Качественные стали: Сталь. Виды, классификация, характеристики сталей – Стали углеродистые. Марки, свойства и их применение

33. Какие существуют виды классификации углеродистых сталей

Углеродистые стали классифицируют по структуре, способу производства и раскисления, по качеству.

По структуре различают: 1) доэвтектоидную сталь, содержащую до 0,8 % С, структура которой состоит из феррита и перлита; 2) эвтектоидную, содержащую около 0,8 % С, структура которой состоит только из перлита; 3) заэвтектоидную, содержащую 0,8–2,14 % С; ее структура состоит из зерен перлита, окаймленных сеткой цементита.

По способу производства различают стали, выплавленные в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом.

По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали.

33. Классификация сталей по качеству.

Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Под качеством понимается совокупность свойств стали, определяемых металлургическим процессом её производства. Однородность химического состава, строение и свойства стали зависят от содержания вредных примесей и газов (кислорода, водорода, азота). Основным показателями для разделения сталей по качеству являются нормы содержания вредных примесей(серы, фосфора). Стали обычного качества содержат до 0,06% S и 0,07 % Р, качественные- до 0,035% S и 0,035% Р, высококачественные- не более 0,025 S и 0,025 Р, а особовысококачественные- не более 0,015% S и 0,025 Р.

34. Маркировка сталей (знать расшифровку марок углеродистых сталей) и чугунов. Углеродистые стали обыкновенного качества

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора. Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 — это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочностьи снижаетсяпластичностьстали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются имеханические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.

Классификация сталей

Качественные углеродистые стали

Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные качественные углеродистые стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Пример: сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45. Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Пример: сталь У8, сталь У13. Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Пример: сталь У10А.

виды, рейтинг и сравнительная таблица

В этой статье рассмотрены основные марки стали для ножей.
Описаны наиболее востребованные ножевые стали, кратко рассмотрена каждая сталь.

• Наш новый Hard-тест ножа из стали D2 —

Импортные ножевые стали:

1095/1080/1070/. /1050/.
Обычная углеродистая сталь, используемая для изготовления ножей. Страна изготовления — США. Низкая коррозионная стойкость. Число «10» в начале номера указывает на то, что эта сталь специально разработана для производства ножей. Последние две цифры в номере показывают количество углерода — соответственно чем его меньше — тем сталь мягче и хуже держит заточку. Стали из этой серии с низким содержанием углерода используются при изготовлении мечей, где требуется пластичность. Для ножей обычно берется 1095. Применяется при производстве ножей Ka-Bar и Cold Steel. Аналоги — наши У8, У10А.

12С27
Нержавеющая сталь, производится в Швеции. Содержание углерода — 0,6%. Простая и качественная сталь. Посторонние примеси отсутствуют. Аналог — 420НС.

Статьи по теме (кликните, чтобы посмотреть)

15N20
Инструментальная сталь. Страна производства — Швеция. Используется при изготовлении дамасской стали.

154СМ
59-62 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая подшипниковая сталь. Страна изготовления — США. Аналог ATS-34. Высокая жесткость. Одна из лучших сталей для ножей, достаточно дорогая. Используется в ножах «Spyderco» и «Benchmade».

1770 SS / 1778 SS / 1870 SS
SS – Sweden Standart. Серия хорошей шведской конструкционной стали.

3Cr13
Нержавеющая сталь, страна производства — Китай. Это модификация стали марки 440А, закаленная до 57 HRC. Используется при производстве ножей среднего ценового диапазона.
Также идет на изготовление топоров.

3G
Композитная порошковая сталь для ножей. Страна изготовления — Швеция. Содержание углерода — 1,4%. Показатели твердости, жесткости, ударной вязкости, износоустойчивости и антикоррозионной стойкости — на высшем уровне.

420
Содержание углерода 0,5%. Самая простая и дешевая ножевая сталь. Высокая стойкость к коррозии. Мягкая, плохо держит заточку, но затачивается без проблем. Область применения — дешевый Китай и различные кухонные ножи. Аналог — японская AUS-4.

Если на дешевом ноже имеется надпись типа «Stainless», «Inox», «Super-steel» и т. д. — то это скорее всего и есть 420-я сталь.

420J2
Японская нержавеющая сталь, дешевая, как правило используется в композиционных сплавах, проста в обработке. Слабая износостойкость. Используется в недорогих ножах, произведенных на бескрайних просторах Юго-восточной Азии. Что бы компенсировать мягкость 420-й стали приходится увеличивать толщину клинка.

420HC
Высокоуглеродистая ножевая сталь. Легка в обработке, антикоррозионная, средняя прочность, но хорошо держит режущую кромку. Достаточно низкая стоимость. Наибольшее применение нашла у фирмы «Buck», причем 420HC от «Buck» значительно превосходит 420HC других ножеделов. Это достигается проводимой криогенной обработкой. Аналог — шведская 12С27.

440А
56 HRC. Нержавеющая сталь. Содержание углерода — 0,75%. Хорошо сопротивляется коррозии. Качественный сплав, хорошо выдерживает нагрузки. Широко используется в ножах фирмы «SOG». Если на клинке стоит маркировка «440», либо «440 Series Stainless» — то это скорее всего 440А.

440В
58 HRC. Содержание углерода 0,9%. хорошо сопротивляется коррозии. Качественный сплав, хорошо выдерживает нагрузки. Аналог — японская AUS-8.Широко используется фирмой «Randell».

440С
60 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая сталь, содержание углерода — 1,2%. хорошо держит РК. Одна из самых сбалансированных по своим свойствам ножевая сталь. Сталь 440С более дорогая, чем 440А и 440В. Аналог — японская AUS-10. Стоит отметить, что 440С у испанских ножей более мягкая, чем у остальных европейцев.

5160
Профессиональная высококачественная пружинящая сталь. Очень прочна, хорошо держит РК. Популярна в изготовлении ножей для тяжелых работ.

52100
Подшипниковая сталь. Низкая прочность и стойкость к коррозии. Но хорошо держит заточку. Аналог — ШХ15. Широко применяется для изготовления охотничьих ножей.

8Cr13MoV
56-58 HRC. Ножевая сталь с высоким содержанием углерода, хрома, ванадия и молибдена. Страна изготовления — Китай. Хорошо держит заточку и хорошо затачивается. Используется «Spyderco». Близка к японской AUS-8.

8Cr14MoV
То же самое, что и 8Cr13MoV, но за счет повышенного содержания хрома более антикоррозионная. Многие китайсвкие реплики изготавливаются из этой стали.

9Cr14MoV
За счет большего содержания углерода чуть тверже, чем 8Cr13MoV. Широко используется на китайских репликах. Режет для ножей этой ценовой категории хорошо и легка в заточке.

