Група 11. Число 07.12.2020. Тема Класифікація, види і маркування металів.

 Класифікація, маркування і застосування вуглецевих сталей.

Сталь - це сплав заліза з вуглецем і домішками (кремній,  марганець, сірка, фосфор та гази), в якому вуглецю не більше, ніж 2,14 %.

 Сталі можна  класифікувати  за  різними  принципами,  єдиної класифікації у світі немає.

Попробуємо провести класифікацію сталей таким чином:

- за  вмістом  вуглецю  (низьковуглецеві  -  вміст  вуглецю  від   0,08   до 0,25 %, середньовуглецеві - від 0,25 до 0,60 %,  високовуглецеві - від 0,60 до 2,14 %);

- за  структурою  (доевтектоїдні  із  вмістом  вуглецю  від  0,08  до  0,8 %, структура ферит + перліт; евтектоїдні із вмістом вуглецю  0,8 %,  структура перліт; заевтектоїдні із вмістом вуглецю від 0,8 до 2,14 % структура перліт  + цементит вторинний);

- за  способом  виробництва (конверторні,  мартенівські сталі,  виплавлені в електропечах і сталі після електрошлакового переплавлення);

- за    призначенням    (конструкційні,   інструментальні   та   спеціального призначення).

Конструкційні сталі бувають звичайної якості і якісні.  Конструкційні сталі звичайної якості,  залежно від призначення, поділяють на три групи: А - що постачаються  за  механічними  властивостями,  Б  -  що постачаються за хімічним складом,  В - що постачаються за хімічним  складом  і  механічними властивостями.

Дані сталі маркуються таким чином:

Група А - Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.

Група Б - БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6.

Група В - ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Букви Ст означають сталь, цифри - умовний порядковий номер марки залежно від хімічного складу сталі і механічних властивостей, але не вказують на кількісний вміст вуглецю. Букви Б і В визначають групу сталі, буква А перед позначенням марки не вказується.

Щоб показати  ступінь  розкислення,  до  позначення  марки   після   номера добавляють індекси “КП” - кипляча,  “ПС” - напівспокійна,  “СП” - спокійна, наприклад, Ст3пс,  БСт3сп.  Сталі звичайної  якості випускають  у  вигляді листового і сортового прокату. Вони призначені для виготовлення будівельних конструкцій, арматури,  кріплень деталей машин,  які не  несуть  підвищених навантажень. Сталі групи А призначені для виробів,  які при виготовленні не піддаються гарячій обробці (зварюванню,  куванню),  сталі групи  Б  -  для виробів із застосуванням гарячої обробки, сталі групи В широко застосовують для виготовлення зварних конструкцій,  при розрахунку  яких  важливо  знати також і механічні властивості.

Вуглецеву якісну сталь виплавляють у кисневих конверторах, мартенівських та електричних печах. Якісна конструкційна сталь постачається як за механічними властивостях, так і за хімічним складом.

Якісна сталь  перевищує сталь звичайної якості за однорідністю,  є чистішою за вмістом сірки і фосфору,  неметалевих включень і має вужчі межі  вмісту вуглецю. Із   цієї   сталі   виготовляють  відповідальні  деталі  машин  і механізмів, коновки, штампові, калібровані трубки і т.п.

 Вони маркуються: сталь 08кп, сталь 08пс, сталь 10сп, 10, 25, 45, 85 і т.п. Двозначні цифри у маркуванні сталі визначають середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка.

Інструментальні сталі виплавляють у мартенівських та  електричних  печах  і використовують для виготовлення  інструментів  (різальних,  вимірювальних, ударних тощо).  Інструментальну сталь поділяють на якісну  і  високоякісну.  Сталь якісну  позначають  літерою У і цифрою,  що вказує на вміст вуглецю у десятих долях відсотка. Наприклад, У7, У8, аж до У13.

Сталь інструментальна високоякісна містить менше домішок (сірки,  фосфору), ніж якісна; при її маркуванні додають букву А, наприклад, У8А.        

Сталі спеціального   призначення   почали використовувати   тоді,  коли  були впроваджені  нові технологічні процеси і специфічні види промисловості.

Наприклад, сталі  А1,  А2,  які  використовуються  для  обробки різанням на верстатах-автоматах;  СВ08 -  для  виготовлення  зварювального  дроту   і зварювальних електродів; сталь 08кп - для листового штампування та ін.  

Властивості сталей залежать від їх складу і структури.

 Із збільшенням  у  сталях вмісту вуглецю,  сталь стає твердішою і міцнішою, пластичність падає. Кремній і марганець у межах  (0,5  -  0,7 %)  істотного впливу на властивість сталі не виявляють.

