4. Классификация сталей

Существуют различные принципы классификации сталей:

- по способу производства (мартеновская, кислородно-конвертерная, электросталь и др.);

- по степени раскисленности (кипящая, полуспокойная, спокойная);

- по составу (углеродистая, легированная – хромистая, хромо-никелевая и др.);

- по структуре (эвтектоидная, до- и заэвтектоидные);

- по качеству;

- по назначению;

Более подробно рассмотрим два последних принципа классификации.

4.1. Классификация сталей по назначению

По назначению стали делятся на конструкционные и инструменталь­ные. В отдельную группу можно выделить стали и сплавы с особыми свойствами, которые используются и как конструкционные, и как инструментальные.

4.1.1. Конструкционные стали

Это стали, предназначенные для изготовления деталей машин (валы, оси, зубчатые колеса, крепежные изделия и т.п.) и строительных конструк­ций.

Требования к ним: определенный комплекс стандартных механических свойств (достаточные прочность, пла­стичность и вязкость), конструктивная прочность (с учетом реальной формы изде­лий, наличия концентраторов напряжений, работы в условиях напряженного состояния различной сложно­сти), а также технологические свойства (деформируе­мость, обрабатываемость резанием, прокаливаемость, в строительных сталях – сваривае­мость и т.п.).

Факторы, обеспечивающие эти требования:

- химический состав (содержание углерода С<0,8% - во избежание хрупкости);

- упрочняемость тем или иным способом (наклеп, термическая или химико-тер­мическая обработка).

В зависимости от возможного способа упрочнения конструкционные стали делятся на две группы:

- цементуемые (с содержанием углерода менее 0,3%) – возможные способы упрочнения для них: наклеп, ХТО (цементация, цианирование);

- улучшаемые (С>0,3%) – воспринимающие закалку (улучшение – это закалка с

высоким отпуском).

Названия групп – условные: цементуемые стали не обязательно подвергаются только цементации, а улучшаемые – только закалке с высоким отпуском – возможны и другие, приемлемые для данного состава стали способы упрочнения.

4.1.2. Инструментальные стали

Это стали, предназначенные для изготовления инструмента.

Группы инструмента:

- кузнечно-слесарный, монтажный (напильники, пилы, топоры и др.);

- режущий (резцы, сверла, фрезы, метчики, лерки и др.);

- мерительный (скобы, пробки, калибры и т.п.);

- штампы холодного деформирования (матрицы, пуансоны);

- штампы горячего деформирования (штампы для прессования шатуна, молотовые штампы).

Требования к инструментальным сталям

Общее требование ко всем группам инструмента – твердость, износостойкость. Кроме того, к каждой группе инструмента предъявляются дополнительные требования. Например, режущий инструмент, работающий в тяжелых условиях, и штампы горячего деформирования должны обладать теплостойкостью - способностью сохранять твердость при повышенных температурах; штампы холодной деформации – некоторым запасом вязкости; мерительный инструмент – стабильностью размеров во времени и т.д.

Факторы, обеспечивающие выполнение требований:

- химический состав: углеродистые стали должны иметь содержание углерода

более 0,8%, легированные стали могут быть как за-, так и доэвтектоидными;

• упрочняющая обработка (термическая или химико-термическая).

Пример: штампы горячего деформирования в работе испытывают удары, износ, подвергаются значительному тепловому воздействию. Часто используемыми для их изготовления сталями являются 4Х5В2ФС и 5ХНМ. Пониженное содержание в них углерода (0,4 и 0,5% соответственно) обеспечивает вязкость – способность противостоять ударным нагрузкам. Повышенная износостойкость достигается поверхностной химико-термической обработкой, например азотированием, обеспечивающим и высокую твердость рабочей поверхности, и теплостойкость.