А-2
60-62 HRC. Американская углеродистая самозакаливающаяся инструментальная сталь. Высокая прочность и способность держать заточку. Используется Крисом Ривом (Chris Reeve) в боевых ножах.

ATS-34
58-60 HRC. Высокотехнологичная нержавеющая сталь. Страна изготовления — Япония, Hitachi. Аналог 154СМ. Высокая жесткость. Одна из лучших сталей для ножей, достаточно дорогая. Используется в ножах «Spyderco» и «Benchmade».Также используется для изготовления бритвенных лезвий и лопаток реактивных турбин.

ATS-55
В отличии от ATS-34 не содержит молибден, соответственно более дешевая. Встречается у Spyderco.

AUS-4
54 HRC. Редкая нержавеющая дешевая сталь из-за низкого содержания углерода. Страна изготовления — Япония. Быстро теряет заточку, но легко затачивается. Аналог — 420-я сталь.

AUS-6
56 HRC. Нержавеющая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог 440А. Используется фирмой «Al Mar».

AUS-8
58 HRC. Нержавеющая ножевая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог 440В. Широко применяется благодаря хорошей износоустойчивости. Используется фирмой «Cold Steel».

AUS-10
60 HRC. Нержавеющая ножевая сталь. Страна изготовления — Япония. Аналог американской 440С, но из-за меньшего содержания хрома менее коррозионностойкая. Хорошая износоустойчивость.

Beta-ti Alloy
Титановый сплав. Водолазные и кухонные ножи.

BG-42
60-64 HRC. Японская нержавеющая сталь для ножей. Высокая жесткость, хорошо держит РК. Эту сталь в своих ножах «Sebenza» использует Крис Ривз (Chris Reeves).

Blue Paper Super
Легированная сталь. Производится в Японии. Идет на изготовление профессиональных поварских ножей.

Carbon V
Марка стали, владельцем которой является Cold Steel. По свойствам это ножевая сталь схожа с О-1 и 1095.

CowryX (RT-6)
63-67 HRC. Аморфный металлический коррозионностойкий сплав. Страна изготовления — Япония.

CowryY (CP-4)
61-64 HRC. Аморфный металлический коррозионностойкий сплав. Страна изготовления — Япония.

CPM 440V
Хорошая нержавеющая сталь для ножа. Хорошо держит РК, затачивается с трудом. Эту сталь использует Sean McWilliams/

D-2
60-62 HRC. Инструментальная ножевая сталь, которую также называют «полунержавейкой». Более коррозионностойкая, чем углеродистые стали, но до свойств «нержавейки» не дотягивает. Высокая прочность, хорошо держит заточку. Аналог — наша Х12МФ. Страна изготовления — Япония. Применяется в ножаж Bob Dozier, Benchmade. Оптимальна для универсального ножа. Не поддается окончательной полировке.
Хорошие ножи из D2 выпускает SteelClaw.

DAMASTEEL
Сталь, полученная методом порошковой металлургии. Не является сплавом.

ELMAX
Инструментальная сталь. Широко используется скандинавскими кузнецами.

GIN-1 (G-2)
Хорошая нержавеющая сталь для ножа. Достаточно редка. Используется в ножах«Spyderco».

Н-1
58 HRC. Нержавеющая сталь для ножа. Отличная коррозионная стойкость, хорошие режущие свойства, отлично держит заточку. Сложна в обработке. Используется обычно в ножах «Spyderco».

INFI
Эксклюзивная сталь для ножа, используется только фирмой «Busse».

Inox
54-57 HRC. Высокопрочная нержавеющая сталь для ножей. Повышенная коррозионная стойкость. Широко применяется фирмой «Opinel».

КК
Легированная сталь, Япония, Hitachi. Используется в производстве поварских ножей и бритв.

L-6
Сталь для ленточных пил. Высокая прочность, хорошо держит РК.

LAK41, LAK42
Ножевая сталь, используемая в производстве дешевых кухонных ножей.

М-2
61-66 HRC. Быстрорежущая инструментальная сталь, используемая в производстве ножей. Идеально держит заточку. Низкая коррозионная стойкость и чувствительность к ударным нагрузкам. Применяется для производства фрез и сверл. Используется компанией «Benchmade».

Marss 500
Нержавеющая сталь. Широко применяется на шведских ножах.

N690Co
58-60 HRC. Так называемая «Австрийская 440C». От 440с отличается наличием кобальта и ванадия — благодаря этому улучшена коррозионная стойкость и более высокая твердость. Устойчива у ударным нагрузкам. Широко применяется в туристических ножах.

О-1
60-64 HRC. Хорошая углеродистая сталь масляной закалки для изготовления клинков. Несмотря на невысокую стоимость отличается хорошей прочностью. Применяется фирмой «Randall Made Knives». Легка в ковке. Быстро ржавеет.

Rostfrei
Нержавеющая сталь, Германия.

Sandvik 12C27 — шведская мартенситная, нержавеющая, хромистая сталь. Эластичная и гибкая сталь и в тоже время износостойкая. Хорошо затачивается даже в походных условиях «на коленке». Достаточно чистая по посторонним примесям. Широко используется при производстве ножей Helle.

S-Star
Недорогая нержавеющая сталь, идет на изготовление кухонных ножей.

Silver 1,3,5
Марка нержавеющей японской стали. Используется при изготовлении кухонных ножей и ножниц.

SRK-8
Инструментальная японская сталь. Как правило используется для изготовления сельскохозяйственных инструментов.

Stellite 6K
42-46 HRC

T508, Т113
Французские стали.

Talonite
44-49 HRC

Vascower
Очень редкая сталь ввиду сложности обработки. Превосходная износостойкость

VG-10
59-61 HRC. Японская ножевая сталь. Заточку держит средне. Высокая коррозионная стойкость. Хорошо обрабатывается. Как правило идет на изготовление поварских ножей.

W1 W2
Углеродистая сталь, идет на изготовление напильников

ZDP-189
Порошковая ножевая сталь высшего качества. Страна изготовления — Япония, Hitachi. Аналогов у этой стали пока нет. Применяется в ножах premium-класса. Высокая стоимость. Очень сложна в заточке. Идеальна для ножей, которые предназначены исключительно для своей главной функции — для реза.

Отечественные стали для ножей:

100Х13М
Хромомолибденовая сталь. Применяется при изготовлении медицинского инструмента.

30ХГСА
Другое название — «хромансиль». Высококачественная среднелегированная сталь. Создана советскими учеными в 40-х годах 20-го века для нужд авиации. Выдерживает высокую знакопеременную нагрузку. Превосходная ударная вязкость. Достаточно легка в термообработке. Идеальна для метательных ножей топоров.

