СТАЛЬ

СТАЛЬ (польск. stal, от нем. Stahl), сплав же­ле­за (ос­но­ва) с уг­ле­ро­дом и др. хи­мич. эле­мен­та­ми. Со­дер­жа­ние же­ле­за в С. вы­ше, чем со­дер­жа­ние лю­бо­го др. эле­мен­та (напр., ме­тал­ла – Mn, Cr, Ni, W, Mo или не­ме­тал­ла – C, Si, S и P), а со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да не пре­вы­ша­ет 2,14% по мас­се. По­лу­ча­ют С. гл. обр. из сме­си чу­гу­на со сталь­ным ло­мом в ки­сло­род­ных кон­вер­те­рах и элек­тро­пе­чах (см. Ста­ле­пла­виль­ное про­из­вод­ст­во). С. – осн. про­дукт чёр­ной ме­тал­лур­гии, яв­ляю­щий­ся ма­те­ри­аль­ной ос­но­вой совр. ци­ви­ли­за­ции. В 2014 в ми­ре вы­плав­ле­но 1665 млн. т ста­ли.

К С. предъ­яв­ля­ют­ся раз­но­об­раз­ные тре­бо­ва­ния, что обу­слов­ли­ва­ет боль­шое чис­ло ма­рок С., от­ли­чаю­щих­ся по хи­мич. со­ста­ву, струк­ту­ре, свой­ст­вам. Ха­рак­тер­ный же­ле­зу по­ли­мор­физм при­сущ и С. По­ли­морф­ные пре­вра­ще­ния по­ло­же­ны в ос­но­ву тер­ми­че­ской об­работ­ки, а так­же хи­ми­ко-тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки, тер­мо­ме­ха­ни­че­ской об­ра­бот­ки С. для по­лу­че­ния же­лае­мых кри­с­тал­лич. струк­ту­ры и свойств из­де­лий из неё. Диа­па­зон свойств С. рас­ши­ря­ется с по­мо­щью ле­ги­ро­ва­ния. В за­ви­си­мо­сти от со­дер­жа­ния уг­ле­ро­да и др. эле­мен­тов кри­стал­лич. струк­ту­ры С. мо­гут быть на ос­но­ве фер­ри­та, ау­сте­ни­та, пер­ли­та, мар­тен­си­та, ко­то­рые об­ла­да­ют разл. пла­стич­но­стью, проч­но­стью, твёр­до­стью и из­но­со­стой­ко­стью.

Классификация сталей

По ти­пу ста­ле­пла­виль­но­го аг­ре­га­та (ки­сло­род­ный кон­вер­тер, элек­трич. ду­го­вая печь) С. на­зы­ва­ет­ся ки­сло­род­но-кон­вер­тер­ной или элек­тро­ста­лью.

По хи­мич. со­ста­ву С. раз­ли­ча­ют уг­ле­ро­ди­стые ста­ли и ле­ги­ро­ван­ные ста­ли, по на­зна­че­нию – кон­ст­рук­ци­он­ные ста­ли, ин­ст­ру­мен­таль­ные ста­ли и С. с осо­бы­ми свой­ст­ва­ми, напр. элек­тро­тех­ни­че­ские ста­ли, не­ржа­вею­щие ста­ли. По ка­че­ст­ву С. обыч­но под­раз­де­ляют на обык­но­вен­ные (ря­до­вые), ка­че­ст­вен­ные, вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные и осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ные. Раз­ли­чие ме­ж­ду ни­ми за­клю­ча­ет­ся в ко­ли­че­ст­ве вред­ных при­ме­сей (S и Р) и не­ме­тал­лич. вклю­че­ний. В С. обык­но­вен­но­го ка­че­ст­ва до­пус­ка­ет­ся со­дер­жа­ние S до 0,055–0,06% и Р до 0,05–0,07% (ис­клю­че­ние со­став­ля­ет ав­то­мат­ная сталь, со­дер­жа­щая до 0,3% S и до 0,16% Р), в ка­чест­вен­ных – не бо­лее 0,035% ка­ж­до­го из этих эле­мен­тов, в вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ных – не бо­лее 0,025%, в осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ных – ме­нее 0,015% S. Се­ра сни­жа­ет ме­ха­нич. свой­ст­ва С., яв­ля­ет­ся при­чи­ной крас­но­лом­ко­сти (об­ра­зо­ва­ние тре­щин при об­ра­бот­ке дав­ле­ни­ем), фос­фор уси­ли­ва­ет хлад­но­лом­кость (сни­же­ние пла­стич­но­сти).