+Сірка є шкідливою домішкою, утворює з залізом хімічну сполуку FeS. Сірчисте залізо з  залізом  у сталях утворює евтектику з температурою плавлення 1258 ⁰К. Це є причиною червоноламкості при обробці тиском з підігріванням.  Вказана евтектика при  певних  температурах  розплавляється,  у результаті чого між зернами втрачається зв'язок і утворюються тріщини. Крім цього, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню і корозійну стійкість.

 Фосфор надає сталі холодноламкості (крихкість при  знижених  температурах).  Це пояснюється  тим, що  фосфор  спричиняє  сильну  внутрішню  кристалічну ліквацію.

Ферит - фаза м'яка і пластична;  цементит, навпаки, надає сталі твердості та крихкості; перліт містить 1/8 цементиту і тому  має  підвищену  міцність  і твердість порівняно   з   феритом.   Тому   доевтектоїдні   сталі набагато еластичніші, ніж заевтектоїдні.

Класифікація, маркування і застосування легованих сталей.

Легована сталь  - це сплав заліза з вуглецем та легуючими компонентами (Сr , Nі, W, Mo, Tі, V, Со та ін.), в якому вуглецю не більше, як 2,14 %.  Вуглецева сталь  часто  не  відповідає  вимогам сучасного машинобудівного та інструментального виробництва. У таких випадках використовують леговану сталь. Легуючі компоненти,  що вводяться у сталь,  змінюють її механічні, фізичні та хімічні властивості.  Для легування  сталі  застосовують  хром, нікель, марганець,  кремній,  вольфрам,  молібден, ванадій, кобальт, титан, алюміній, мідь та ін.

Найпростішою і оптимальною класифікацією легованих сталей є класифікація за:

1. Вмістом легуючих компонентів:

- низьколеговані (сумарний вміст легуючих компонентів  до 5 %);

-  середньолеговані (5-10 %);

-  високолеговані (до 10 %).

2. Структурою  (на  п'ять  класів:  перлітний,  мартенситний,   аустенітний, карбідний і феритний).

3. Призначенням.  Залежно  від  призначення  леговану  сталь  поділяють   на конструкційну, інструментальну і спеціального призначення.

 Конструкційну сталь    використовують    для    виготовлення    будівельних конструкцій, деталей машин.

Для конструкційної легованої сталі прийнято маркування,  за яким перші  дві цифри вказують  середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка,  букви - наявність відповідних легуючих компонентів,  а цифри, що стоять за буквами, процентний вміст цих компонентів.  Якщо після якоїсь букви немає цифри,  то це означає, що сталь містить даний елемент у кількості біля 1 %.

Для позначення легуючих компонентів взято такі букви:

Х - хром,  Н - нікель,  Г - марганець,  С - кремній,  В  -  вольфрам,  М  - молібден, Ф - ванадій,  К - кобальт, Т - титан, Ю - алюміній, Д - мідь, Р - бор, Б - ніобій, А - азот, Е - селен, Ц - цирконій.

Наприклад, марка 30ХН3 означає хромонікелеву сталь, що містить  0,3 % С, до 1 % Сr  та  3 % Nі.

Для позначення  високоякісної  легованої  сталі  у кінці маркування додають букву А,  наприклад, 30ХГСА, для позначення особливо високоякісної сталі - букву Ш.

Для сталей інструментальних порядок маркування  за  легуючими  компонентами такий самий,  як  і для конструкційної,  але кількість вуглецю зазначається першою цифрою у десятих  частках  відсотка.  Якщо цифри  немає,  то  сталь містить більше   1 %  вуглецю.  

Наприклад,  сталі  для  ударно-штампового  і вимірювального інструменту 20Х12 (містить 2,0-2,2 % С і 11,5-13,0 %  Сr), Х12Ф1, сталі  для різального інструменту 9ХС містить  0,9 %  С,  по 1 % хрому і кремнію).

+На відміну від попередніх маркується швидкорізальна сталь. Встановлені такі марки швидкорізальної сталі:  Р18,  Р12,  Р9, Р6М3, Р18М, Р9М, Р9Ф5, Р14ФА, Р18Ф2, Р9К5,  Р9К10, Р6М5, Р18К5Ф2. Буква Рвказує про наявність у сталях карбіду вольфраму,  цифра після букви Р вказує на вміст карбіду вольфраму в відсотках. Наприклад,  сталь марки Р6М5 містить до 6 % карбіду вольфраму і до 5 % молібдену.

Сталі спеціального   призначення.   Багато   машин,   приладів   та  іншого устаткування мають деталі,  до яких ставляться особливі  вимоги:  

- опір  дії хімічних, агресивних    середовищ;           

- збереження   міцності   при   високих температурах;

- стійкість   проти   окислення   при   високих   температурах;

          - зносостійкість, магнітні, теплові та інші властивості.