65Г
Конструкционная рессорно-пружинная сталь. Быстро ржавеет, плохо держит РК. Но превосходная ударная вязкость. Идеальна для ножей, предназначенных для рубки.

Р6М5
Быстрорежущая сталь. Применяется для изготовления полотен механических пил. Хорошо держит заточку, но хрупка. Низкая коррозионная стойкость.

У7-У16
Отечественная инструментальная сталь, используемая в изготовлении ножей. У7-У9 — стали повышенной вязкости, ножами из этих сталей можно спокойно рубить. У10-У13 — стали повышенной твердости, боятся ударных нагрузок. Все эти стали хорошо держат заточку. Коррозионно не устойчивы, коррозия проникает в глубь клинка.

Х12МФ
Легированная инструментальная штамповая сталь, используемая при изготовлении ножей. Хорошая коррозионная стойкость при тщательной полировке клинка. Отлично держит заточку. Стойкость к ударным нагрузкам — средняя.

ХВ5
65-67 HRC. «Алмазная сталь». Самая высокая твердость среди инструментальных сталей. Подробно об «Алмазной стали».

ШХ15
Конструкционная подшипниковая сталь, применяемая в изготовлении ножей. Хорошо держит заточку. Коррозионно не устойчива, ржавеет поверхностно. Аналог — 52100.

Сталь для ножей: сравнительные характеристики хороших сплавов

У каждой стали имеется собственный набор характеристик, которые могут подойти для конкретного условия. Благодаря профессиональным умениям производителей стали, готовый продукт будет совмещать в себе качество и оптимальные свойства.

Но не получится достичь очень хороших характеристик сразу во всех направлениях, а потому необходимо чем-то пожертвовать. К примеру, мягкое железо очень скоро будет затупляться, но и наточить такое лезвие не слишком сложно.

Более твёрдые материалы могут быть подвержены сколам. В ситуации, когда сплав имеет сложный химический состав, его изготовление будет трудоёмким, а потому стоимость изделия станет выше. Всё это говорит о том, что невозможно подобрать идеальную сталь для ножа, нет такого материала, который будет соответствовать всем необходимым критериям. А та, что приблизится к выполнению всех поставленных требований, будет намного более дорогой в плане производства.

Производители

От выбранного материала, который будет использоваться для изготовления ножа, будет зависеть то, как часто он будет затупляться, насколько сложно будет его затачивать и каково будет сопротивление на изгиб. Не менее важно и то, как легко клинок может сломаться. Но не всё будет зависеть от марки стали для ножа. Есть несколько основных характеристик, таких как способность гнуться, мягкость, способность затупляться, ломаться, и они зависят уже от термической обработки изделия.

Очень хорошо зарекомендовали себя на рынке производители, которые выпускают качественные ножи, используя марку 420.

Вот некоторые из них:

• швейцарские Victorinox и Wenger;
• бразильские tramontina;
• германские Magnum и Beker;
• австралийские Fortuna. Американские SOG и Buck;
• китайские производители. Их на сегодняшний день очень много, а потому и весь список перечислять даже нет смысла.

Абсолютно все изготовители будут разрабатывать собственные технологии обработки и производства стали, благодаря которым и достигаются высокие показатели качества.

Многие считают — чем клинок острее, тем он лучше. Но это ошибочное рассуждение. Намного важнее смотреть на износостойкость, проводить сравнение марок для ножей. Износостойкость напрямую будет зависеть от количества углерода, который содержится в материале.

В обычной углеродистой стали отмечается максимум твёрдости, когда углерода в ней — 0,7%. Если процент увеличить, то можно добиться и лучший износостойкости.

Легирующие добавки

Благодаря применению опыта, а также научных методов, металлургии получают сплавы, которые отвечают необходимым требованиям рынка. Чтобы увеличить стойкость материала, можно добавлять некоторые легирующие добавки:

Повышение качества

Из-за добавления других элементов легированная сталь станет более износостойкой и прочной по сравнению с обычной углеродистой. Но нужно понимать, что внесение вышеописанных элементов будет иметь смысл до определённого момента. Если превысить концентрацию, то сталь потеряет свои первоначальные свойства. Такие эксперименты ставят опытные металлурги, а новичку не следует этим заниматься, чтобы не повредить металл.

Очень хорошим добавлением является молибден. Если в легированную сталь внести этот компонент, то можно увеличить прочность и вязкость одновременно. Отличными примерами являются японские клинки, которые известны своими характеристиками. Содержание в них молибдена составляет 8%.

Вольфрам, ванадий и хром могут улучшить прочность материала, но в то же время все эти добавки повышают хрупкость. Легирование хромом может придать материалу стойкость к коррозии, а также повышенные режущие свойства. Но нужно понимать, что, если добавить такие улучшения, то пропадёт стойкость к излому.

Многие мастера спорят о том, какая сталь для ножа лучше и наиболее подходит для его изготовления. Некоторые специалисты говорят, что нержавеющая сталь марки 440С является самым лучшим и подходящим вариантом. К свойствам этого металла можно отнести способность долго не затупляться. Этот материал может уступать по упругости таким сплавам, как 154 С. М. Также сравнение обычно приводится с такими марками, как BG-42, AT S-34. В них не так много хрома, но молибден содержится до 4%. Такие марки называются шарикоподшипниковыми нержавеющими. Это объясняется тем, что благодаря своим износостойким характеристикам они выделяются среди остальных материалов.

Ещё качественной считается d2 сталь. Характеристики очень нравятся производителям из США. В совокупности свойств является замечательной ножевой сталью.

Есть много сталей для ножей. Сравнение производится по известным характеристикам.

Характеристики марок стали

Нож является таким инструментом, которым все люди пользуются абсолютно каждый день. Кухня, путешествие, поход — нигде современный человек не обойдётся без хорошего лезвия. Это одно из древнейших изобретений, которое прошло сквозь века, при этом не сильно изменившись по своей форме. Но со временем менялись материалы производства, такой инструмент изготавливался из разнообразных сплавов. Необходимо посмотреть самые известные и популярные марки стали, а также их характеристики. После этого можно понять, какая марка наиболее подходит для изготовления ножей.

