В У Г Л Е Ц Е В І СТАЛІ

1. ЗА ВМІСТОМ ВУГЛЕЦЮ.

1) низьковуглецеві (до 0,25% вуглецю) сталі дуже пластичні, але маломіцні. Використовуються для виготовлення слабконавантажених виробів.

2) Середньовуглецеві сталі (0,3 - 0,6%) володіють в¢язкісно-міцнісними властивостями і є основними конструкційними машиновиробними матеріалами.

3) Високовуглецеві сталі (0,7 - 1,3%) володіють високою твердістю, низькими пластичністю і в'язкістю. З них виготовляють різальний і інший інструмент, а так само вироби з високою стійкістю проти спрацювання.

2. ЗА ПРИЗНАЧЕННЯМ ВУГЛЕЦЕВІ СТАЛІ ПОДІЛЯЮТЬ НА:

1) конструкційні (до них відносять і будівельні) сталі використовуються в машинобудуванні і будівельній справі. Їх прийнято ділити на:

а) сталі звичайної якості. В них допускається велика кількість сірки, фосфору, неметалічних включень і інших домішок. Вони діляться на три групи:

n У групи А гарантуються тільки механічні властивості, хімічний склад не гарантується. З неї можна робити вироби, засосовуючи тільки механічну обробку (зняття стружки). Нагріви, зварювання застосовувати не можна. Маркуються Ст0, Ст1..., Ст6, міцність s_в = 300 - 625 МПа, пластичність d = 22-14%.

n Сталь групи Б (БСт0, БСт1... БСт6) випускається з хімічним складом, що гарантується. При виготовленні виробів її можна нагрівати і за допомогою термічної обробки виправляти порушену структуру і додавати необхідні властивості.

n Сталі групи В (ВСт0, ВСт1... ВСт6) поставляються за механічним і хімічним складом. Вони йдуть для виготовлення зварних конструкцій.

б) якісні вуглецеві конструкційні сталі виплавляються при строгому дотриманні технологічної виплавки, а вміст шкідливих домішок сірки і фосфору в них не повинен перевищувати 0,03% кожного. Їх маркування складається з числа, що означає вміст вуглецю в сотих частках відсотка: сталь 05, 08, 10, 15... 85. Буква А в кінці свідчить про поліпшену металургійну якість.

2) і нструментальні вуглецеві сталі є високовуглецевими, що містять 0,7 - 1,3% вуглецю. Це гарантує високу твердість, необхідну для додання інструменту різальних властивостей і стійкості проти спрацювання. Їх маркують У7, У7А... У13, У13А (цифра означає відсотковий вміст вуглецю, А - поліпшена металургійна якість).

3. Вуглець є основним компонентом, і залежно від його вмісту сильно міняються механічні властивості сталі. Твердість НВ, межа міцності при розтягуванні s_в і межа пружності s_уп безперервно збільшуються з підвищенням вмісту вуглецю до 1,2 %; одночасно зменшується відносне подовження d. Ці зміни властивостей сталі зв¢язані із зміною кількості основних структурних складових – фериту і цементиту.

Постійні домішки в сталі звичайно містяться в таких межах (%): кремнію до 0,5; сірки до 0,05; марганцю до 0,7; фосфору до 0,05.

Кремній і марганець у вказаних межах істотно не впливаюь на властивості сталі. З підвищенням їх вмісту (кремній вище 0,8%, марганець 1,0%) спостерігається збільшення твердості і міцності сталі. Проте така сталь вже вважається легованою. Марганець і кремній є добрими розкислювачами сталі; крім того марганець паралізує шкідливий вплив сірки, утворюючи з нею з'єднання МпS, що частково виділяється в шлак.

Сірка є шкідливою домішкою, вона не розчиняється в залізі, як інші домішки, а утворює з ним хімічне з'єднання FеS (сірчисте залізо). Сірчисте залізо з залізом утворює евтектику FеS — Fе з температурою плавлення 985°С. При затвердінні сталі ця евтектика розташовується у вигляді легкоплавких оболонок навколо зерен. Наявність таких оболонок є причиною
червоноламкості (крихкості при червоному калінні) сталі з підвищеним вмістом сірки при гарячій обробці (куванні, прокаті і т. п.): оболонки розплавляються, внаслідок чого між зернами втрачається зв'язок і утворюються тріщини. Крім того, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню і корозійну стійкість.

Фосфор додає сталі холодноламкість (крихкість при звичайній і зниженій температурі). Це пояснюється тим, що фосфор викликає сильну внутрішньокристалічну ліквацію (оскільки його присутність збільшує інтервал температури між початком і кінцем затвердіння — точками ліквідуса і солідуса) і сприяє зростанню зерна в металі. Шкідливий вплив фосфору особливо позначається при підвищеному вмісті вуглецю. Отже, чим твердіше сталь; тим шкідливіше для неї фосфор. Проте в так званих автоматних сталях (із вмістом вуглецю до 0,3 %) допускається підвищений вміст фосфору (до 0,15 %) і сірки (до 0,2 %) для полегшення зняття стружки і отримання гладкої поверхні при обточуванні на верстатах, зокрема при нарізуванні різьблення.