Маркуються вони за принципом конструкційних  сталей.  Наприклад,  жаростійка легована стальХ25Н20С2 (містить до 1 % С, до 25 % Сr , до 20 % Nі і до 2 % Sі).

Класифікація, маркування і використання чавунів.

         Чавун - це сплав заліза з вуглецем та домішками (Sі, Mn, S,  P, O₂ , Н₂ , N₂ ), в якому вуглецю більше як 2,14 %.

         Чавуни доцільно класифікувати  за  призначенням  на:  білі,  сірі, ковкі, високоміцні і антифрикційні.

         Білі чавуни - це  чавуни,  в  яких  вуглець  перебуває  у зв'язаному стані,  у вигляді цементиту (Fe₃C).  Їх можна класифікувати за структурою:  до евтектичні (вміст вуглецю  від  2,14  до  4,3  %); евтектичні (вміст вуглецю 4,3 %);  заевтектичні (вміст вуглецю від 4,3 до 6,67 %).

         Білі чавуни  в основному використовують для переробки у сталь.  В окремих випадках для виготовлення виробів,  які не піддаються  високим навантаженням.

         Сірі чавуни  -  це  чавуни,  в  яких  вуглець  перебуває  як  у зв'язаному стані  (Fe₃C) так  і  в вільному у вигляді графіту.  Сірі чавуни маркуються буквами СЧ з цифрою, яка вказує мінімальну  границю  міцності на розрив або розтяг.

         Згідно ДСТУ є такі марки сірого чавуну:  СЧ12,  СЧ15, СЧ18, СЧ21, СЧ24, СЧ25,  СЧ32,  СЧ35, СЧ40,  СЧ45. Сірі   чавуни використовуються для      виготовлення     різних     відливок     для сільськогосподарських машин і побутової  техніки.  У  структуру  сірих чавунів обов'язково  входить  фаза графіт  у  вигляді  пластинок.  Це дозволяє в деякій мірі підвищити  пластичність у  порівнянні  з  білими чавунами.

         Ковкий чавун - умовна  назва  м'якого  і  в'язкого  чавуну,  який одержують з  білого  чавуну шляхом відливанням  з подальшою термічною обробкою.  Його не кують,  але він набагато пластичніший  за  сірий чавун.  Ковкий чавун, як  і сірий,  складається із  основи – сталі та містить частину вуглецю у вигляді графіту, проте графітові включення у ковкому чавуні інші по  формі  (у  вигляді плям, а не пластин).  Властивості ковкого чавуну залежать від металевої основи і розміру включень графіту, чим менші включення графіту, тим міцніший ковкий чавун.

Ковкий чавун позначають буквами КЧ і двома числами,  з яких перше вказує мінімальну  границю міцності  на  розтяг,  друге - мінімальне відносне видовження d (%). Відомі такі марки ковкого чавуну: на феритній основі (3-10 % перліту ) КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, на перлітній основі (0-20 % фериту)КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3.

         Ковкий чавун   широко   використовують   у   сільськогосподарському машинобудуванні, в  автомобільній   і    тракторній    промисловості, верстатобудуванні та в інших галузях промисловості.

+         Високоміцні чавуни. Підвищення міцності і  пластичності чавунів досягають  модифікуванням  під  час виплавляння,  яке забезпечує одержання глобулярного      (сфероїдального)      графіту      замість пластинчастого. Таку  форму  графіту  одержують  при введені присадок у рідкий чавун магнію або лігатури (20 % Mg + 80 % Nі).

         Встановлені такі марки високоміцного чавуну у відливках: ВЧ35, ВЧ40, ВЧ50,  ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100, ВЧ120. Число вказує мінімальну  границю міцності на розрив або розтяг.

Міцність чавуну   збільшується  із  збільшенням  кількості  перліту  і дисперсності глобулів графіту.

         Високоміцний чавун  використовують  замість  сталі для відливання валів, зубчастих коліс,  муфт,  задніх мостів автомобілів, картерів та ін.

 

Група 11. Число 16.11.2020. Тема. Трансформатори.

Трансформатором називається електромагнітний апарат, призначений для перетворення електричної енергії змінного струму з одними параметрами в електричну енергію з іншими параметрами. У трансформаторі перетворюється напруга, струм, початкова фаза. Частота залишається незмінною.

 Трансформатори використовуються при передачі та розподілі електричної енергії. Вони є невід'ємною частиною енергосистеми країни. Без них неможлива передача електро-енергії на значну відстань від електростанції до споживачів; без них неможливий і розподіл електроенергії між споживачами на об'єкті, підключення споживачів із номінальною напругою 127 В, 42В, виконання електрозварювальних робіт. Через транс-форматори, що знижують напругу, підключаються до мережі всі радіоелектронні пристрої, які працюють від напруги в декілька вольт.

