Микроструктура углеродистых сталей в равновесном состоянии

Механические свойства металлических конструкционных материалов зависят не только от химического состава, но и от микроструктуры. Зная микроструктуру, можно судить о свойствах материала. Например, крупное зерно снижает ударную вязкость стали, при обезуглероживании поверхностного слоя стальной детали в нем наблюдается мягкая ферритная структура и т.д.

Микроструктура формируется в процессе технологических обработок, которым подвергается металл при изготовлении из него изделия: ковке, штамповке, термической обработке и др. Исследуя с помощью металлографического микроскопа микроструктуру металла, можно оценить его качество, выявить различные нарушения технологии его обработки, например перегрев, недостаточную температуру жидкого металла, залитого в литейную форму при получении отливки, и принять оперативные меры для устранения возникшего брака. В этом практическое значение знания структуры металла. Особенно важно знать микроструктуру сталей и чугунов, так как в современном машиностроении, в том числе и на железнодорожном транспорте, углеродистые сплавы – наиболее распространенный конструкционный материал.

Стали – железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2,14 % углерода (практически 0,1–1,6 %). В настоящее время выплавляются сотни марок сталей. Для удобства их классифицируют по различным признакам.

По химическому составу стали делят на углеродистые и легированные.

По способу выплавки стали делят на мартеновские, конвертерные, электростали и стали, полученные особыми методами выплавки.

По структуре стали делят на перлитные, аустенитные, ферритные и карбидные.

По назначению различают стали конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Из конструкционных сталей изготавливают колонны, фермы, мосты, детали машин и т.п., из инструментальных – различные инструменты: режущие (резцы, сверла, фрезы, зубила и др.), штамповые (штампы для холодной и горячей штамповки) и измерительные (штангенциркули, микрометры, линейки, калибры и др.). К сталям с особыми свойствами относятся жаропрочные, окалиностойкие, нержавеющие (коррозионностойкие) и стали с особыми физическими свойствами: магнитные (магнитотвердые и магнитомягкие), с высоким электрическим сопротивлением, с особыми тепловыми и упругими свойствами.

По качеству стали делят на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особовысококачественные. Качество стали определяется содержанием в ней вредных примесей (серы и фосфора), неметаллических включений и др. Например, в сталях обыкновенного качества допускается содержание серы не более 0,05, фосфора 0,04, качественных – соответственно 0,03 и 0,035 и высококачественных – 0,02 и 0,03 %.

По степени раскисления стали изготавливаются кипящими, спокойными и полуспокойными.