Введение в пять основных типов стали

В настоящее время стальная промышленность в основном делит сталь на пять категорий, а именно: высококачественную углеродистую конструкционную сталь, углеродистую конструкционную сталь, низколегированную высокопрочную конструкционную сталь, легированную конструкционную сталь и нержавеющую сталь (нержавеющие листы, нержавеющие рулоны). Далее в этой статье будут рассмотрены каждая из этих категорий отдельно. 

Высококачественная углеродистая конструкционная сталь 

Этот тип стали содержит углерод и определенное количество кремния (обычно не более 0,40%) для раскисления, а также марганец (обычно не более 0,80%, максимум 1,20%). Другие легирующие элементы в основном отсутствуют (за исключением остаточных элементов). 

Этот тип стали должен одновременно обеспечивать свои химический состав и механические свойства. Содержание примесных элементов, таких как сера и фосфор, в стали обычно контролируется ниже 0,035%. Если оно контролируется ниже 0,030%, то это называется высшего сорта стали, и к ее марке следует добавить "A", например, 20A; если фосфор контролируется ниже 0,025%, а сера ниже 0,020%, то это называется сверхвысшего сорта стали, и к ее марке следует добавить "E" для различия. Для других остаточных легирующих элементов, попадающих в сталь с сырьем, таких как хром, никель, медь и т.д., их содержание обычно контролируется при Cr ≤ 0,25%, Ni ≤ 0,30%, Cu ≤ 0,25%. Также есть марки, в которых содержание марганца достигает 1,40%, которые можно назвать марганцевой сталью. 

Следует отметить, что этот тип стали в основном улучшает свои механические свойства путем регулирования содержания углерода. Он имеет большой объем производства и широко используется. Обычно его прокатывают (ковают) в формы, такие как круглые, квадратные, плоские и т. д., а также листы и бесшовные трубы. Он используется в основном для изготовления деталей общего конструкционного и механического назначения, а также строительных элементов и трубопроводов для транспортировки жидкостей. В зависимости от требований к применению иногда требуется термообработка (нормализация или закалка с отпуском) перед использованием. 

Углеродистая конструкционная сталь 

Эта марка стали обычно производится в конвертере или доменной печи. Основными сырьевыми материалами являются чугун и лома. Содержание серы и фосфора в стали выше, чем у высококачественных углеродистых конструкционных сталей. Как правило, содержание серы ≤ 0,050%, а содержание фосфора ≤ 0,045%. Содержание других легирующих элементов, попадающих в сталь из сырья, таких как хром, никель и медь, как правило, не превышает 0,30%. В зависимости от требований к составу и свойствам марки этого типа стали обозначаются марками, такими как Q195, Q215A/B, Q235A/B/C/D, Q255A/B, Q275 и т. д. 

Здесь "Q" представляет собой начальную заглавную букву китайского иероглифа "qu", который означает "прочность на растяжение". Следующие цифры указывают минимальное значение точки текучести (σs) этого сорта. Символы, которые следуют далее, классифицируются на четыре сорта (A, B, C, D) в зависимости от содержания примесных элементов (серы, фосфора) в стали, при этом содержание снижается от высокого к низкому, сопровождаясь изменениями в содержании углерода и марганца. 

Выпуск этого типа стали является самым большим, и его применения очень разнообразны. Он чаще всего используется для прокатки в листы, профили (круглые, квадратные, плоские, прямоугольные, швеллеры, уголки и т.д.) и профили особой формы, а также для изготовления сварных стальных труб. Обычно он используется для изготовления строительных конструкций, таких как заводы, мосты и корабли, а также для общих трубопроводов для транспортировки жидкостей. Как правило, этот тип стали используется непосредственно без термической обработки. 

Низколегированная высокопрочная конструкционная сталь 

Этот тип стали не только содержит определенное количество основных элементов, таких как кремний или марганец, но и другие элементы, подходящие для ресурсной ситуации в нашей стране. Такие элементы включают ванадий (V), ниобий (Nb), титан (Ti), алюминий (Al), молибден (Mo), азот (N) и редкоземельные (RE) и другие микроэлементы. В зависимости от химического состава и требований к свойствам его марки обозначаются Q295A, B, Q345A, B, C, D, E, Q390A, B, C, D, E, Q420A, B, C, D, E, Q460C, D, E и т. д. Значение этих марок такое же, как и у углеродистой конструкционной стали. 