1. Марка 40Х13. Если изучить самые известные модели отечественных ножей для кухни и проанализировать то, какая в них используется сталь, то можно понять, что это 40Х13. Такой материал будет идеально подходить для кухонного использования благодаря хорошим заточным качествам, а также невосприимчивости к ржавчине. Материал 420, который был рассмотрен выше, является иностранным аналогом этого металла. Такую марку можно использовать для изготовления не только кухонных ножей. Очень многие хирургические инструменты также выполняется из медицинской стали (это довольно известное название подобного материала).
2. Марка 65Х13. Из какой стали можно изготовить очень качественные ножи, а потому их часто применяют для многих российских изделий. Клинок никогда не заржавеет. А всё из-за того, что у такого материала очень хорошие антикоррозионные характеристики. Срок службы — десятилетия.
3. Марка 50Х14 МФ. В современное время эта разновидность стала очень популярной при производстве режущих инструментов. Характеристики очень похожи на предыдущий вариант, но имеют несколько недочётов. Очень часто такой сплав используется для изготовления хирургических инструментов, а также качественных бытовых ножей, промышленных и даже боевых. Если произвести правильную термическую обработку, то получить можно очень прочные изделия.
4. 95Х18. Нержавеющая сталь, которая имеет несколько особенностей по требованиям обработки. Если соблюдать все нюансы при изготовлении, то получается гибкий и прочный нож. Такие клинки долго не будут затупляться. Но, возможно, там появится коррозия, если подвергнуть клинок длительному воздействию влаги.
5. 65 Г. Это рессорная сталь. Каждый, кто хотел однажды сделать собственноручно нож, знает об этом материале, поскольку он весьма популярен на обсуждениях в различных форумах. Из такого сплава очень редко изготавливаются кухонные приспособления, поскольку сталь подвержена коррозии. Но эту проблему стараются решить, добавляя благородное покрытие.
6. 420. Такая марка является наиболее бюджетной и самой распространённой в мире. Именно поэтому китайские производители часто её используют. Это сталь нержавеющая. Если добиться правильной термической обработки, то можно достичь потрясающих характеристик. Именно поэтому часто используют такую марку зарубежные производители. Такая разновидность говорит о том, что химический состав не является главной характеристикой. Срок службы такого материала очень большой, даже несмотря на низкую стоимость.
7. 420НС. Очень известная высокоуглеродистая сталь, из которой изготавливаются ножи. Многие известные бренды выбирают именно такую сталь, поскольку она хорошо обрабатывается и имеет антикоррозийные свойства. Клинки будут очень редко затупляться. Но, чтобы их заточить, необходимо прикладывать очень много усилий.
8. M390. Марка обладает высокими режущими свойствами. Очень часто используется для изготовления клинков. Такой материал ещё активно используют для хирургических инструментов, которым предъявляются значительные требования. Из-за дополнения хрома эта сталь не подвержена коррозии. Необходимо также отметить, что используется М390 не только для создания ножей, но и для изготовления производственных аппаратов и машин.
9. 440. Есть несколько разновидностей, которые обозначаются «A» «B» и «C». Особым вниманием необходимо отметить марку 440С, которая очень высокотехнологичная. В каждой разновидности есть свой своё содержание углерода: 0,75, 0,90 и 1,20% соответственно.
10. AUS. Это японская разновидность сплава 440. Как и в предыдущем варианте есть разновидности, которые отличаются содержанием углерода.

11. Х12МФ. Обладает очень большой износостойкостью, а также прочностью. Ножи будут со временем покрываться ржавчиной, а потому лучше не применять их на кухне. Сталь имеет значительные режущие свойства, а также долго не теряет свою остроту. Ножи часто применяют охотники, которые выбирают очень качественный инструмент.

12. ZPD-189. Такой материал очень любят японцы, поскольку в нём сочетаются вязкость, высокая прочность, а также твёрдость. Японцы применяют такую сталь для изготовления своих лучших ножей. Цена изделия будет достаточно высока. Именно поэтому на отечественном рынке очень мало ножей из такой стали.
13. S30V. Впервые изготовили этот материал Дик Барбер и Крис Рив. При изготовлении применяется карбид ванадия. Благодаря этому можно добиться большой прочности. Подобную разработку использует множество современных производителей.
14. H-1. Очень известная марка, которая применяется для изготовления ножей. Их можно использовать даже в море, где имеется постоянное воздействие солёной воды. Очень сложно обрабатывать. Ножи из такого материала изготавливаются для моряков.
15. AT S-34 и 154. Очень высокотехнологичные материалы. Сталь 154 является американской разработкой, обладает высокими характеристиками итакой же высокой ценой. A T S -34 разработана компанией Hitachi. Эти материалы обладают лидирующими позициями во всём мире.

Сталь для ножей: характеристики, лучшие марки, производители

Сталь, предназначенная для изготовления ножей, должна соответствовать различным критериям. Сделать нож можно практически из любого металла, однако срок эксплуатации и основные эксплуатационные качества могут существенно отличаться. Сталь для ножей должна характеризоваться высокой прочностью, износостойкостью и антикоррозионными качествами. Различные химические элементы в составе могут существенно изменять эксплуатационные качества металла. При рассмотрении того, из какой стали следует изготавливать подобное изделие отметим, что существует достаточно большое количество различных сплавов, подходящих для решения поставленной задачи.

Сталь для ножей

Основные характеристики сталей для ножей

Проводя выбор стали для изготовления ножей следует уделить внимание основным характеристикам, которые больше всего подходят для изготовления рассматриваемого изделия.

Металл для ножа должен обладать:

1. Износостойкость. Ножевые стали должны выдерживать длительную эксплуатацию, так как в противном случае приходится проводить частую заточку поверхности и это создает много проблем. Нож из углеродистой стали может прослужить достаточно долго, но при низкой износостойкости приходится часто проводить заточку режущей кромки.
2. Прочность структуры и ее твердость. Твердость ножа может варьироваться в достаточно большом диапазоне. Как правило, более твердые варианты исполнения подвержены в меньшей степени деформации. Однако твердая сталь может обладать и высокой хрупкостью. Поэтому следует уделить внимание и прочности структуры, которая характеризует ее устойчивость к образованию трещин и сколов на момент эксплуатации. Кроме этого, прочность определяет, может ли металл гнуться и при этом не ломаться. Стоит учитывать, что характеристики твердости и хрупкости и связаны между собой: чем выше первый показатель, тем больше второй, если не проводить улучшение структуры.
3. Коррозионная стойкость также является важным параметром, который стоит учитывать. Нержавейка для ножа может обладать различными эксплуатационными качествами, но сама коррозионная стойкость характеризует то, как материал может противостоять воздействию влаги. Стоит учитывать, что нержавеющая сталь зачастую уступает многим другим. Это связано с тем, что в состав добавляется большое количество легирующих элементов, к примеру, хром. Они могут ухудшить такие показатели, как прочность или твердость поверхности. Инструментальный сплав во многом обходит нержавеющую по основным эксплуатационным характеристикам, но все же не может прослужить долго по причине низкой коррозионной стойкости.
4. Способность не тупиться. Высокоуглеродистая и некоторые другие сплавы для ножей характеризуется тем, что может выдерживать длительное механическое воздействие. Подобный материал для ножа хорош тем, что позволяет существенно продлить период использования изделия, который не требует заточки.

