Сталь — железоуглеродистый сплав

Сталь — железоуглеродистый сплав, содержащий примеси марганца, фосфора, кремния, серы а также иных элементов в зависимости от способа производства и назначения.

Свойства стали зависят от ее химического состава, а также результатов термической обработки, которой подвергают как полуфабрикаты (заготовки, штамповки и т. п.), так и окончательно обработанные детали и инструменты для придания им необходимых особенностей.

Основные виды и назначение термической обработки:

1. Полный отжиг – предусматривает нагрев до температуры, указанной в нижеприведенной таблице, с последующим медленным охлаждением (обычно вместе с печью). Назначение: измельчение зерна, снятие внутренних напряжений и придания материалу наибольшей пластичности.

Температура нагрева углеродистой стали при термообработке, °С

Содержание углерода, %	Вид термообработки			Содержание углерода %	Вид Термообработки
Содержание углерода, %	Отжиг	Нормализация	Закалка	Содержание углерода %	Отжиг	Нормализация	Закалка
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7	900 880 860 840 820 800 780	900 880 860 840 820 800 780	- - 860 840 820 800 780	0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3	760 760 760 760 760 760	760 800 850 900 950 1000	760 760 760 760 760 760

2. Диффузионный отжиг – металл нагревают до 1100° С, выдерживают при этой температуре 12—15 ч и затем медленно охлаждают. Производится с целью выравнивания химической неоднородности зерен в стальных отливках. В результате длительной выдержки при высокой температуре происходит рост зерна. После чего этот недостаток структуры удаляют посредством горячей механической обработки (ковки, прокатки и т. п.) или отжигом.

3. Нормализация – металл сначала нагревают, а потом охлаждают на спокойном воздухе. Так же, как и при отжиге, происходит измельчение зерен и снятие внутренних напряжений, однако в отличии от отжига твердость и прочность после нормализации повышаются, а пластичность наоборот стает ниже.

4. Закалка — заключается в нагреве и последующем быстром охлаждении (при окунании в воду или в масло). Закалка в сочетании с последующим отпуском производится с такими целями: для конструкционных сталей с целью повышения их прочности; для инструментальных — твердости; для пружинных — упругости;.

5. Отпуск подразделяется на такие виды:

а) низкий (при температуре 150—280° С)

б) средний (при 350—500°С)

в) высокий (при 500—650°С)

Низкий отпуск применяется для снижения внутренних напряжений и хрупкости при сохранении или же небольшом снижении твердости. Применяется для деталей после цементации и закалки и инструментов, изготовленных из углеродистых и легированных инструментальных сталей. Средний отпуск производится с целью повышения предела упругости и вязкости. Применяется в основном для пружин.

Высокий — для получения высокой прочности и хорошей сопротивляемости ударным нагрузкам.

6. Улучшение — термическая обработка, которая предусматривает закалку с последующим высоким отпуском.

7. Поверхностная закалка стали – предусматривает быстрый нагрев до необходимой температуры только поверхностного слоя (производится, как правило, токами высокой частоты). Применяется для получения высокой
твердости в поверхностном слое при сохранении вязкой сердцевины, что
обеспечивает износоустойчивость и одновременно высокую динамическую
прочность детали.

8. Химико-термическая обработка – изменение химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя. Производится с целью придания поверхностному слою высокой твердости и износостойкости при сохранении вязкой сердцевины. Виды химико-термической обработки:

а) цементация – насыщение углеродом поверхности детали, изготовленной из малоуглеродистой стали, с последующими закалкой и отпуском;

б) азотирование – насыщение поверхности детали азотом, который образует химические соединения с ж хромом, молибденом, железом, алюминием, а также иными елементами. Азотирование ефективно для легирующей стали, имеющей указанные примеси;

в) цианирование — заключается в одновременном насыщении поверхности углеродом и азотом.

Классификация стали

§ по химическому составу

углеродистая

легированная

§ в зависимости от назначения

конструкционная

инструментальная

с особыми свойствами

§ по способу придания формы и размеров

литая

кованая

катаная