Разделяют на:
1. Стали – ковкие сплавы, содержащие до 2,14 % углерода.
Чугуны – хрупкие сплавы содержащие от 2,14 до 6, 67 % углерода
Аллотропные формы железа
α- железо – кристаллическая решётка – центрированный куб, растворяет до 0,025 % углерода, магнитно.
β – имеет увеличенный параметр (размер) кристаллической решётки, теряет магнитные свойства.
γ – кристаллическая решётка гранецен-трированный куб, немагнитно, способно растворять до 2,14 % углерода.
δ – кристаллическая решётка – центрированный куб с увеличенным параметром.
Основные формы - α и γ - железо. На α → γ, и γ → α превращениях основаны процессы термообработки стали.
Структурные составляющие сплавов Fe – C
1) Феррит (Ф) – твёрдый раствор внедрения углерода в α -железе. Содержит 0,006 % углерода, имеет невысокую прочность и твёрдость, пластичный, магнитный.
2) Цементит (Ц) – химическое соединение Fe3С (карбид железа). Содержит 6,67 % углерода, самая прочная и твёрдая составляющая сплавов, магнитный и очень хрупкий.
3) Аустенит (А) – твёрдый раствор внедрения углерода в γ –железе. Содержит до 2,14 % углерода при 11470С, прочный, немагнитный, имеет невысокую твёрдость, хорошую пластичность, стойкий против коррозии (существует при t >7270С).
4) Перлит (П) – механическая смесь (эвтектоид) феррита и цементита, образуется при распаде аустенита в результате охлаждения. Содержит 0,83 % углерода, обладает высокой прочностью и упругостью, маловязкий.
5) Ледебурит (Л) – механическая смесь (эвтектика) состоящая из аустенита и цементита, а после охлаждения из перлита и цементита. Содержит 4,3 % углерода, твёрдый и хрупкий.
Диаграмма состояния сплавов Fe – С
ACD – линия ликвидуса – начало первичной кристаллизации сплавов.
По AC – выпадают кристаллы аустенита, по CD – первичного цементита.
AECF – линия солидуса – заканчивается первичная кристаллизация сплавов.
В области AESG – аустенит. При его охлаждении по GS начинается переход γ в α -железо и выпадают кристаллы феррита.
По ES – аустенит начинает распадаться выделяя избыточный углерод в виде вторичного цементита.
В точке S – из аустенита одновременно кристаллизуются феррит и цементит, образуя эвтектоид – перлит.
Доэвтектоидные стали содержат феррит и перлит.
Заэвтектоидные (> 0,83 % С) содержат перлит и цементит.
ECF – линия ледебуритного превращения – заканчивается первичная кристаллизация чугунов. В точке С (4,3 % С) при 1147 0С одновременно кристаллизуются аустенит и цементит, образуя механическую смесь (эвтектику) – ледебурит.
По EC – образуются доэвтектические чугуны (2,14…4,3 % С). Они состоят из кристаллов аустенита и ледебурита. При охлаждении растворимость углерода в железе снижается и он выделяется из аустенита в виде вторичного цементита.
По CF – образуется заэвтектические чугуны (4,3…6,67 % С), которые состоят из ледебурита и первичного цементита (белые чугуны).
PSK – линия перлитного превращения. Ниже неё происходит окончательный распад аустенита, связанный с γ – α превращением в железе и образованием перлита.
Доэвтектические чугуны содержат перлит, цементит и ледебурит, заэвтектические – ледебурит и цементит.
Углеродистые стали
Стали содержат железо, углерод и примеси Si, Mn, P, S.
По содержанию углерода различают стали:
1) Низкоуглеродистые (до 0,25 % С) – пластичны, малопрочны. Применяют для деталей не несущих больших нагрузок.
2) Среднеуглеродистые (0,25…0,6 % С) – прочные и вязкие – основной конструкционный материал.
3) Высокоуглеродистые (0,6…1,3 % С) - имеют высокую твёрдость, прочность и хрупкость. Применяют в основном как инструментальные.
По степени раскисления различают:
КП – кипящие стали – неполностью раскислённые, сравнительно дешёвые и наименее качественные.
СП – спокойные стали – полностью раскислённые, наиболее однородные и качественные.
ПС – полуспокойные, имеют промежуточные свойства и стоимость.
Раскисление стали это – удаление кислорода из стали в жидком состоянии.
По назначению стали различают:
I. УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ СТАЛИ (содержат до 0,7% С):
1) Углеродистые конструкционные обыкновенного качества.
Выпускают в виде листового и сортового проката. Разделяют на три группы:
А – с гарантией по механическим свойствам.
Б – по химическому составу.
В – по механическим свойствам и химическому составу.
Маркируют Ст и цифрой от 0 до 6, указывающей на № пункта в стандарте. С увеличением номера увеличивается содержание углерода. (Например: Ст3 – содержит 0,14…0,22 % С, Ст6 – 0,38…0,49 % С).
Примеры маркировки: ВСт3СП – сталь углеродистая конструкционная, обыкновенного качества, группы В, № пункта в стандарте 3, спокойная. (Группа А в маркировке не указывается).
Примеры маркировки:
2) Качественные углеродистые стали.
Имеют пониженное содержание вредных примесей (P и S - до 0,03 %). Выпускают с гарантией по химическому составу и механическим свойствам.
Маркируют цифрой по содержанию углерода в сотых долях процента.
Например: Сталь10КП – углеродистая конструкционная сталь, качественная, содержит 0,10 % С, кипящая;
Примеры маркировки:
