Высококачественные и особовысококачественные стали

Высококачественные и особовысококачественные стали — вполне стандартный продукт в наши дни. Но потребителям надо знать, что это означает, и какие стали являются таковыми. Внимания заслуживают их маркировка и популярные марки, методы получения таких сплавов.

Главное, чем высококачественные стали отличаются от качественных, — это не столько механические и практические характеристики, сколько химический состав. Они содержат заметно меньшее количество таких опасных примесей, как фосфор и сера. Из-за серы повышается красноломкость металла. Дополнительно эта примесь ухудшает эффективность сваривания, пластические свойства, понижает вязкость при ударном воздействии. Фосфор повышает вероятность коррозии, из-за него растет и предел текучести, провоцируется хладноломкость.

Высококачественные стали являются металлургическим продуктом, хорошо защищенным от этих эффектов. Такой металл поставляют в виде полуфабрикатов, имеющих проверенный химический состав и контролируемые технологические, практические параметры.

Буквенные обозначения говорят о присутствии химических элементов:

• Х (хром);
• С (кремний);
• Ф (ванадий);
• Т (титан) и так далее.

Количество углерода всегда указывается на первом месте. Это две цифры, говорящие о его присутствии, измеряемом в десятых долях процента. Например, «14» надо понимать как среднее введение 0,12%. Если цифр углеродного индекса нет, значит, он составляет 1% или даже больше. То, что это именно высокосортный металл, обозначают индексом «А» в конце марки. Особовысококачественные стали обозначаются символом «Ш» через дефис. Спокойный металл не имеет специальных индексов. Если он полуспокоен, то это показывают обозначением «пс», а кипящие сплавы маркируют сочетанием «кп». Методы получения высококачественных сталей — преимущественно путем электрической плавки. Для максимально добротного продукта этого уже недостаточно, и требуется электрошлаковый переплав или иной усовершенствованный метод. Только так можно обеспечить максимальную чистоту по вхождению неметаллов и газов.

Металл высокого качества применяется различными способами. Важную роль тут играет концентрация углерода и проводимая термическая обработка. Однако нельзя игнорировать и введение дополнительных легирующих компонентов.

Указанной выше информации хватит, чтобы вкратце разобраться, какое обозначение металла чему соответствует, и каковы характеристики готового материала. Но надо учесть еще классификацию по другим признакам. Выделяют:

• инструментальные;
• углеродистые (марка начинается с «У»);
• легированные;
• низколегированные металлы;
• стали специального назначения.

Более подробно это можно охарактеризовать на конкретных примерах. Хорошим образцом высококачественной стали выступает 30ХМА. Она может делаться по ГОСТу 1971 или 2006 года. Это жаропрочный металл с низким уровнем легирования и средней концентрацией углерода. Образование флокенов вероятно, но не слишком интенсивно.

Отпускная хрупкость для такого материала не свойственна. Сера и фосфор крайне неоднородно рассредоточены по толще металла. Справиться с их негативными эффектами помогает введение легирующих добавок. Антикоррозийная стойкость такой стали обеспечивается еще и присоединением меди. Дуговая сварка этого сплава возможна под флюсом и в атмосфере защитного газа.

Логично рассмотреть и сталь 40ХН2МА. В ее состав входят:

• от 0,37 до 0,44% углерода;
• не более 0,025% серы и фосфора;
• от 0,5 до 0,8% марганца;
• типичные для многих сплавов 0,17-0,37% кремния;
• 0,2% (в среднем) молибдена;
• 0,75% (в среднем) хрома.

Удельная масса 40ХН2МА составляет 7850 кг на 1 м3. Этот металл сваривается с трудом. Обязательно требуются прогрев и дальнейшая тепловая обработка. Отмечается чувствительность к образованию флокенов. Отпускная хрупкость нетипична. Среди особовысококачественных сталей стоит назвать 30ХГС-Ш. Доля углерода в ней колеблется от 0,28 до 0,35%. Концентрация кремния составит от 0,9 до 1,2%. Несколько меньше (0,8-1,1%) будет содержание марганца и хрома. Ограничение по количеству серы даже строже, чем в предыдущем случае — максимум 0,015%.

Внимания заслуживает еще 12Х2Н4А-Ш (другое обозначение — ЭИ83-Ш). Это превосходная хромоникелевая сталь, которая очень хорошо очищается от сульфидов и оксидов. Концентрация углерода составляет 0,12%, также в составе есть 2% хрома и 4% никеля. Такой материал применяют, чтобы изготавливать особенно прочные ответственные изделия, к которым предъявляют высокие требования. Прокаливаемость у ЭИ83-Ш очень хороша, но она также весьма подвержена возникновению флокенов. Свариваемость у этого металла ограничена. Работать сварщики могут как ручной, так и автоматической дугой. Предварительно сталь требуется разогреть, и нанести флюс.

Качественную сталь 30ХМА можно использовать, чтобы делать роторы и диски для паровых турбин, цапфы и шестерни. А также из нее получают:

• валы промышленных машин;
• болты;
• гайки;
• бесшовные трубы (заготовки мотоциклов и велосипедов);
• фланцы.

40ХН2МА достаточно прочна, чтобы ее можно было использовать в ответственных тяжелонагруженных деталях. Речь идет про изготовление болтов, кулачковых муфт, дисков, шатунных крышек. Отдельно стоит упомянуть части вертолетных хвостов. Сталь 30ХГС-Ш применяется для выработки:

• осей;
• фланцев;
• зубчатых колес;
• тормозных элементов двигателей;
• крепежных метизов;
• толкателей.

Наконец, сплав ЭИ83-Ш востребован при производстве:

• шестеренок;
• червяков;
• кулачковых муфт;
• пальцев поршней;
• колец, получаемых прокатыванием в целом виде;
• зубчатых колес;
• прочих цементируемых деталей на основе горячего листового проката.