1. Краткие сведения о металлургическом производстве Состояние и тенденции развития черной металлургии Способы производства металлов и сплавов

Классификация сталей

Чтобы облегчить поиск нужной стали с учетом ее свойств, все стали классифицируют по следующим признакам: способу производства, химическому составу, качеству, назначению и т.д.

По назначению. По этому признаку стали разделяют на конструкционные, инструментальные и специальные.
По качеству: обыкновенного качества, качественная, и высококачественная. Различия между этими группами заключаются в допускаемом содержании вредных примесей ( в первую очередь серы и фосфора), а также в особых требованиях по содержанию неметаллических включений и т.п. Например, в сталях обыкновенного качества содержание серы и фосфора допускается до 0,055-0,060%, в качественных сталях – не более 0,040-0,045%, в высококачественных – не более 0,020-0,030%.
По химическому составу: углеродистые (низкоуглеродистые содержат до 0.3% углерода; среднеуглеродистые–от 0.3 до 0.6%; высокоуглеродистые – более 0.6%), легированные (низколегированные–до2.5% легирующих добавок; среднелегированные – 2.5-10%,высоколегированные – более 10%), в том числе хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т.п.
По характеру застывания стали в изложницах: спокойные, кипящие и полуспокойные. Поведение металла при кристаллизации в изложницах зависит от степени его раскисленности – чем полнее раскислена сталь, тем спокойнее кристаллизуется слиток. Спокойная – это полностью раскисленная (кислород извлечен полностью) качественная сталь; кипящая – малораскисленная (содержание кислорода повышено) сталь. Полуспокойная занимает промежуточное положение.


Углеродистые стали

Углеродистые стали - это основные конструкционные материалы. Из них производят машины, приборы, инструменты. Их используют в строительстве.

Углеродистых сталей производят около 80% общего количества. Они дешевле, чем легированные, и имеют удовлетворительные механические свойства, кроме того, хорошо обрабатываются давлением и резанием.
Углеродными сталями называют железоуглеродистые сплавы, содержащие теоретически (в соответствии с диаграммой состояния железо-цементит) 0,02-2,14% углерода и примеси (Р, S, Si, Mn и др.).
Углерод является вторым после железа компонентом в стали и в зависимости от его содержимого меняет механические и технологические свойства стали.
Примесями в стали есть Р, S, Si, Mn и др. Фосфор и сера принадлежат к вредным примесям, поскольку ухудшают свойства стали. Они попадают в сталь вместе с сырьем.
Сера вызывает хрупкость стали, нагретой выше 988. Это ощутимо во время обработки нагретых стальных заготовок ковкой, вальцеванием и т.д. Кроме того, сера снижает пластичность, прочность и корозиестойкость стали. Содержание серы в стали не должен превышать 0,06%.
Фосфор предает стали хрупкость при обычной и пониженной температуре. Особенно вредным является влияние фосфора при увеличенном содержании углерода. Чем больше углерода в стали, тем сильнее фосфор влияет на ее хрупкость. Допустимое содержание фосфора в стали - 0,045%.
Кремний и марганец попадают в сталь во время ее раскисления (для выведения из расплава FеО). Раскисление металлов — процесс удаления из расплавленных металлов (главным образом стали и других сплавов на основе железа) растворённого в них кислорода, который является вредной примесью, ухудшающей механические свойства металла. Для раскисления применяют элементы (или их сплавы, например ферросплавы), характеризующиеся большим сродством к кислороду, чем основной металл. Так, сталь раскисляют алюминием, который образует весьма прочный окисел Al₂O₃, выделяющийся в жидком металле в виде отдельной твёрдой фазы.
Также используют углерод, ферросилиций и ферромарганец для раскисления стали. В допустимых пределах (Si - не более 0,4%, а Мn - 0,8%) эти элементы существенно не влияют на свойства стали. С увеличением их содержимого сверх нормы такая сталь уже считается легированной.
Малоуглеродистые стали используют для изготовления ответственных сварных конструкций. Среднеуглеродистые стали используют для изготовления различных деталей в машиностроении. Высокоуглеродистые стали имеют повышенную прочность, износостойкость и упругость. Из них изготавливают детали работающих в условиях трения - это пружины, рессоры и т.д.