Какие существуют виды стали и способы ее обработки

Без открытия стали, ее свойств и методов обработки современной цивилизации не существовало бы. С древних времен известны некоторые виды стали, которые использовались для производства оружия и орудий труда. С развитием технологии металлургии и металлообработки этот материал стал использоваться практически в любой области деятельности человека.

Классификация по химическому составу

Сплав железа с углеродом, содержание последнего в котором не превышает 2 %, получил название стали. Основные виды ее классифицируются прежде всего по уровню содержания углерода:

• малоуглеродистые;
• среднеуглеродистые;
• высокоуглеродистые.

В первом виде названного компонента содержится не более 0,25 %. В среднеуглеродистых видах стали его содержание лежит в пределах 0,25-0,6 %, а высокоуглеродистые отличаются концентрацией выше 0,6 %.

Легирование сталей

В изначальном сырье для сталелитейного производства уже содержатся некоторые примеси. Большинство из них вредные, но есть и те, которые улучшают свойства конечного продукта. Со временем было выяснено, что некоторые добавки значительно меняют основные физические и химические свойства описываемого сплава. Так, был открыт процесс легирования. И сегодня виды и свойства стали с легированием являются приоритетным направлением в исследованиях металловедческих лабораторий и институтов.

По концентрации полезных примесей названные стали делятся на три группы:

• низколегированные (примесей до 2,5 %);
• среднелегированные (легирующих элементов от 2,5 до 10 %);
• высоколегированные (легирующих примесей более 10 %).

Классификация по назначению

В зависимости от способа производства, химического состава и количества легирующих элементов выделяют следующие виды стали:

• конструкционные;
• инструментальные;
• с особыми свойствами физического характера;
• со специальными химическими качествами.

Конструкционный вид наиболее массовый, такие сплавы применяют при изготовлении большинства изделий машиностроительного производства и в строительстве.

Инструментальные же являются высокоуглеродистыми, отличаются высокой твердостью, но обладают и хрупкостью. Их используют при изготовлении различных инструментов - от хирургических до металлорежущих. Отсюда и произошло название данного вида стали.

Для особых случаев на производстве необходимы сплавы с заданными физическими характеристиками: низким коэффициентом линейного расширения, высокой способностью намагничиваться и т. п. Такие виды стали относятся к классу с особыми физическими свойствами.

Сплавы с заданными химическими качествами относятся к последнему виду в нашем списке. Некоторые из них не поддаются коррозии, другие жаростойкие, есть и материалы с повышенной химической стойкостью.

Классификация по уровню вредных примесей

Самыми распространенными примесями, которые ухудшают свойства стали, являются сера и фосфор. В сплавах обыкновенного качества допускается содержание серы до 0,06 % и фосфора до 0,07 %. Стали, относящиеся к группе качественных, содержат не более 0,035 % каждого из вредных элементов, а высококачественные - не более 0,025 %. В особо высококачественных видах стали уровень сернистых примесей составляет не более 0,015 %, а содержание фосфора допускается до 0,025 %.

Методы обработки стали

По степени нагрева обработка бывает горячей и холодной. В первом случае сплав нагревается до стадии образования аустенита, но ниже температуры плавления. Сталь при этом становится мягкой и поддается изменению своей формы. Холодный же вид обработки стали производится при нормальных условиях.

По типу оказываемого воздействия разделяют два основных типа обработки: давление и резание. К первому типу относятся ковка, прокатка, волочение, штамповка и прессование.

Второй тип обработки включает следующие работы: токарные, сверлильные, фрезеровальные. Но существует еще и холодная штамповка, а также холодная ковка, которая получила отдельное название - "наклеп".

Последние разработки холодной обработки стали на основе теории текучести металлов позволяют значительно изменять форму и размер изначальной заготовки без нагрева и при помощи объемного давления. Сталь нагружается до тех пор, пока не достигнет состояния текучести и не станет "удобной" для обработки. Такой метод актуален для некоторых сплавов, которые при нагреве изменяют свои физические, химические или прочностные характеристики.