Трансформатор вперше був сконструйований у 1876 році знаменитим російським вченим-електротехніком П.Н.Яблочковим. У 1882 р. він був удосконалений іншим російським винахідником П.Ф.Усагіним, а в 1890 році російський інженер М.О.Доливо-Добровольський сконструював трифазний трансформатор. Сучасні трансформатори мають різноманітну конструкцію і призначення.

Як і будь-які інші електротехнічні вироби, трансформатори утворюють значну пожежну небезпеку. 

Класифікація трансформаторів. Трансформатори бувають: однофазні, трифазні та багатофазні.

Трансформатор називається силовим, якщо він засто-совується для перетворення електричної енергії в електричних мережах і в установках, призначених для приймання і викори-стання електричної енергії.  До силових відносяться транс-форматори трифазні і багатофазні потужністю 6,3 кВА і більше, однофазні потужністю 5кВА та більше. За менших потужностей трансформатори називаються трансформаторами малої потужності.

Вимірювальний трансформатор використовується для включення вимірювальних приладів.

Автотрансформатором називається трансформатор, дві або більше обмоток якого гальванічно пов'язані так, що вони мають загальну частину. Обмотки автотрансформатора пов'язані електрично і магнітно,  і передача енергії з первинного кола у вторинне відбувається як за допомогою магнітного поля, так і електричним шляхом.

Номінальними параметрами називаються зазначені виготовлювачем параметри трансформатора (частота, потужність, напруга, струм), що забезпечують його роботу в умовах, установлених нормативним документом, і які є підставою  для визначення умов виготовлення, випробувань, експлуатації. Номінальною потужністю обмотки трансформатора називається зазначене на паспортній табличці значення повної потужності на основному відгалуженні обмотки, гарантоване виготовлювачем у номінальних умовах місця установки й охолоджувального середовища за номінальної частоти і номінальної напруги обмотки. Номінальною потужністю двохобмоткового трансформатора є номінальна потужність кожної із його обмоток, у трьохобмотковому трансформаторі - найбільша з номінальних потужностей трьох його обмоток. Номінальний струм обмотки трансформатора визначається за його номінальною потужністю і напругою.

Основні частини трансформатора. Основними частинами трансформатора є:

-  магнітна система (магнітопровід або осердя);

-  обмотки;

-  система охолодження.

Магнітна система трансформатора являє собою комплект пластин або інших елементів, виготовлених з електротехнічної сталі або іншого феромагнітного матеріалу і зібраних у якійсь геометричній формі, призначений для локалізації у ньому основного магнітного поля трансформатора. Магнітна система в цілком зібраному виді спільно з усіма вузлами і деталями, призначеними для скріплення її окремих частин у єдину конструкцію, називається остовом трансформатора. За видом осердя відрізняють трансформатори  стержньові, броньові, тороїдні.

Обмоткою називається сукупність витків, що утворюють електричне коло, у якому додаються ЕРС, наведені у витках. Основним елементом обмотки є виток, тобто деталь з електричного провідника, або ряд паралельно з’єднаних таких деталей, які однократно охоплюють частину магнітної системи трансформатора, електричний струм якого  разом із струмами інших таких деталей та інших частин трансформатора створює магнітне поле трансформатора й у якому під дією цього магнітного поля виникає електро-рушійна сила. Обмотки, як правило, виконуються з мідного або алюмінієвого  емальпроводу у виді кругових циліндрів. У двохобмотковому трансформаторі відрізняють обмотку вищої напруги, що приєднується до мережі більш високої напруги, і обмотку нижчої напруги, приєднаної до мережі більш низької напруги. У трьохобмотковому трансформаторі розрізняють обмотки вищої, середньої  і нижчої напруг.

Трансформатори з природним повітряним охолодженням (сухі трансформатори) не мають спеціальної системи охолодження. У масляних трансформаторах у систему охолодження входить бак трансформатора, що заливається мастилом, а у потужних трансформаторах є також і охолоджувачі, вентилятори, мастильні насоси, теплообмінники й інш.

Реальний трансформатор має обмотки, розташовані на осерді. Обмотки мають як активний опір, так і опір розсіяння (крім основного магнітного потоку, є потоки розсіяння первинної та вторинної обмоток).

Ідеалізований трансформатор це трансформатор, у котрого відсутні магнітні потоки розсіяння, а активні опори обмоток дорівнюють нулю.

Зведений трансформатор - еквівалентний реальному трансформатор, у якого коефіцієнт трансформації дорівнює одиниці. Для заміщення реального трансформатора зведеним треба витримати принципи еквівалентності енергетичного стану. Зведені електричні величини у цьому випадку позначаються штрихами.

Режим холостого ходу однофазного трансформатора. Холостим ходом називають режим роботи трансформатора, коли його первинна обмотка приєднана до кола змінного струму, а вторинна розімкнута. Особливість трансформатора полягає в тому, що за відсутності струму в колі вторинної обмотки струм у його первинній обмотці (струм холостого ходу) дуже малий. Розмір струму холостого ходу в 15-20 разів менше за величину струму первинної обмотки трансформатора при його повному навантаженні.

Невеличкий струм холостого ходу створює мале падіння напруги (I₁₀×r₁)  в опорі r₁ первинної обмотки (його величина не перевищує 0,5% від величині прикладеної напруги U₁). Основна частина прикладеної напруги урівноважена ЕРС е₁ первинної обмотки. Тому, нехтуючи незначним падінням напруги в первинній обмотці при холостому ході трансформатора, можна вважати

Якщо напруга, прикладена до первинної обмотки, змінюється в часі за синусоїдальним законом, то урівноважуюча його ЕРС первинної обмотки також буде змінюватися за синусої-дальним законом:

Режим навантаження однофазного трансформатора. При підключенні навантаження до затискачів вторинної обмотки збудженого трансформатора створюється електричне коло, у якому під дією ЕРС е₂ вторинної обмотки створюється змінний струм i₂. Величина струму залежить від опору навантаження. Вторинну обмотку трансформатора можна розглядати як нове джерело змінного струму, що не має електричного зв'язку з зовнішнім джерелом живлення. При передачі електричної енергії з первинного кола трансформатора у вторинне неминуче виникають втрати. Частина енергії джерела живлення марно використовується на нагрів обмоток і осердя. Втрати електричної енергії характеризуються потужністю втрат DР, які, у свою чергу, зручно подати у вигляді складових: потужність електричних втрат DР_Е і потужність магнітних втрат DР_М.

Коротке замикання однофазного трансформатора. "Коротким замиканням" називається режим роботи трансформатора, при котрому U₂®0  і   Z®0.

Режим короткого замикання, що виник випадково в процесі експлуатації за номінальної напруги на первинній обмотці, є аварійним процесом, що супроводжується значними струмами в обох обмотках. Перевищення фактичних струмів над номінальними в 10-20 разів може призвести до руйнації або загоряння ізоляції обмоток під дією високої температури і механічних зусиль між обмотками. Таким чином це пожежонебезпечний режимі роботи трансформатора.

Трифазний трансформатор. Якщо три однофазних трансформатори з'єднати в один тристрижневий, то матимемо трифазний трансформатор

На стрижнях розташовані первинна і вторинна обмотки окремих фаз. Затискачі обмоток вищої напруги позначаються великими літерами: А, В, С - початки обмоток, Х, Y, Z - кінці. Затискачі обмоток нижчої напруги позначені малими літерами: a, b, c - початки обмоток, x, y, z - кінці. Затискач нульової точки позначений знаком 0. Обмотки трифазного трансформатора з'єднують "зіркою" і "трикутником". В умовних позначеннях схем трифазних трансформаторів за позначенням ставлять цифри 12 або 11. Ці цифри позначають кут зсуву вторинної лінійної напруги відносно первинної лінійної напруги, що необхідно знати при вмиканні трансформаторів у паралельну роботу.

Коефіцієнт трансформації трифазного трансформатора при однакових з'єднаннях обмоток (Y/Y або D/D) визначається відношенням лінійних напруг, а при різних (D/Y або Y/D) - як відношення фазних напруг.

         Пожежна небезпека трансформаторів. Пожежна небезпека трансформаторів обумовлена наявністю горючого середовища (трансформаторне мастило, ізоляція обмоток, кабелів, проводів,  горючі будівельні конструкції і матеріали) та джерел запалювання  (струми короткого замикання, перевантаження, великі перехідні опори, вихрові струми).

При нормальному режимі роботи теплове нагрівання обмоток і осердя веде до нагрівання трансформатора. Для відводу цього тепла в трансформаторах невеликої потужності застосовується природне повітряне охолодження (сухі трансформатори). У трансформаторах великої потужності осердя і обмотка занурюються в бак, заповнений трансформаторним мастилом. Масляні баки охолоджуються як природним шляхом, так і примусовим - обдув повітрям. Для збільшення поверхні охолодження часто влаштовують трубчастий радіатор. Трансформатори великої потужності обладнуються розширювальним баком для мастила.

