Классификация сталей

В сельскохозяйственных машинах, орудиях и инвентаре только отдельные, наиболее сильно изнашиваемые детали изготовляют из специальных (легированных) сортов стали или подвергают их термической обработке. Подавляющее большинство деталей и поковок в кузницах изготавливается из обыкновенной углеродистой стали.

Все стали классифицируются по четырем признакам: способу выплавки, химическому составу, применению для изготовления изделий и структуре.
По способу выплавки стали разделяются на бессемеровские, томасовские, мартеновские, электростали и тигельные стали. Бессемеровские стали выплавляют в конверторах-ретортах Бессемера с кислой футеровкой (из динаса), а томасовские - в конверторах Томаса с основной футеровкой (из доломитового кирпича). В конверторах Томаса можно перерабатывать высокофосфористые чугуны и получать сталь, более чистую от фосфора и серы, чем в конвертерах Бессемера. Шихтой в обоих конверторах является жидкий чугун, продуваемый сжатым воздухом. Мартеновские стали (основная и кислая) выплавляются в мартеновских печах, шихтой для которых является чушковый чугун, стальной лом, отходы стального литья с добавлением известняка или жидкий доменный передельный чугун с добавлением железной руды. Наибольшее количество стали изготовляют в мартеновских печах. Электростали - наиболее качественные и чистые сорта стали, выплавляемые в электроплавильных печах - дуговых и индукционных. Шихта такая же, как и для мартеновских печей. Тигельная сталь выплавляется в огнеупорных тиглях емкостью от 20 до 40 кг. Тигли загружаются особо чистой шихтой и в них выплавляются высококачественные стали. Тигельная выплавка обходится дорого и применяется редко. Тигельные стали успешно заменяют электросталями. По применению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими свойствами. Конструкционные стали применяются для изготовления деталей различных машин и механизмов; более ответственные детали изготовляют из конструкционных легированных сталей, менее ответственные - из конструкционных углеродистых сталей. Инструментальные стали применяются для изготовления различных инструментов - режущего, мерительного, монтажного, ударного, штампового. Подобно конструкционным, инструментальные стали могут быть углеродистыми для изготовления инструмента, работающего в легких условиях (резцы, плашки, метчики), или легированными для изготовления инструмента, работающего в тяжелых условиях (бабы молотов, штампы для горячей штамповки). К сталям с особыми физическими свойствами относятся такие, из которых изготовляют механизмы или детали, работающие в особых условиях (при высокой температуре, в химической среде и др.), как-то: нержавеющие стали, кислотостойкие, жаростойкие и пр. По структуре стали разделяют на следующие классы: перлитный со структурой перлита, мартенситный, аустенитный‚ карбидный и ферритный. Каждый класс структуры в зависимости от наличия в стали легирующих элементов обладает различными физическими и механическими свойствами, что вызывает необходимость применения разных тепловых и механических режимов ковки. По химическому составу стали разделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые и легированные стали состоят из железа и углерода, количество последнего колеблется в пределах 0,2 - 2%. Кроме этого, углеродистые стали содержат в незначительных, а легированные - в значительных количествах различные химические примеси. Примеси можно разделить на четыре группы:

• постоянные или обыкновенные примеси, к которым относятся элементы, присутствующие в любой стали в незначительных количествах, потому что введение их необходимо при производстве стали (марганец, кремний)‚ или потому что невозможно полностью освободиться от них (сера, фосфор);
• скрытые примеси (кислород, водород, азот), которые присутствуют в любой стали, но содержание их настолько мало, что обнаруживается только сложными химическими анализами;
• случайные примеси, попадающие в ту или иную сталь из местных шихтовых материалов или по случайным причинам (при переплавке луженого или оцинкованного скрапа в сталь попадает олово, цинк, свинец; сталь, выплавленная из керченских руд, содержит мышьяк и т. д.);
• специальные примеси или легирующие элементы (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, медь, титан, ниобий, кобальт и др.), которые намеренно вводят в состав стали для придания ей желаемых свойств.

Сталь, содержащая обычный процент углерода, а также постоянные, скрытые и случайные примеси, называется углеродистой, а сталь, содержащая, кроме перечисленных, еще и специальные примеси, называется специальной или легированной.