КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ СТАЛИ

Сталь (от нем. Stahl) - деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в стали - не более 2,14 %, но не менее 0,022 %.

Сталь классифицируют по следующим классам:

- по химическому составу;

- назначению;

- качеству;

- типу сталеплавильного агрегата;

- характеру застывания металла в изложнице.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. Углеродистая сталь наряду с Fe и С содержит Mn (0,1-1,0 %) и Si (до 0,4 %), а также вредные примеси - S и Р. Эти элементы попадают в сталь в связи с технологией ее изготовления (главным образом из шихтовых материалов). В зависимости от содержания углерода различают низкоуглеродистую (до 0,25 % С), среднеуглеродистую (0,25-0,6 % С) и высокоуглеродистую (более 0,6 % С) сталь.

Легированные стали, кроме обычных примесей, содержат элементы, специально вводимые в определенных количествах для обеспечения требуемых свойств. Эти элементы называются легирующими. Легированные стали подразделяются в зависимости от содержания легирующих элементов на низколегированные (2,5% легирующих элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10 % и высоколегированные (свыше 10 %).

Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения. В качестве легирующих добавок применяют хром, никель, медь, азот (в химически связанном состоянии), ванадий и др.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов. Инструментальные стали служат для изготовления резцов, штампов и других режущих, ударно-штамповых и измерительных инструментов. К сталям с особыми свойствами относятся электротехнические, нержавеющие, кислотостойкие, жаропрочные и др.

По качеству стали обычно подразделяют на обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные. Различие между ними заключается в количестве вредных примесей (S и Р) и неметаллических включений. Так, в некоторых сталях обыкновенного качества допускается содержание S до 0,055-0,06 % и Р до 0,05-0,07 % (исключение составляет автоматная сталь, содержащая до 0,3 % S и до 0,16 % Р), в качественных - не более 0,035 % каждого из этих элементов, в высококачественных - не более 0,025 %, в особо высококачественных - менее 0,015 % S. Сера снижает механические свойства стали, является причиной красноломкости, т.е. хрупкости в горячем состоянии, фосфор усиливает хладноломкость - хрупкость при пониженных температурах.

По типу сталеплавильного агрегата (кислородный конвертер, мартеновская печь, электрическая дуговая печь) сталь называется кислородно-конвертерной, мартеновской или электросталью.

По характеру застывания металла в изложнице различают спокойную, полуспокойную и кипящую сталь. Кипящую сталь сразу разливают из ковша в изложницы, она содержит значительное количество растворенных газов. Спокойная сталь - это сталь, выдержанная некоторое время в ковшах вместе с раскислителями (кремний, марганец, алюминий), которые соединяясь с растворенным кислородом, превращаются в оксиды и выплывают на поверхность массы стали. Такая сталь имеет лучший состав и более однородную структуру, но дороже кипящей на 10-15 %. Полуспокойная сталь занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей.

Каждый из этих видов металла имеет достоинства и недостатки. Выбор технологии раскисления и разливки стали определяется ее назначением и технико-экономическими показателями производства.

Мировое производство стали в 2010 г. увеличилось на 15 % по сравнению с 2009 г. и составило 1,414 млрд тонн. Рост производства стали был обеспечен в большей степени развивающими странами.

КНР продолжает оставаться крупнейшей сталепроизводящей страной мира, опережая по объему идущую на втором месте Японию в 5,7 раза, а идущую на четвертом месте Россию – в 9,4 раза (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Мировая десятка стран-производителей стали в 2010 году

В 2010 г. в России было произведено 66,2 млн т стали, что на 12,2 % выше, чем в предыдущем году (рис. 5.4).

Россия, с объемами производства на уровне 66,2 млн т за 12 месяцев 2010 г., снизила свою долю в мировом производстве на 0,2 %. Максимум производства стали - 89,7 млн т был достигнут в 1990 г., затем началось падение производства - до 43,7 млн т в 1998 г., с 1999 г. начался подъем и достигнутый уровень в 2010 г. (67 млн т) составил 74 % от 1990 года. В 2009 г. Россия занимала третье место в рейтинге мировых производителей стали (первое и второе – Китай и Япония), в 2010 г. Россия заняла 4-е место, пропустив вперед США.

Рис. 5.4. Динамика производства стали в России в 2001-2010 гг., млн т

Сталь нашла применение не только в промышленности, но и в искусст-

ве. В средние века славились арабское оружие и доспехи из стали с плоскими узорами и надписями, выполненными гравированием или насечкой. Эти приемы декорировки оружейники Европы дополнили чеканкой, наводкой и полировкой. С ХVI в. в отделке часов, научных приборов и инструментов появляется устойчивая к коррозии зеркальная полировка, использование которой послужило стимулом для выпуска бытовых изделий из стали. В ХVIII - начале ХIХ вв. эстетические свойства стали наиболее ярко раскрылись в изделиях мастеров Тульского оружейного завода (мебель, зеркала, самовары, каминные экраны и т.д.). Как вид народного творчества с середины ХIХ в. известна златоустовская гравюра на стали. В советский период сталь нашла применение в облицовке интерьеров, а также в скульптуре (В.И. Мухина, «Рабочий и колхозница»).