Наиболее распространенные марки сталей для изготовления ножей

Наиболее подходящая марка стали подбирается в зависимости от баланса показателей прочности и твердости. К примеру, при желании можно сделать очень твердый клинок, при падении которого он расколется на несколько составляющих. Кроме этого, коррозионная устойчивость существенно продлевает срок службы изделия, сохраняя привлекательность поверхности. Маркировка ножей проводится производителями для того, чтобы определить особые эксплуатационные качества изделия.

Лучшие марки стали для ножей

Ножевые стали классифицируются по достаточно большому количеству признаков. Для того чтобы определить, какая сталь лучше можно рассмотреть основные эксплуатационные качества. Многие металлы производятся зарубежными производителями.

Лучшая сталь для кинжалов следующая:

1. 154СМ – вариант исполнения, который производится в США. Подобный материал характеризуется приемлемой коррозионной стойкостью и высокой прочностью. Этих свойств вполне достаточно для изготовления всех возможных изделий. Как показывает практика, они неплохо держат свою заточку. Подобные марки металла для ножей схожи с вариантом исполнения СРМ, однако они изготавливаются при применении различных технологий. В большинстве случаев при использовании изделия разницу практически не заметить.
2. ATS-34 – предложение от японского производителя, которое схоже по своим свойствам с предыдущим вариантам исполнения. Этот материал пользуется высокой популярностью среди тех, кто занимается производством обычных и метательных ножей. Режущая кромка хорошо держит заточку, но в сравнении с предыдущим материалом поверхность обладает меньшей коррозионной защитой. Эти премиальные стали премиум класса обходятся дешевле предыдущего предложения, что определяет их довольно широкое распространение.
3. D2 – вариант исполнения с относительно невысокой концентрацией хрома, показатель составляет 14%. За счет относительно невысокой концентрации хрома материал считается только наполовину нержавейкой. В отличии от предыдущих вариантов исполнения, D2 имеет более высокую твердость и дольше держит заточку. Однако, поверхность режущей кромки считается труднообрабатываемой. Ее используют многие компании, которые занимаются производством ножей.

   

   Сталь 154СМ

   

   Сталь марки ATS-34

   

   Нож из стали D2

   
   

Приведенные выше предложения — самая прочная сталь из тех, которые могут применяться для производства лезвий. Стоит учитывать, эта группа характеризуется также высокой стоимостью. В продаже можно встретить более доступные предложения, которые также характеризуются привлекательными эксплуатационными качествами.

Виды металла среднего уровня следующие:

1. 14С28Т – предложение шведского производителя, относится к среднему классу и при этом отлично точится. Очень часто применяется при изготовлении изделий скандинавского происхождения.
2. 8Cr13Mov – по своим эксплуатационным качествам напоминает предыдущее предложение, но в составе содержится большое количество углерода. Считается неплохим вариантом в плане соотношения цены и качества. Относительно невысокая стоимость металла определяет его широкое распространение. Стоит учитывать, что в Китае чуть ли не более половины ножей изготавливается при применении этого материала.
3. 440С – нержавейка, которая стала использоваться многими производителями. Это связано с универсальностью применения и низкой стоимостью. В состав входит большое количеств хрома и углерода, за счет которых обеспечивается износостойкость и коррозионная стойкость. При этом материал легко точится, что можно назвать положительным качеством.
4. 420 НС – предложение с большой концентрацией углерода, что и отражается при проведении маркировки. Для того чтобы существенно увеличить эксплуатационные качества сплава проводят его многоуровневую термическую обработку, к примеру, закалку. За счет улучшения повышается сопротивление коррозии, а режущая кромка лучше держит заточку. Однако, металл поставляется без термической обработки.
5. AUS-8 – сплав, который имеет относительно невысокую коррозионную стойкость. Этот вариант исполнения характеризуется высокой прочностью, но заточка держится относительно недолго, если сравнивать с более дорогим предложением. Кроме этого, режущая кромка точится довольно быстро и просто.

Нож из стали 8Cr13Mov

Нож из стали марки AUS-8

Сталь марки 14С28Т

Сталь марки 440С

Встречаются в продаже и предложения низкого уровня. Конечно, лучшая сталь для ножа не относится к этой группе, но она также заслуживает внимания. В эту группу входят следующие металлы:

1. Дамаск – об этом варианте исполнения ходит довольно много разговор, так как получающаяся поверхность характеризуется высокими декоративными качествами. Это предложение пришло из древней Индии и Персии. Стоит учитывать, что легенды об этом материале далеко не правдивы. К примеру, поверхность характеризуется меньшей износостойкостью и поверхность хрупкая. Многие решают выбрать подобный металл по причине привлекательных декоративных качеств.
2. 420 – недорогой сплав, который получил широкое применение. В составе нет большого количества углерода, за счет чего структура характеризуется мягкостью. Режущая кромка быстро тупиться и изнашивается, но при этом структура обладает высокой гибкостью и прочностью. Применяется этот сплав при изготовлении недорогих изделий.
3. Asus-6 – считается японским аналогом предыдущего металла. Характеризуется предложение небольшой прочностью и низким качеством, что можно связать с малой концентрацией углерода. Применяется при изготовлении старых недорогих изделий.

   Дамаская сталь

Рассматриваемая классификация всех металлов позволяет определить более подходящий вариант исполнения в зависимости от того, какой бюджет отводится на покупку и какими эксплуатационными качествами должно обладать изделие.

Сталь для охотничьего ножа

Самые лучшие охотничьи ножи изготавливаются при применении вариантов исполнения с высокой концентрацией углерода. Показатель твердости во многом зависит от количества этого химического элемента. Лучшая сталь для охотничьего ножа должна обладать твердостью не менее 60HRC. Это связано с тем, что увеличение твердости определяет существенное продление срока службы изделия.

Самые подходящие варианты металлов:

1. 420;
2. 440А;
3. 440В.

Марка CPM440V

Прочная сталь 440С характеризуется высокой пластичностью. За счет добавления в состав хрома и молибдена существенно повышается коррозионная стойкость. Подобное предложение характеризуется тем, что может быстро затачиваться и сохраняет заточку на протяжении длительного периода. Альтернативным предложением можно назвать CPM440V – марка, которая лучше держит заточку и обладает более высокой износостойкостью.