Трансформаторне мастило - гарний діелектричний матеріал, але це горюча рідина з температурою спалаху порядку 130-140°С. Випускаються також трансформатори, заповнені важкогорючим рідким діелектриком - совтолом. Продукти розкладання совтола отруйні, тому такі трансформатори обладнані газовбирачами.

 

Група 12. Число 16.11.2020. Тема Класифікація, види і маркування металів.

Класифікація, маркування і застосування вуглецевих сталей.

Сталь - це сплав заліза з вуглецем і домішками (кремній,  марганець, сірка, фосфор та гази), в якому вуглецю не більше, ніж 2,14 %.

 Сталі можна  класифікувати  за  різними  принципами,  єдиної класифікації у світі немає.

Попробуємо провести класифікацію сталей таким чином:

- за  вмістом  вуглецю  (низьковуглецеві  -  вміст  вуглецю  від   0,08   до 0,25 %, середньовуглецеві - від 0,25 до 0,60 %,  високовуглецеві - від 0,60 до 2,14 %);

- за  структурою  (доевтектоїдні  із  вмістом  вуглецю  від  0,08  до  0,8 %, структура ферит + перліт; евтектоїдні із вмістом вуглецю  0,8 %,  структура перліт; заевтектоїдні із вмістом вуглецю від 0,8 до 2,14 % структура перліт  + цементит вторинний);

- за  способом  виробництва (конверторні,  мартенівські сталі,  виплавлені в електропечах і сталі після електрошлакового переплавлення);

- за    призначенням    (конструкційні,   інструментальні   та   спеціального призначення).

Конструкційні сталі бувають звичайної якості і якісні.  Конструкційні сталі звичайної якості,  залежно від призначення, поділяють на три групи: А - що постачаються  за  механічними  властивостями,  Б  -  що постачаються за хімічним складом,  В - що постачаються за хімічним  складом  і  механічними властивостями.

Дані сталі маркуються таким чином:

Група А - Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6.

Група Б - БСт0, БСт1, БСт2, БСт3, БСт4, БСт5, БСт6.

Група В - ВСт2, ВСт3, ВСт4, ВСт5.

Букви Ст означають сталь, цифри - умовний порядковий номер марки залежно від хімічного складу сталі і механічних властивостей, але не вказують на кількісний вміст вуглецю. Букви Б і В визначають групу сталі, буква А перед позначенням марки не вказується.

Щоб показати  ступінь  розкислення,  до  позначення  марки   після   номера добавляють індекси “КП” - кипляча,  “ПС” - напівспокійна,  “СП” - спокійна, наприклад, Ст3пс,  БСт3сп.  Сталі звичайної  якості випускають  у  вигляді листового і сортового прокату. Вони призначені для виготовлення будівельних конструкцій, арматури,  кріплень деталей машин,  які не  несуть  підвищених навантажень. Сталі групи А призначені для виробів,  які при виготовленні не піддаються гарячій обробці (зварюванню,  куванню),  сталі групи  Б  -  для виробів із застосуванням гарячої обробки, сталі групи В широко застосовують для виготовлення зварних конструкцій,  при розрахунку  яких  важливо  знати також і механічні властивості.

Вуглецеву якісну сталь виплавляють у кисневих конверторах, мартенівських та електричних печах. Якісна конструкційна сталь постачається як за механічними властивостях, так і за хімічним складом.

Якісна сталь  перевищує сталь звичайної якості за однорідністю,  є чистішою за вмістом сірки і фосфору,  неметалевих включень і має вужчі межі  вмісту вуглецю. Із   цієї   сталі   виготовляють  відповідальні  деталі  машин  і механізмів, коновки, штампові, калібровані трубки і т.п.

 Вони маркуються: сталь 08кп, сталь 08пс, сталь 10сп, 10, 25, 45, 85 і т.п. Двозначні цифри у маркуванні сталі визначають середній вміст вуглецю у сотих долях відсотка.

Інструментальні сталі виплавляють у мартенівських та  електричних  печах  і використовують для виготовлення  інструментів  (різальних,  вимірювальних, ударних тощо).  Інструментальну сталь поділяють на якісну  і  високоякісну.  Сталь якісну  позначають  літерою У і цифрою,  що вказує на вміст вуглецю у десятих долях відсотка. Наприклад, У7, У8, аж до У13.

Сталь інструментальна високоякісна містить менше домішок (сірки,  фосфору), ніж якісна; при її маркуванні додають букву А, наприклад, У8А.        

Сталі спеціального   призначення   почали використовувати   тоді,  коли  були впроваджені  нові технологічні процеси і специфічні види промисловості.

Наприклад, сталі  А1,  А2,  які  використовуються  для  обробки різанням на верстатах-автоматах;  СВ08 -  для  виготовлення  зварювального  дроту   і зварювальних електродів; сталь 08кп - для листового штампування та ін.  