В этом типе стали присутствуют микроэлементы, образующие мелкозернистую структуру, такие как V, Nb, Ti, Al и другие. За исключением сталей марок A и B, в сталях марок C, D и E должен присутствовать по крайней мере один из этих элементов; для улучшения свойств стали один из этих элементов также может быть добавлен в стали марок A и B. Кроме того, остаточные элементы Cr, Ni и Cu в этом типе стали не должны превышать по 0,30% каждый. Q345A, B, C, D и E являются представительными марками этого типа стали; стали марок A и B обычно называют 16Mn; для марок выше C необходимо добавить один или несколько микроэлементов, а в механические свойства должен быть включен дополнительный показатель низкотемпературной ударной вязкости. 

По сравнению с углеродистой конструкционной сталью, этот тип стали имеет преимущества более высокой прочности, лучшей комплексной характеристики, более длительного срока службы, более широкой области применения и большей экономичности. Эта сталь чаще всего используется для прокатки в листы, профили, бесшовные трубы и т. д., и широко применяется в мостах, судах, котлах, транспортных средствах и важных строительных конструкциях. 

Сплавленная конструкционная сталь 

Этот тип стали получают путем добавления в качественную углеродистую конструкционную сталь одного или нескольких сплавных элементов в соответствующем количестве, чтобы повысить механические свойства, вязкость и закаливаемость стали. Изделия, изготовленные из этой стали, обычно подвергаются термической обработке (нормализации или закалки и отпуска). Перед тем как изготовленные детали и компоненты будут введены в эксплуатацию, они обычно должны пройти закалку или химическую поверхностную обработку (цементацию, азотирование и т. д.), поверхностную закалку или высокочастотную закалку и т. д. Поэтому, в зависимости от химического состава (главным образом, содержания углерода), термического процесса и области применения, этот тип стали можно приблизительно разделить на три категории: цементируемую сталь, закаливаемую и отпускаемую сталь и азотируемую сталь. 

Этот тип стали в основном прокатывают (ковают) в круглые, квадратные, плоские профили и бесшовные трубы. Он в основном используется для изготовления важных и крупногабаритных деталей в машиностроительных изделиях, а также высоконапорных трубопроводов, емкостей и т. д. Более того, он имеет превосходные комплексные механические свойства по сравнению с качественной углеродистой конструкционной сталью. 

Бесшовные стальные трубы из этого типа стали широко используются в гидравлических стойках, высоконапорных газовых баллонах, высоконапорных котлах, оборудовании для производства удобрений, нефтепереработке, наружных шрусах автомобилей, дизелях, гидравлических фитингах и других областях. 

Нержавеющая сталь

В зависимости от основных промышленных применений нержавеющая сталь может быть разделена на две большие категории: нержавеющая кислотостойкая сталь и жаростойкая неотслаивающаяся сталь. 

Нержавеющая кислотостойкая сталь может быть разделена на два типа: нержавеющая сталь и кислотостойкая сталь. Среди них сталь, которая может противостоять коррозии в воздухе, называется нержавеющей сталью; сталь, которая может противостоять коррозии в различных сильно коррозионно-активных средах, называется кислотостойкой сталью. Нержавеющая сталь не обязательно стойка к кислотной коррозии, но кислотостойкая сталь имеет превосходную стойкость к ржавчине. 

Этот тип стали не только содержит пять основных элементов (C, Si, Mn, P, S), но и главным образом содержит хром и никелевые сплавные элементы. Например, хромистая сталь (тип Cr13), хромоникелевая сталь (тип 18-8); также есть типы, которые содержат один или несколько элементов, таких как молибден, ниобий, титан и азот на основе хромоникелевой стали. 

Продукты, изготовленные из нее, такие как круги, листы, ленты, проволока, трубы и т. д., широко используются в химическом оборудовании, медицинских приборах, оборудовании пищевой промышленности, а также в бытовых шкафах и декорациях гостиниц и ресторанов. 

Теплоустойчивая неотслаивающаяся сталь делится на два типа: жаростойкая сталь и неотслаивающаяся сталь. Сталь, которая не отслаивается даже при воздействии среды при высоких температурах, называется неотслаивающейся сталью; сталь, которая может противостоять эрозии средами при высоких температурах и имеет достаточную прочность без отслаивания, называется жаростойкой сталью. 

Этот тип стали не только содержит хром и никелевые элементы, найденные в нержавеющей и кислотостойкой стали, но и включает один или несколько сплавных элементов, таких как алюминий (Al), вольфрам (W), кобальт (Co) и ванадий (V). Изготовленные изделия, такие как цилиндры, листы, полосы и трубы, широко используются в нефтехимическом оборудовании, электростанционных котлах, турбинных двигателях, промышленных нагревательных печах и деталях, работающих при высоких температурах.