Сталь для клинка

Сталь для клинков должна соответствовать следующим качествам:

1. Быть прочной.
2. Обладать высокой коррозионной стойкостью.
3. Иметь низкий показатель хрупкости.
4. Характеризоваться достаточной пластичностью.

Сталь ATS-34

Самые прочные лезвия изготавливают при применении металла с высокой концентрацией углерода. Для решения проблемы с хрупкостью проводится дополнительная термическая обработка, которая изменяет эксплуатационные качества изделия. Среди всех сплавов для изготовления клинков отметим ATS-34, которая характеризуется весьма привлекательными эксплуатационными качествами, но имеет высокую стоимость.

Способы повышения качества стали

Для изменения эксплуатационных качеств металла может проводится дополнительная обработка металла. Чаще всего проводятся следующие процедуры:

1. Закалка – самая распространенная разновидность термической обработки, которая предусматривает воздействие на металл высокой температуры, достаточной для перестроения кристаллической решетки. Каждый сплав проходит рассматриваемую процедуру при своих определенных температурных режимах. Процесс закалки позволяет существенно повысить прочность и твердость поверхности. Однако, это может привести к существенному повышению хрупкости.
2. Отпуск – еще один процесс термической обработки, который предусматривает воздействие определенной температуры. В отличии от обычной закалки, рассматриваемый процесс предусматривает снижение внутренних напряжений, которые и становятся причиной повышения хрупкости.
3. Естественное или искусственное старение – еще один процесс повышения качества металла, который характеризуется воздействием определенной температуры на протяжении длительного периода.

Сталь для ножей в процессе закалки

Стальные ножи, как правило, подвергаются термической обработке только после придания определенной формы лезвию. Это связано с тем, что термическая обработка существенно снижает степень механической обрабатываемости. Поэтому заточка режущей кромки после закалки может доставлять много дискомфорта.

Производители ножевой стали

Сплавы для рассматриваемого изделия могут выпускаться различными компаниями. Большое распространение получили предложения японского происхождения, так как применение особых технологий производства позволяет существенно снизить стоимость предложения. На рынке присутствуют предложения США и ряда других стран, которые могут характеризоваться различными эксплуатационными качествами.

Во многом эксплуатационные качества изделия зависят от того, насколько точно выдерживается концентрация тех или иных элементов в составе. Кроме этого, некоторые производители проводят поставку заготовок уже после проведения различных процедур улучшения. К примеру, повысить твердость поверхности могут за счет закалки, а снизить хрупкость путем отпуска.

В заключение отметим, что при выборе металла уделяется внимание предназначению изделия, которое будет изготавливаться. К примеру, оружие, которое станет украшением дома, изготавливается при использовании дамаска. Для изделий, которые будут применяться каждый день, выбирают металл для ножей с более высокой устойчивость к механическому и ному воздействию. Также уделяется довольно много внимания стоимости заготовок.

Лекция 25

34

Классификация сталей

Стали и чугуны являются сплавами на основе железа. Технически чистое железо содержит углерода не более 0,04 %. Углеродистые стали относятся к сплавам системы Fe–Fe₃C. По составу стали располагаются на диаграмме до точки Е, с концентрацией 2,14 % С. Промышленные углеродистые стали относятся к многокомпонентным системам, т.к. кроме углерода они содержат примеси других элементов. Содержание отдельных примесей может быть соизмеримо с содержанием углерода, однако углерод оказывает основное влияние на формирование структуры и на свойства сталей, поэтому анализ структуры промышленных углеродистых сталей можно проводить по диаграмме состояния Fe–Fe₃C.

Промышленные нелегированные чугуны (серые, высокопрочные, ковкие, с вермикулярным графитом) относятся к высокоуглеродистым сплавам на основе системы Fe–C–Si, в которых углерода содержится более 2,14 %.

Кристаллизация таких чугунов реализуется по стабильной Fe–C–Si или метастабильной Fe–Fe₃C–Si диаграмме, в зависимости от состава и условий охлаждения. Белые чугуны кристаллизуются в условиях ускоренного охлаждения, для формирования их структуры можно использовать метастабильную диаграмму Fe–Fe₃C, они являются исходным материалом для получения ковкого чугуна.

Стали относятся к сплавам на основе железа с углеродом (углеродистые стали). Стали, дополнительно содержащие хром, марганец, кремний, никель, молибден, и другие элементы, называют легированными сталями.

Стали являются основными и наиболее распространенными сплавами для изготовления деталей конструкций, инструмента и изделий специального назначения. Сплавы на основе железа имеют хорошее сочетание высокой прочности, твердости, пластичности, вязкости и технологичности.

По химическому составу стали классифицируются на углеродистые и легированные.

По назначению стали подразделяются на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения.

По способу производства изделий стали классифицируются на деформируемые и литейные.

По металлургическому качеству в зависимости от содержания вредных примесей стали подразделяются на категории: стали обыкновенного качества, (ГОСТ 380-94), качественные (ГОСТ 1050-88 и др.), высококачественные, особо высококачественные.

К наиболее вредным примесям сталей (табл. 4.10) относятся сера и фосфор. Сера приводит к красноломкости стали, т.е. к хрупкости при горячей обработке давлением. Марганец, который вводят в сталь при раскислении, устраняет вредное влияние серы. Фосфор вызывает хладноломкость, т.е. охрупчивания при низких температурах.

По способу раскисления при выплавке стали классифицируются на кипящие, спокойные и полуспокойные.

Раскислением называется процесс восстановления железа из FeO, который протекает по следующим химическим реакциям:

FeO + Mn = Fe + MnO

2FeO + Si = 2Fe + SiO₂

3FeO + 2Al = 3Fe + Al₂O₃

Кремний и марганец вводят в виде ферросплавов, алюминий – в чистом виде. Кипящие стали раскисляют только ферромарганцем. В таких сталях остается растворенный FeO, и при кристаллизации продолжается процесс кипения по реакции

FeO + C = Fe + CO

Газовые пузыри остаются в теле слитка и завариваются при последующей прокатке. Кипящая сталь дает наиболее высокий выход годного металла.

Таблица 4.10

Массовая доля серы и фосфора в углеродистых и легированных сталях

Спокойную сталь раскисляют марганцем, кремнием, алюминием; при этом в металле достаточно полно удаляется растворенный кислород. При кристаллизации процесс кипения прекращается, сталь успокаивается.

Углеродистые стали относятся к железоуглеродистым сплавам с содержанием углерода от 0,05 до 1,35 % С. Углеродистые конструкционные стали содержат до 0,65 % С, инструментальные – более 0,65 % С.

Кроме вышеуказанной классификации, углеродистые стали подразделяются по содержанию углерода, по структуре, по назначению.