Властивості сталей залежать від їх складу і структури.

 Із збільшенням  у  сталях вмісту вуглецю,  сталь стає твердішою і міцнішою, пластичність падає. Кремній і марганець у межах  (0,5  -  0,7 %)  істотного впливу на властивість сталі не виявляють.

+Сірка є шкідливою домішкою, утворює з залізом хімічну сполуку FeS. Сірчисте залізо з  залізом  у сталях утворює евтектику з температурою плавлення 1258 ⁰К. Це є причиною червоноламкості при обробці тиском з підігріванням.  Вказана евтектика при  певних  температурах  розплавляється,  у результаті чого між зернами втрачається зв'язок і утворюються тріщини. Крім цього, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню і корозійну стійкість.

 Фосфор надає сталі холодноламкості (крихкість при  знижених  температурах).  Це пояснюється  тим, що  фосфор  спричиняє  сильну  внутрішню  кристалічну ліквацію.

Ферит - фаза м'яка і пластична;  цементит, навпаки, надає сталі твердості та крихкості; перліт містить 1/8 цементиту і тому  має  підвищену  міцність  і твердість порівняно   з   феритом.   Тому   доевтектоїдні   сталі набагато еластичніші, ніж заевтектоїдні.

Класифікація, маркування і застосування легованих сталей.

Легована сталь  - це сплав заліза з вуглецем та легуючими компонентами (Сr , Nі, W, Mo, Tі, V, Со та ін.), в якому вуглецю не більше, як 2,14 %.  Вуглецева сталь  часто  не  відповідає  вимогам сучасного машинобудівного та інструментального виробництва. У таких випадках використовують леговану сталь. Легуючі компоненти,  що вводяться у сталь,  змінюють її механічні, фізичні та хімічні властивості.  Для легування  сталі  застосовують  хром, нікель, марганець,  кремній,  вольфрам,  молібден, ванадій, кобальт, титан, алюміній, мідь та ін.

Найпростішою і оптимальною класифікацією легованих сталей є класифікація за:

1. Вмістом легуючих компонентів:

- низьколеговані (сумарний вміст легуючих компонентів  до 5 %);

-  середньолеговані (5-10 %);

-  високолеговані (до 10 %).

2. Структурою  (на  п'ять  класів:  перлітний,  мартенситний,   аустенітний, карбідний і феритний).

3. Призначенням.  Залежно  від  призначення  леговану  сталь  поділяють   на конструкційну, інструментальну і спеціального призначення.

 Конструкційну сталь    використовують    для    виготовлення    будівельних конструкцій, деталей машин.

Для конструкційної легованої сталі прийнято маркування,  за яким перші  дві цифри вказують  середній вміст вуглецю в сотих частках відсотка,  букви - наявність відповідних легуючих компонентів,  а цифри, що стоять за буквами, процентний вміст цих компонентів.  Якщо після якоїсь букви немає цифри,  то це означає, що сталь містить даний елемент у кількості біля 1 %.

Для позначення легуючих компонентів взято такі букви:

Х - хром,  Н - нікель,  Г - марганець,  С - кремній,  В  -  вольфрам,  М  - молібден, Ф - ванадій,  К - кобальт, Т - титан, Ю - алюміній, Д - мідь, Р - бор, Б - ніобій, А - азот, Е - селен, Ц - цирконій.

Наприклад, марка 30ХН3 означає хромонікелеву сталь, що містить  0,3 % С, до 1 % Сr  та  3 % Nі.

Для позначення  високоякісної  легованої  сталі  у кінці маркування додають букву А,  наприклад, 30ХГСА, для позначення особливо високоякісної сталі - букву Ш.

Для сталей інструментальних порядок маркування  за  легуючими  компонентами такий самий,  як  і для конструкційної,  але кількість вуглецю зазначається першою цифрою у десятих  частках  відсотка.  Якщо цифри  немає,  то  сталь містить більше   1 %  вуглецю.  

Наприклад,  сталі  для  ударно-штампового  і вимірювального інструменту 20Х12 (містить 2,0-2,2 % С і 11,5-13,0 %  Сr), Х12Ф1, сталі  для різального інструменту 9ХС містить  0,9 %  С,  по 1 % хрому і кремнію).

+На відміну від попередніх маркується швидкорізальна сталь. Встановлені такі марки швидкорізальної сталі:  Р18,  Р12,  Р9, Р6М3, Р18М, Р9М, Р9Ф5, Р14ФА, Р18Ф2, Р9К5,  Р9К10, Р6М5, Р18К5Ф2. Буква Рвказує про наявність у сталях карбіду вольфраму,  цифра після букви Р вказує на вміст карбіду вольфраму в відсотках. Наприклад,  сталь марки Р6М5 містить до 6 % карбіду вольфраму і до 5 % молібдену.

