11.2 Назначение легирующих элементов

Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2) %. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладноломкости хромистых сталей – (0…-100) С.

Дополнительные легирующие элементы.

Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладноломкости до (-20…-60) С.

Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна, и повышает порог хладноломкости до (-40…-60) С.

Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.

Введение молибдена (0,15…0,46) % в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снижает порог хладноломкости до (-80…-120) С. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению, снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.

Ванадий в количестве (0,1…0,3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.

Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладноломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств.

Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.

При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали хромансиль. Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием. Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.

Свинец и кальций – улучшают обрабатываемость резанием.

Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов (феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.

11.3 Классификация сталей

Стали классифицируются по множеству признаков.

По химическому составу:

- углеродистые;

- легированные.

По содержанию углерода:

- низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;

- среднеуглеродистые, с содержанием углерода (0,3…0,6) %;

- высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %

По равновесной структуре:

- доэвтектоидные,

- эвтектоидные,

- заэвтектоидные.

По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:

- (0,04…0,06) % S, (0,04…0,08) % Р – углеродистые стали обыкновенного качества:

- (0,03…0,04) % Р, S – качественные стали;

- Р, S  0,03 % – высококачественные стали.

По способу получения (рис. 11.2):

- в мартеновских печах (с использованием теплоты горящего топлива и регенерацией печных газов);

- в кислородных конверторах (продуванием через расплав сжатого кислорода или воздуха);

- в электрических печах: электродуговых, индукционных и др. (нагревом электрическим током в герметичной камере).

- прочие способы (в шахтных печах, в кипящем слое, в капсулах-тиглях и др.)

Основными исходными материалами для производства стали являются передельный чугун и стальной лом (скрап).

Содержание углерода и примесей в стали значительно ниже, чем в чугуне. Поэтому сущность любого металлургического передела чугуна в сталь – снижение содержания углерода и примесей путем их избирательного окисления и перевода в шлак и газы в процессе плавки.

По назначению:

- конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;

- инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;

- специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, со специальными магнитными свойствами и др.

а	б
	в
Рисунок 11.1 – Способы получения сталей: мартеновская печь (а); кислородный конвертер (б); электродуговая печь (в).