По содержанию углерода углеродистые стали делятся на низкоуглеродистые до 0,25%С, среднеуглеродистые – 0,3–0,5%С, высокоуглеродистые – > 0,50 % С.

По структуре стали подразделяются на доэвтектоидные – до 0,8 % С, эвтектоидные – 0,8 % С, заэвтектоидные – более 0,8 % С.

Углеродистые стали, как наиболее дешевые, технологичные и имеющие достаточно высокий комплекс механических свойств, применяются для металлоконструкций общего назначения, используются в строительных конструкциях, для изготовления деталей в машиностроении и т.д.

Углеродистые стали по назначению подразделяются на стали общего и специального применения. К сталям специального назначения относятся автоматные, котельные, строительные, стали для глубокой вытяжки.

Влияние углерода, легирующих элементов, примесей на свойства сталей

Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания углерод оказывает заметное влияние на свойства стали. С увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита. При содержании до 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8 % С в структуре стали кроме перлита появляется структурно свободный вторичный цементит. Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность, однако уменьшается вязкость и пластичность стали. Рост прочности происходит при содержании углерода в стали до 0,8–1,0 %. При увеличении содержании углерода в стали более 0,8 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных колоний, легко разрушающейся при нагружении. По этой причине заэвтектоидные стали подвергают специальному отжигу, в результате которого получают структуру зернистого перлита.

Углерод оказывает также существенное влияние на технологические свойства стали – свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением.

Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются и имеют высокую обрабатываемость давлением.

Постоянными примесями в углеродистых сталях являются марганец, кремний, сера, фосфор, а также скрытые примеси – газы: кислород, азот, водород. Примесями могут считаться и такие элементы, как медь, никель, хром (если они не предусматриваются марочным составом стали и их содержание ограничивается по верхнему пределу с указанием «не более»). К полезным примесям (технологическим добавкам) в углеродистых сталях относятся марганец, кремний, хром; их содержание обычно не превышает одного процента.

Марганец и кремний вводят в сталь при раскислении, они упрочняют железо. Марганец увеличивает прокаливаемость (возможную глубину закаленного слоя) сталей, а также уменьшает вредное влияние серы. Содержание вредных примесей – серы и фосфора регламентируется стандартами. Основным источником серы и фосфора в стали является исходное сырье – чугун. Сера снижает пластичность и вязкость стали, а также приводит к красноломкости стали при прокатке и ковке. Она образует с железом соединение FeS – сульфид железа. При нагреве стальных заготовок до температуры горячей деформации включения FeS вызывают в стали хрупкость, а в результате оплавления при деформации образуют надрывы и трещины. Фосфор, растворяясь в железе, уменьшает его пластичность. Кислород и азот мало растворимы в феррите. Они загрязняют сталь хрупкими неметаллическими включениями, снижают вязкость и пластичность стали. Повышенное содержание водорода охрупчивает сталь и приводит к образованию внутренних трещин – флокенов.

Углеродистые стали

Классификация углеродистых сталей. Углеродистыми сталями называют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода от 0,05 до 1,35 % углерода. Углеродистые стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали содержат до 0,65%С, инструментальные – более 0,65 % С.

Кроме вышеуказанной классификации, углеродистые стали подразделяются по содержанию углерода, по структуре, по назначению, качеству, способу производства.

По содержанию углерода углеродистые стали делятся на низкоуглеродистые (до 0,25 % С), среднеуглеродистые (от 0,3 до 0,5 % С), высокоуглеродистые (более 0,50 % С).

По структуре стали подразделяются на доэвтектоидные при содержании углерода до 0,8 % С, эвтектоидные – 0,8 % С и заэвтектоидные – более 0,8 % С.

Углеродистые стали, как наиболее дешевые, технологичные и имеющие достаточно высокий комплекс механических свойств, применяются для металлоконструкций общего назначения, используются в строительных конструкциях, для изготовления деталей в машиностроении и т.д. Стали углеродистые поставляются по ГОСТ 380-94 (стали обыкновенного качества), ГОСТ 1050-88 (прокат из углеродистой качественной конструкционной стали).

По назначению стали подразделяются на стали общего и специального применения. К сталям специального назначения относятся автоматные, котельные, строительные, стали для глубокой вытяжки.

По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные.

По способу производства стали подразделяют на деформируемые стали и на литейные.

Согласно диаграмме железо–углерод, к сталям относят сплавы железа с содержанием углерода, менее 2,14 % (все сплавы левее точки Е). Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже при малом изменении содержания углерод оказывает заметное влияние на свойства стали. С ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность, однако уменьшается вязкость и пластичность стали.

Рост прочности происходит при содержании углерода в стали до 0,8 –1,0 %. При увеличении содержании углерода в стали более 0,8 % уменьшается не только пластичность, но и прочность стали. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных колоний, легко разрушающейся при нагружении.

Углерод оказывает также существенное влияние на технологические свойства стали – свариваемость, обрабатываемость резанием и давлением.

Низкоуглеродистые стали хорошо свариваются и имеют высокую обрабатываемость давлением.

Кроме железа и углерода (основных компонентов), в сталях содержатся технологические добавки (марганец, кремний) и примеси, главными из которых, наиболее вредными, являются сера и фосфор.

Сера и фосфор – основные вредные примеси в сталях. Массовая доля серы в стали всех марок по ГОСТ 380-94, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора – не более 0,040 %, в стали марки Ст0: серы – не более 0,060 %, фосфора – не более 0,070 %. Кроме того, вредными примесями в сталях являются кислород, водород и азот. Их присутствие вызывает понижение пластичности.

Кислород и азот мало растворимы в феррите. Они загрязняют сталь хрупкими неметаллическими включениями, снижают вязкость и пластичность стали. Повышенное содержание водорода охрупчивает сталь и приводит к образованию внутренних трещин – флокенов.

Деформируемые углеродистые стали. Деформируемые углеродистые стали поставляются металлургическими заводами в горячекатаном состоянии без дополнительной термической обработки, или после термического упрочнения. Из таких сталей производят листы, полосы, прутки, швеллерные и двутавровые прокатанные профили, то есть деформируемые полуфабрикаты.

Маркировка и технические условия деформируемых углеродистых конструкционных и инструментальных сталей обыкновенного качества, а также качественных и высококачественных определены, соответственно, в ГОСТ 380-94, ГОСТ 1050-88, ГОСТ 1435-90.

Углеродистые стали обыкновенного качества. Конструкционные стали обыкновенного качества, благодаря их технологическим свойствам, доступности и возможности получения необходимого комплекса свойств, используются при изготовлении металлоконструкций массового производства, а также слабонагруженных деталей машин и приборов.

