах (Е) - этот способ в первую очередь применяется для выплавки легированных сталей.
Способы разливки:
Разливка в слитки. Сталь разливается главным образом в кокиль. Без раскисления ванны, в стали появляется зональная ликвация (кипящая сталь). За счет раскислителей, таких как кремний, марганец и алюминий, ликвация может быть исключена (спокойная сталь). Свойства стали зависит от способа и хода раскисления, температуры разливки и её скорости, от величины и формы слитков, конструкции исполнения кокиля, от способа заливки (снизу или сверху). Все эти факторы влияют на исходные структуры и распределение постоянных примесей.
Непрерывная разливка. Метод применяется к спокойным сталям. Его преимущества: длина готового слитка многократно превышает длину кокиля, экономия расходов на обжимку слитков, повышенное содержание С и Мп благоприятствует возникновению трещин, вызванных действием водорода, и снижению прочности.
Вакуумная разливка стали. Для снижения содержания водорода, кислорода и азота в стали её в ковше подвергают вакуумированию, что используется при изготовлении высококачественных сталей или крупногабаритных поковок.
По степени раскисления стали разделяются:
- кп - кипящая;
- пс - полуспокойная;
- сп - спокойная.
Окисление производится 3 способами:
- Окисление производится продуваемым кислородом (СтЗ...).
- Окисление производится при сгорании топлива (газ, мазут) с добавлением флюсов. Получают углеродистую, инструментальную, и низкоуглеродистую сталь.
- Расплавление и переплав за счет электрической дуги. Получают чистые и высоколегированные стали (08Х18Н10Т).
Классификации углеродистых сталей
1. Конструкционные стали. 1.1 Стали углеродистые обыкновенного качества. Для изготовления металлоконструкций и деталей машин общего назначения Применяют углеродистую сталь обыкновенного качества: 1.1.1 горячекатаную - ( сортовую, фасонную, толстолистовую, тонколистовую, широкополосную- универсальную. 1.1.2 холоднокатаную - тонколистовую.
Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом содержащий от 0,01 до 2% С, и с добавками Мп (0,3-0,9%), 31 (0,15-0,35%), 8 (до 0,06%) причем главной составляющей, определяющей свойства стали является углерод.
По содержанию углерода стали делятся на:
- Низкоуглеродистые (С до 0,25%),
- Среднеуглеродистые (С от 0,25 до 0,6%),
- Высокоуглеродистые (С от 0,6 до 2%).
По применяемости углеродистая сталь подразделяется на:
- Конструкционную,
- Инструментальные,
- Специального назначения.
В зависимости от назначения сталь подразделяют на три группы.
- поставляемую по механическим свойствам;
- поставляемую по химическому составу;
- поставляемую по механическим свойствам и химическому составу.
В зависимости от нормируемых показателей сталь каждой группы подразделяется на категории:
- Группы А-1,2,3;
- Группы Б- 1,2;
- Группы В- 1,2,3,4,5,6.
Стали изготовляют следующих марок:
- Группы А - СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб;
- Группы Б - БСтО, БСт1, БСт2, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСТ6;
- Группы В - ВСт1, ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.
Сталь всех групп с номерами марок 1,2,3 и 4. По степени раскисления: кипящая, полуспокойная и спокойная. Групп с номерами марок 5,6 полуспокойная и спокойная. Марки 3,5 производятся с повышенным содержанием марганца. Для обозначения степени раскисления к обозначению марки стали после номера марки добавляют индексы кп, пс, сп. Сталь маркируют несмываемой краской; при этом независимо от группы и степени раскисления используют следующие цвета.
Марка стали: Цвет маркировки
- СтО Красный и зеленый
- Ст1 Белый и черный
- Ст2 Желтый
- СтЗ Красный
- Ст4 Черный
- Ст5 Зеленый
- Ст6 Синий
- СтЗ П 1С Красный и синий
- Ст5Гпс Зеленый и белый
Низкоуглеродистые конструкционные стали имеют высокую пластичность, хорошо свариваются, куются, штампуются, режутся газом, но прочность их недостаточна высока. Из них изготавливают неответственные детали конструкций.
К среднеуглеродистым сталям относится сталь марки Ст45. Она обладает повышенной прочностью , но свариваемость её невысока. Из них изготавливают детали, требующие высокой прочности, например детали металлорежущих станков. Разрезаемость удовлетворительная.
Высокоуглеродистые стали - это стали марок Ст60, Ст65 и Ст70 характеризуются высокой прочностью и твердостью и идут на изготовление валков прокатных станов, проволоки тросов и т.д. Резка этих сталей затруднена из-за возможности образования закалочных трещин. Примечание: Цифры в маркировке стали обозначают сотые доли С, например Ст45 - 0,45% С.
К высокоуглеродистым сталям относятся инструментальные стали. Применяются в термически обработанном виде (закалка+отпуск). Марки этой стали следующие: У7, У8, У9,....У7А, У8А. Цифры показывают среднее содержание С в десятых долях процента. Например: У8-8%С. Индекс А в конце марки указывает, что сталь высококачественная. Из углеродистой стали изготавливают зубила, ножи, ножницы по металлу, напильники, сверла и т.д.
К углеродистым сталям специального назначения относятся: автоматная сталь ( с повышенным содержанием Р и S ). Маркировка автоматной стали: А12, А20. Цифры показывают среднее содержание С, например А20-0,2%.
Влияние примесей на свойства сталей.
1. Кремний. Кремний незначительно влияет на прочностные свойства углеродистых конструкционных сталей. Он действует как раскислитель. Отсутствие кремния указывает на то, что сталь относится к кипящим. После раскисления кремния в стали должно остаться более 0,1% ; верхний предел не должен превышать 0,45%.
2. Марганец. Марганец повышает твердость,- не ухудшая пластичность. Углеродистые стали содержат обычно от 0,3 до 0,8% Мп. Марганец - раскислитель и совместно с кремнием используются для получения спокойной стали. Марганец связывает серу в сульфат марганца, препятствуя тем самым образованию сульфида железа, способствующего возникновению горячих трещин.
3. Фосфор. Фосфор повышает твердость, а также атмосферную коррозионную стойкость (особенно в контакте с медью), в то же время деформационные стали ухудшаются. Фосфор вызывает хладноломкость, поэтому его содержание в стали ограничивают 0,05%.
4. Сера. Серу иногда добавляют к углеродистой стали для облегчения снятия стружки при механической обработке (автоматная сталь). Содержание серы в стали следует ограничить 0,05%.
5. Азот. В связи с тем, что азот увеличивает склонность к охрупчиванию углеродистых сталей, его содержание не должно превышать 0,01%. Азот вызывает различные проявления охрупчивания углеродистых конструкционных сталей: дисперсионное твердение и старение, деформационное старение, синеломкость.