Урок 6. Сталь та її використання. Леговані сталі.

Сталь - це сплав заліза з вуглецем та іншими металами. Наявність різних компонентів, надає сплаву різні фізичні властивості. 

Сталь відрізняється від чавуну меншим вмістом вуглецю, силіцію, мангану та домішок сірки і фосфору.

Вихідними матеріалами для сталі є переробний чавун і сталевий брухт.

В Україні виробництво сталі становить приблизно 50 млн т за рік.

Близько 43 % сталі виробляється в конвертерах, 54 % — в мартенівських печах і 3 % — в електропечах.

Леговані сталі

Для маркування легованих сталей прийнято літерно-цифрову систему. Відповідно до неї легуючі елементи позначають такими літерами : А — азот (але не в кінці і не на початку марки), Б — ніобій, В — вольфрам, Г — манган, Д — мідь, К — кобальт, М — молібден, Н — нікель, П — фосфор, Р — бор, С — силіцій, Т - титан, Ф - ванадій, X — хром, Ц - цирконій, Ю — алюміній.

Перші дві цифри на початку марки конструкційних сталей вказують середній вміст вуглецю в сотих частках процента, цифри після літер — середній вміст позначеного цими літерами елемента в процентах. 

Наприклад, марка 18Х2НЧВ означає сталь із середнім вмістом таких елементів: 0,18 %С, до 1 %Сг, 4% Nі близько 1 % W.

Літери в кінці марки означають таке: А — високоякісна сталь (наприклад, 38ХГСА); Ш — особливо високоякісна (98X18-Ш); СШ — оброблена систематичним шляхом (35ХМФА-СШ); Л — сталь, призначена для отримання виливків (25Л).

У марках інструментальних сталей вміст вуглецю зазначають у десятих частках процента (9ХС, 6ХВГ), а якщо його масова частка становить 1 % ібільше,то початкову цифру взагалі не пишуть (Х12, ХВГ).

Деякі леговані сталі виділено в окремі групи і позначено літерами так: Ш — підшипникова; Р — швидкорізальна; А — з підвищеною оброблюваністю різанням.

Конструкційні леговані сталі призначені для виготовлення деталей машин та інших конструкцій.

Конструкційні сталі поділяють на такі групи.

1. Будівельні низьколеговані сталі (до 0,2%С)09Г2, 10Г2СІ, 15Г2СФ, 10НДП. їх використовують в машинобудуванні без термічної обробки.

2. Поліпшувальні сталі (0,3 — 0,5 % С) 30Х, 40ХН, 30ХГСНА, 38ХНЗМФ.

3. Сталі з підвищеною оброблюваністю різанням — це так звані автоматні сталі, які можна обробляти з великою швидкістю різання. До цієї групи належать сталі сірчані А20, А40Г, свинцеві АСЗОХМ, АС38ХГМ, кальцієві АЦ20, АЦ45Хта інші.

4. Ресорно - пружинні сталі легують Sі, Мn, Сr, W, Ni у кількості 1,5 — 2,8 % та 0,10 - 0,25 % V. Більш поширені кремнисті сталі: 50С2, 60С2А, 70СЗА. Високонавантажені пружини і ресори виготовляють із сталей 60С2Н2А; клапанні пружини — із сталей 50ХФА, 50ХГФА.

5. Підшипникові сталі застосовують для виготовлення кульок, роликів і кілець підшипників кочення. До них належать сталі ШХ6, ШХ9, ШХ15СГ, які містять 1 % С відповідно 0,6; 0,9 і 1,5 % Сч.

6. Стійкі проти спрацювання сталі для роботи в умовах ударно-абразивного зношування 110ГІЗЛ, 60Х5Г10Л, а в умовах кавітаційно-ерозійного зношування (деталі відцентрових насосів, лопаті гідротурбін) — сталі 30Х10Г10,ОХ14АГ12 та ін.

7. Корозієстійкі сталі поділяють на дві групи: хромисті та хромонікелеві. Хромисті сталі 08X13, 15Х25Т, 12X13 та ін. Хромонікелеві сталі 12Х8Н9,12Х18Н12Тта ін.

8. Жаростійкі сталі призначені для роботи при високих температурах, 40Х9С2, 15Х18СЮ та ін.

9. Жароміцні сталі здатні тривало працювати під навантаженням при високих температурах: 450—580 °С — 15К, 18К, 12МХ,25ХІМФ та ін.; 450 - 600 °С - 15Х5М, 12Х8ВФ; 650 — 700 °С — 10Х18Н12Т, 08Х15Н24В4ТР.

Інструментальні леговані сталі призначені для виготовлення різального, штампового та вимірювального інструменту. їх легують головним чином карбідоутворювальними елементами: Сr, W, V, МN. Серед них швидкорізальні сталі Р9, Р9К5, Р9М4, штампові сталі У10, У12, Х12М, Р12 - для холодного штампування, асталі 5ХНМ, 4Х5В2ФС—для інструментів гарячого деформування.

Сталі для вимірювальних інструментів —маловуглецеві сталі, які піддають цементуванню (15, 20), загартовувані високовуглецеві сталі (X, ХГ), а також сталі, які піддають азотуванню (38ХМЮА).

Серед сталей з особливими фізичними властивостями значне місце належить магнітним і парамагнітним сталям.

1. Магнітом’які сталі застосовують для магнітопроводів. До них належить технічно чисте залізо.

2. Магнітотверді сталі застосовують для виготовлення постійних магнітів — ЕХЗ, ЕХ5В5, ЕХ9К15М2та ін.

3. Парамагнітні сталі використовують в електротехніці для виготовлення деталей, які не повинні намагнічуватись. До них належать сталі 17Х18Н9,40Г14Н9Ф2 та ін.