Чугуны и стали

3. По качеству стали разделяют в зависимости от количества вредных примесей на стали:
обыкновенного качества (массовое содержание вредных примесей – серы и фосфора – не более 0,04 % и 0,05 % соответственно);
качественные (не более 0,035 % P и 0,04 % S); высококачественные стали (не более 0,025 % каждой примеси);
особо высококачественные стали (не более 0,025 % P и 0,015 % S).

4. По назначению – стали общего назначения, конструкционные, инструментальные, специальные.
4а. Стали общего назначения
всегда углеродистые обыкновенного качества. Применяются для производства машин, станков, строительных металлоконструкций, предметов широкого потребления.
Стали обыкновенного качества обозначают буквами “Ст” и цифрами от 0 до 6, например Ст.2, Ст.3. Буквы “Ст” обозначают “сталь”, цифры от 0 до 6 – условный номер марки стали в зависимости от химического состава.

4б. Конструкционные стали
применяются для изготовления деталей машин и механизмов (зубчатые колеса, штоки, валы). Это качественные углеродистые и низколегированные стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим содержание углерода в сотых долях процента.
Например: сталь 20 (0,2 % С), сталь 45 (0,45 % С).
Легирующие элементы в марке стали указывается буквой и последующей цифрой, обозначающей содержание легирующего элемента в процентах (Х – хром, Н – никель, М – молибден, Г – марганец, В – вольфрам, Ф – ванадий, Т – титан, С – кремний, А – азот, Ю – алюминий).
Например: сталь 40Х (0,4% С; 1% Cr),
сталь 20Г (0,2% С;1% Mn),
сталь 30ХНМА (0,3% С; 1% Cr; 1% Ni; 1% Mо; А – высококачественная сталь)

4в. Инструментальные стали
используют для производства режущего, измерительного и штампового инструмента. Инструментальные стали всегда качественные и высококачественные. Они могут быль как углеродистыми, так и легированными.
Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.
Например: сталь У8 (0,8 % С), сталь У13 (1,3 % С).
4г. Специальные стали
разработаны для особых условий эксплуатации: при повышенной и пониженной температуре, в агрессивной среде. Это всегда высококачественные и особо высококачественные высоколегированные стали. К ним относятся жаростойкие и жаропрочные стали, нержавеющие стали, криогенные стали и др.

Классификация и применение чугунов
Чугун – это железоуглеродистый сплав с содержанием углерода >2,14 % и примесями в десятых долях процентов.
Кроме того, в чугуне содержатся примеси в десятых долях : кремний, марганец, сера, фосфор и др.
С целью улучшения свойств в чугуны могут вводиться легирующие элементы, такие как хром, никель, медь и др.
По структуре чугуны разделяют на две группы:
1. Белые чугуны - в которых углерод находится в виде химического соединения с железом Fe3С – цементита. Структуру белых чугунов описывает диаграмма железо-цементит.
Заэвтектический белый чугун > 4,3 % С
Доэвтектический белый чугун < 4,3 % С
Эвтектический белый чугун 4,3 % С

2. Чугуны с графитными включениями
Чугуны, в которых углерод находится в свободном виде, классифицируют по форме графитовых включений:
серый чугун в нем содержится графит в виде пластинчатых включений;
ковкий чугун с хлопьевидными включениями графита;
высокопрочный чугун в котором графит имеет шаровидную форму.
Металлическая основа этих чугунов может быть перлитной, ферритной или феррито-перлитной.

Маркировка чугунов с графитными включениями
Обозначаются чугуны первыми буквами слов их названия, после которых следуют цифры, показывающие предел прочности при растяжении σв в кг/мм2. Для ковких чугунов вторая цифра показывает относительное удлинение δ в %.
Например
Серый чугун – СЧ 12 (σв = 12 кг/мм2).
Высокопрочный чугун – ВЧ 40 (σв = 40 кг/мм2).
Ковкий чугун – КЧ 30-6 (σв = 30 кг/мм2, δ = 6 %).

Ковкий чугун получают из белого чугуна путем специального отжига. Это длительная термическая обработка, при которой белый чугун медленно нагревается до температур 950-1000 °С и после определенной выдержки медленно охлаждается. При таком отжиге происходит графитизация цементита белого чугуна с образованием хлопьевидных включений графита. Ковкий чугун применяется для изготовления деталей, работающих в более тяжелых условиях ‑ при повышенных нагрузках, при знакопеременных и небольших ударных нагрузках. Например, картеры редукторов, коробок передач автомобилей, кронштейны рессор, различные крюки, фланцы и т.п.
Серый чугун получают при медленном охлаждении металла при литье изделий, а также при повышенном содержании кремния, углерода. Применяется серый чугун для изготовления слабонагруженных деталей, работающих в легких условиях. Например, корпуса редукторов, насосов, электродвигателей, различные крышки, отопительные батареи и т.п.