Углеродистые стали по ГОСТ 380-94 применяют для изготовления проката горячекатаного: сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, широкополосного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмсов, слябов, сутунки, заготовок катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и др.

Углеродистые горячекатаные стали, обыкновенного качества по ГОСТ 380-94 «Сталь углеродистая обыкновенного качества» изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп (табл. 4.14).

Таблица 4.14

Марки и химический состав сталей углеродистых обыкновенного качества по ГОСТ 380-94

Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры – условный номер марки в зависимости от химического состав стали, буквы «кп» – кипящая, «пс» – полуспокойная, «сп» – спокойная – способ раскисления стали. Массовая доля вредных примесей в стали всех марок, кроме Ст0, должна быть не более 0,050 %, фосфора – не более 0,040 %, в стали марки Ст0 серы – не более 0,060 %, фосфора – не более 0,070 %. Массовая доля углерода в сталях колеблется от 0,06 до 0,49 %, массовая доля марганца – от 0,25 до 0,80 %. Полуспокойные и спокойные стали могут содержать повышенное количество марганца (до 1,20 %), тогда в обозначении марок добавляют букву «Г», например, Ст5Гпс. В кипящих сталях массовая доля кремния составляет не более 0,05 %, в полуспокойных – от 0,05 до 0,15 %, в спокойных – от 0,15 до 0,3 %.

В сталях допускается повышенное содержание вредных примесей, газонасыщенность и загрязненность неметаллическими включениями, поэтому они относятся к наиболее дешевым сталям.

Кипящие стали отличаются от спокойных и полуспокойных более низкой ударной вязкостью. Порог хладноломкости (температура перехода стали из вязкого состояния в хрупкое) у кипящей стали на 30–40 градусов выше, чем у спокойной. Для ответственных конструкций лучше всего использовать спокойные стали. Однако кипящие стали вследствие низкого содержания кремния имеют невысокий уровень предела текучести и упругости. Этим объясняется высокая способность кипящей стали к вытяжке при деформации.

Недостатком при использовании сталей обыкновенного качества является малая прочность и малая хладностойкость.

Стали обыкновенного качества Ст2пс, Ст2кп, Ст3кп применяются для неответственных, малонагруженных элементов сварных конструкций. Стали Ст4пс, Ст5сп используются для изготовления деталей клепаных конструкций, болтов, гаек, звездочек, рычагов и других изделий.

Углеродистые качественные конструкционные стали. Стандарт ГОСТ 1050-88 «Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали» устанавливает технические условия для горячекатаного и кованого сортового проката из сталей марок 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15кп, 15пс, 15, 18кп, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58 (55пп), 60 диаметром или толщиной до 250 мм. Качественные углеродистые стали, по ГОСТ 1050-88 маркируются буквами и цифрами. Двузначные числа показывают содержание углерода в сотых долях процента. Последующее буквенное обозначение указывает на степень раскисления: с – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь, кп – кипящая сталь. При отсутствии буквенного обозначения сталь относят к спокойной стали. Содержание углерода в конструкционных углеродистых сталях составляет от 0,05 до 0,65 %, марганца – от 0,25 до 0,80 %, кремния – от 0,03 до 0,37 % в зависимости от степени раскисления и содержания углерода. По содержанию углерода стали 05кп, 08, 08кп, 10, 15, 20, 25 относятся к низкоуглеродистым сталям, 30, 35, 40, 45, 50 – к среднеуглеродистым, 55, 60 – к высокоуглеродистым.

Главное преимущество сталей качественных по ГОСТ 1050-88 – более низкое содержание серы (не более 0,035 %) и фосфора (не более 0,040 %).

Содержание примесей в этих сталях меньше, чем в сталях обыкновенного качества. Массовая доля серы в сталях должна быть не более 0,040 %, фосфора – не более 0,035 %, исключая марки 11кп и 18кп.

Механические свойства проката из углеродистой качественной конструкционной стали по ГОСТ 1050-88 приведены в табл. 4.15. В соответствии с маркой стали увеличение содержания углерода приводит к росту прочности (σ_в и σ_т) и уменьшению пластичности (δ и Ψ).

Таблица 4.15

Механические свойства проката из сталей по ГОСТ 1050-88

Кроме содержания углерода, на уровень механических свойств оказывает большое влияние термическая обработка. Прокат поставляется в отожженном, высокоотпущенном, нормализованном, улучшенном состояниях.

Низкоуглеродистые кипящие стали характеризуются низким пределом текучести, т.к. практически не содержат кремния. Низкоуглеродистые стали типа 05кп, 08, 08кп, 10кп, 10 используются без термической обработки, они хорошо штампуются в отожженном состоянии и применяются в автомобилестроении для изготовления изделий сложной формы: крылья, двери, капот, не несущих деталей кузова.

Стали качественные по ГОСТ 1050-88 предназначены для изготовления широкой номенклатуры изделий, полуфабрикатов, металлоконструкций в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности.

Стали 15, 20, 25 – цементуемые. Данные стали применяют для изделий, работающих в условиях повышенного износа и динамических нагрузок, но не испытывающих значительных напряжений. Из цементуемых сталей 15кп, 20, 25, 20кп изготавливают болты, винты, фланцы, рычаги, шпиндели, клапаны холодильных аппаратов, змеевики и другие детали, работающие при температурах от –40 до +125 °С.

Стали от 30 до 60 – улучшаемые. Детали из них подвергаются закалке с высоким отпуском, что обеспечивает им высокий комплекс механических свойств. Они не склонны к отпускной хрупкости, дешевы, однако обладают низкой прокаливаемостью. Критический диаметр, при котором обеспечивается сквозная прокаливаемость, не более 12 мм. Улучшаемые стали 30, 35, 40, 45 используются для изготовления деталей средних размеров несложной конфигурации, к которым предъявляются требования повышенной прочности: ролики, валики, втулки, коленчатые валы, звездочки, оси, шайбы, шатуны, зубчатые колеса, болты и др.

Стали с содержанием углерода более 0,6 % (60, 65, 70, 75, 80), а также стали такого же класса, но дополнительно содержащие повышенное количество кремния или марганца (65Г, 60С2, 70С3), применяются для изготовления рессор и пружин. При этом такие стали подвергаются термической обработке, заключающейся в закалке и среднетемпературном отпуске, после которой пружины и рессоры приобретают высокие упругие характеристики механических свойств и большой предел выносливости. Высокоуглеродистые стали применяют после нормализации, закалки, отпуска или поверхностного упрочнения. Они обладают высокой прочностью и износостойкостью, а также высоким пределом упругости.