Сталі спеціального   призначення.   Багато   машин,   приладів   та  іншого устаткування мають деталі,  до яких ставляться особливі  вимоги:  

- опір  дії хімічних, агресивних    середовищ;           

- збереження   міцності   при   високих температурах;

- стійкість   проти   окислення   при   високих   температурах;

          - зносостійкість, магнітні, теплові та інші властивості.

Маркуються вони за принципом конструкційних  сталей.  Наприклад,  жаростійка легована стальХ25Н20С2 (містить до 1 % С, до 25 % Сr , до 20 % Nі і до 2 % Sі).

Класифікація, маркування і використання чавунів.

         Чавун - це сплав заліза з вуглецем та домішками (Sі, Mn, S,  P, O₂ , Н₂ , N₂ ), в якому вуглецю більше як 2,14 %.

         Чавуни доцільно класифікувати  за  призначенням  на:  білі,  сірі, ковкі, високоміцні і антифрикційні.

         Білі чавуни - це  чавуни,  в  яких  вуглець  перебуває  у зв'язаному стані,  у вигляді цементиту (Fe₃C).  Їх можна класифікувати за структурою:  до евтектичні (вміст вуглецю  від  2,14  до  4,3  %); евтектичні (вміст вуглецю 4,3 %);  заевтектичні (вміст вуглецю від 4,3 до 6,67 %).

         Білі чавуни  в основному використовують для переробки у сталь.  В окремих випадках для виготовлення виробів,  які не піддаються  високим навантаженням.

         Сірі чавуни  -  це  чавуни,  в  яких  вуглець  перебуває  як  у зв'язаному стані  (Fe₃C) так  і  в вільному у вигляді графіту.  Сірі чавуни маркуються буквами СЧ з цифрою, яка вказує мінімальну  границю  міцності на розрив або розтяг.

         Згідно ДСТУ є такі марки сірого чавуну:  СЧ12,  СЧ15, СЧ18, СЧ21, СЧ24, СЧ25,  СЧ32,  СЧ35, СЧ40,  СЧ45. Сірі   чавуни використовуються для      виготовлення     різних     відливок     для сільськогосподарських машин і побутової  техніки.  У  структуру  сірих чавунів обов'язково  входить  фаза графіт  у  вигляді  пластинок.  Це дозволяє в деякій мірі підвищити  пластичність у  порівнянні  з  білими чавунами.

         Ковкий чавун - умовна  назва  м'якого  і  в'язкого  чавуну,  який одержують з  білого  чавуну шляхом відливанням  з подальшою термічною обробкою.  Його не кують,  але він набагато пластичніший  за  сірий чавун.  Ковкий чавун, як  і сірий,  складається із  основи – сталі та містить частину вуглецю у вигляді графіту, проте графітові включення у ковкому чавуні інші по  формі  (у  вигляді плям, а не пластин).  Властивості ковкого чавуну залежать від металевої основи і розміру включень графіту, чим менші включення графіту, тим міцніший ковкий чавун.

Ковкий чавун позначають буквами КЧ і двома числами,  з яких перше вказує мінімальну  границю міцності  на  розтяг,  друге - мінімальне відносне видовження d (%). Відомі такі марки ковкого чавуну: на феритній основі (3-10 % перліту ) КЧ30-6, КЧ33-8, КЧ35-10, КЧ37-12, на перлітній основі (0-20 % фериту)КЧ45-7, КЧ50-5, КЧ55-4, КЧ60-3, КЧ65-3.

         Ковкий чавун   широко   використовують   у   сільськогосподарському машинобудуванні, в  автомобільній   і    тракторній    промисловості, верстатобудуванні та в інших галузях промисловості.

+         Високоміцні чавуни. Підвищення міцності і  пластичності чавунів досягають  модифікуванням  під  час виплавляння,  яке забезпечує одержання глобулярного      (сфероїдального)      графіту      замість пластинчастого. Таку  форму  графіту  одержують  при введені присадок у рідкий чавун магнію або лігатури (20 % Mg + 80 % Nі).

         Встановлені такі марки високоміцного чавуну у відливках: ВЧ35, ВЧ40, ВЧ50,  ВЧ60, ВЧ70, ВЧ80, ВЧ100, ВЧ120. Число вказує мінімальну  границю міцності на розрив або розтяг.

Міцність чавуну   збільшується  із  збільшенням  кількості  перліту  і дисперсності глобулів графіту.

         Високоміцний чавун  використовують  замість  сталі для відливання валів, зубчастих коліс,  муфт,  задніх мостів автомобілів, картерів та ін.