По ха­рак­те­ру за­сты­ва­ния ме­тал­ла в из­лож­ни­це раз­ли­ча­ют спо­кой­ную, по­лу­спо­кой­ную и ки­пя­щую С. По­ве­де­ние ме­тал­ла при кри­стал­ли­за­ции обу­слов­ле­но сте­пе­нью его рас­кис­лен­но­сти: чем пол­нее уда­лён ки­сло­род из С., тем спо­кой­нее про­те­ка­ет про­цесс за­твер­де­ва­ния. При раз­лив­ке ма­ло­рас­кис­лен­ной С. в из­лож­ни­це про­ис­хо­дит бур­ное вы­де­ле­ние пу­зырь­ков ок­си­да уг­ле­ро­да – С. как бы «ки­пит». По­лу­спо­кой­ная С. за­ни­ма­ет про­ме­жу­точ­ное по­ло­же­ние ме­ж­ду спо­кой­ной и ки­пя­щей ста­лью.

Маркировка сталей

Еди­ной ми­ро­вой сис­те­мы мар­ки­ров­ки С. не су­ще­ст­ву­ет. В стан­дар­тах и тех­нич. ус­ло­ви­ях РФ мар­ки уг­ле­ро­ди­стой С. обык­но­вен­но­го ка­че­ст­ва обо­зна­ча­ют­ся бу­к­ва­ми Ст и но­ме­ром (Ст0, Ст1, Ст2 и т. д.). Ка­че­ст­вен­ные уг­ле­ро­ди­стые С. мар­ки­ру­ют­ся дву­знач­ны­ми чис­ла­ми, по­ка­зы­ваю­щи­ми ср. со­дер­жа­ние С в со­тых до­лях про­цен­та: 05, 08, 10, 25, 40 и т. д. Спо­кой­ную С. ино­гда до­пол­ни­тель­но обо­зна­ча­ют бу­к­ва­ми сп, по­лу­спо­кой­ную – пс, ки­пя­щую – кп (напр., Ст3сп, Ст5пс, 08кп). Ав­то­мат­ные С. мар­ки­ру­ют­ся бу­к­вой А (А12, А30 и т. д.), уг­ле­ро­ди­стые ин­ст­ру­мен­таль­ные С. – бу­к­вой У (У8, У10, У12 и т. д. – здесь циф­ры оз­на­ча­ют со­дер­жа­ние С. в де­ся­тых до­лях про­цен­та).

Обо­зна­че­ние мар­ки ле­ги­ров. С. со­сто­ит из букв, ука­зы­ваю­щих, ка­кие ком­по­нен­ты вхо­дят в её со­став, и цифр, харак­те­ри­зую­щих их ср. со­дер­жа­ние. Бу­к­вен­ные обо­зна­че­ния эле­мен­тов: алю­ми­ний – Ю, бор – Р, ва­на­дий – Ф, вольф­рам – В, ко­бальт – К, крем­ний – С, мар­га­нец – Г, медь – Д, мо­либ­ден – М, ни­кель – Н, нио­бий – Б, ти­тан – Т, уг­ле­род – У, фос­фор – П, хром – Х, цир­ко­ний – Ц. Пер­вые циф­ры мар­ки обо­зна­ча­ют ср. со­дер­жа­ние С (в со­тых до­лях про­цен­та для кон­ст­рук­ци­он­ных С. и в де­ся­тых до­лях про­цен­та для ин­ст­ру­мен­таль­ных и кор­ро­зи­он­но­стой­ких С.), за­тем бу­к­вой ука­зан ле­ги­рую­щий эле­мент и циф­ра­ми, сле­дую­щи­ми за бу­к­вой, его ср. со­дер­жа­ние. Напр., С. мар­ки 3Х13 со­дер­жит 0,3% С и 13% Cr, С. мар­ки 2X17H2 – 0,2% С, 17% Cr и 2% Ni. При со­дер­жа­нии ле­ги­рую­ще­го эле­мен­та ме­нее 1,5% циф­ры за со­от­вет­ст­вую­щей бу­к­вой не ста­вят­ся. Напр., С. мар­ки 12ХН3А со­дер­жит ме­нее 1,5% Cr. Бу­к­ва А в кон­це обо­зна­че­ния мар­ки ука­зы­ва­ет на то, что С. яв­ля­ет­ся вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ной, бу­к­ва Ш – осо­бо вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ной. Обо­зна­че­ние мар­ки не­ко­то­рых ле­ги­ров. С. вклю­ча­ет бу­к­ву, ука­зы­ваю­щую на на­зна­че­ние С. (напр., ШХ9 – ша­ри­ко­под­шип­ни­ко­вая С. с 0,9–1,2% Cr; Э3 – элек­тро­тех­нич. С. с 3% Si). С., про­хо­дя­щие пром. ис­пы­та­ния, час­то мар­ки­ру­ют бу­к­ва­ми ЭИ или ЭП (за­вод «Элек­тро­сталь»), ЗИ (Зла­то­ус­тов­ский за­вод) с со­от­вет­ст­вую­щим оче­ред­ным но­ме­ром (ЭИ268). См. так­же Ме­тал­лур­гия.