Обзор рынка сталей РФ

Инструментальные легированные и углеродистые стали применяются для изготовления ударного, измерительного и режущего инструмента, штампов для деформирования в холодном и горячем состоянии. К инструментальным легированным и углеродистым сталям предъявляются высокие требования по покраснению, прокаливаемости, долговечности (время работы от заточки до заточки) и др.
Легированные специальные стали являются обычно конструкционными материалами со специальными свойствами. К ним относятся жаропрочные, коррозионностойкие, электрические, магнитные, жаропрочные, с высоким электрическим сопротивлением стали и др. Эта группа состоит из высоколегированных сталей с массовой долей легирующих элементов больше 10 %. Применяется для легирования марганца, никеля, хрома и др. Применение тех или иных легирующих элементов определяется желаемыми свойствами. К примеру, коррозионно-стойкие стали должны иметь массовую долю хрома не меньше 13 %, жаропрочные – в зависимости от температуры – 9 … 17% хрома, 2% кремния. Некоторые марки содержат также титан или никель (к примеру, 40X9C2, 06X17G и др.).
По способу раскисления сталь делят на три категории: полуспокойную, спокойную и кипящую.
Раскисление — процесс удаления из стали оксида железа (Fe) в жидком состоянии, который образуется при плавке и стали придает склонность к коррозии. Помимо этого, в процессе раскисления водород и азот удаляются из стали в жидком состоянии. Раскисление производится путем добавления кремния, марганца или алюминия в разливочный ковш перед выпуском стали, в зависимости от требуемой степени раскисления.
В присутствии кислорода в стали, которая реагирует с железом (Fe), при горячей деформации образуется высокая хрупкость. Помимо того, оксид железа способствует снижению прочности при отрицательных температурах, формирует высокую склонность к межкристаллической коррозии [5].
Кипящие стали раскисляют марганцем. Когда охлаждается сталь, в мельницах выделяются газы, создающие ложное впечатление, что сталь при затвердевании кипит. Оправочная сталь выпускается товарного качества и качественного. Обычно, эти стали низкоуглеродистые.
Тихая сталь раскисляется с кремнием, марганцем и алюминием. В этих сталях кислород реагирует с поглотителями, всплывает, удаляется вместе со шлаком. При охлаждении они тихо затвердевают, без выделения газа. Все высококачественные углеродистые и легированные стали доступны в спокойном состоянии.
Полуспокойные стали занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями. Они раскислены алюминием и марганцем. Полуспокойные стали выпускаются только углеродистые.
На структуру стали огромное влияние оказывают состояние поставки, легирующие элементы и массовая доля углерода. В связи с этим по структуре стали классифицируются в нормализованном и равновесном (отожженном) состоянии.
В отожженном состоянии структура сталей разделяется на 6 классов:
– эвтектоидные — структура перлита;
– доэвтектоидные — структура перлита и феррита;
– заэвтектоидные — структура цементита и перлита;
– аустенитные — структура твердых растворов, которые перенасыщены углеродом;
– ледебуритные — структура первичного карбида или ледебурита;
– ферритные — структура твердых растворов со слабо насыщенным углеродом.
Твердый раствор внедрения углерода в Fеа называется фер­ритом (Ф). Растворимость углерода в Fеα невелика и составляет от 0,01% при температуре О °С до 0,02% — при температуре 727 °С. Феррит имеет низкую твердость (НB 80) и прочность, но высокую пластичность (б ≈ 50%).
Химическое соединение железа с углеродом называется це­ментитом (Ц).
Формула карбида железа FезС. В цементите содержится 6,67% углерода. Он имеет высокую твердость (НВ 800), но прак­тически нулевую пластичность (δ≈1%). Чем больше цементита в железоуглеродистых сплавах, тем большей твердостью и мень­шей пластичностью они обладают.
Механическая смесь феррита и цементита называется пер­литом (Л). Перлит содержит 0,8% С и является продуктом рас­пада аустенита при температуре 727 °С (НВ 200…250; δ= 10…20%, δв = 600…650 МПа).
Углеродистые стали имеют структуру трех первых классов, легированные — всех 6-ти классов. Ледебуритные, ферритные и аустенитные классы структур образуются при введении в состав вольфрама, ванадия, никеля и иных легирующих элементов. При определенном сочетании возможно образование промежуточных классов структур, к примеру полуаустенитных, полуферритных и др.
В нормализованном состоянии стали имеют 4 класса структур: перлитные, ферритные, аустенитные и мартенситные.
Структура стали ферритного класса неустойчивая. В зависимости от скорости охлаждения на воздухе сталь может получить структуру сорбита, троостита или перлита. К ферритному классу относятся все низколегированные и углеродистые стали.
Низкоуглеродистые стали массовой долей углерода до 0,15 %, легированные хромом (12 … 15 %), образуют структуру феррита. При охлаждении и нагревании этот класс сталей не меняет свою структуру.
Стали мартенситного класса имеют высокую устойчивость, при охлаждении образуют мелкодисперсную твердую структуру. К этому классу относятся средне- и высоколегированные стали [4].
Стали аустенитного класса формируются при массовой высокой доле марганца и никеля в сочетании с хромом. Стали данного класса имеют ударную высокую вязкость.
Сталь обыкновенного качества углеродистую подразделяют на 3 группы:
А — поставляемая по механическим свойствам и в основном применяемая, когда изделия из нее подвергают горячей обработке (ковка, сварка и др.), которая состоянии изменить механические свойства (Ст0, Ст1 и др.);
Б — поставляемая по химическому составу и применяется для тех деталей, которые подвергаются такой обработке, при которой меняются механические свойства, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.);
В — поставляется по химическому составу и механическим свойствам для деталей, которые подвергаются сварке (ВСт1, ВСт2 и др.).
Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст1кп,Ст0, Ст1пс, Ст2кп, Ст1сп, Ст2сп, Ст2пс, СтЗпс, СтЗкп, СтЗГпс, СтЗсп, Ст4кп, СтЗГсп, Ст4пс, Ст5пс, Ст4сп, Ст5Гпс, Ст5сп, Стбсп, Стбпс.
Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры — номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления («кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная).
Сталь качественная углеродистая конструкционная по видам обработки при поставке делится на кованую и горячекатаную, калиброванную, круглую со специальной отделкой поверхности – серебрянку [6].