Перегляд вихідного коду сторінки Сталь

{{Otheruses|Сталь (значення)}}
[[Файл:The viaduct La Polvorilla, Salta Argentina.jpg|thumb|250px|Сталевий міст]]
[[Файл:Fotothek df n-08 0000491.jpg|thumb|250px|Кування сталевої заготовки]]
[[Файл:Fotothek_df_n-08_0000383.jpg|thumb|250px|Електроплавлення сталі]] 

'''Ста́ль''',<ref>{{ВТССУМ|Сталь}}</ref> або '''кри́ця''',<ref>{{СУМ-20|Криця}}</ref>&nbsp;— сплав [[залізо|заліза]] з [[вуглець|вуглецем]], який містить від 0.02 до 2,14 % вуглецю і домішок ([[кремній]], [[манган|марганець]], [[сірка]], [[фосфор]] та гази).

За вмістом вуглецю сталі поділяють на дві групи:  
* м'яка сталь, або технічне залізо (містить до 0,3 % вуглецю)
* тверда сталь (містить від 0,3 до 2,14 % вуглецю)

== Історія ==
{{Main|Історія металургії заліза}}
Сталь отримано з [[чавун]]у у II&nbsp;ст. до нашої ери [[китай]]ськими металургами. Спосіб отримав назву «сто очищувань» і полягав у багаторазовому інтенсивному обдуванні повітрям розплавленого чавуну під час його перемішування. Це призводило до зменшення частки вуглецю в металі й наближення його до властивостей сталі. Винайдення сталі згадано у трактаті «[[Хайнаньцзи]]» (122&nbsp;р. до Р. Х.).

У Європі подібний спосіб [[пудлінгування]] освоєно лише у другій половині XVIII&nbsp;ст. (патенти [[брати Кранеджі|братів Томаса і Джорджа Кранеджі]] та [[Генрі Корт|Г. Корта]]).

== Виробництво сталі ==
[[Файл:Steel production by country map.PNG|thumb|350px|Країни-виробники сталі у 2007]]
Суть процесу переробляння [[чавун]]у на сталь полягає у зменшуванні до потрібної концентрації вмісту вуглецю і шкідливих домішок&nbsp;— [[фосфор]]у і [[сірка|сірки]], які роблять сталь крихкою і ламкою.

Залежно від способу окиснювання вуглецю є різні способи переробляння чавуну на сталь: конверторний, мартенівський і електротермічний. До фінансової кризи в 2008 році Україна залишалася однією з небагатьох країн, де широко використовували мартенівський спосіб виплавляння сталі, що є досить енергозатратним та екологічно шкідливим. Наразі більшість мартенівських печей в Україні виведено з експлуатації, а ті що лишилися, невдовзі також будуть закриті. Мартенівський спосіб виплавляння сталі не витримує конкуренції, що загострилася на світових ринках після 2008 р. Таким чином зараз в Україні, як і в усьому світі, переважну більшість сталевої продукції виробляють конвертерним способом.
Україна станом на 2008 р. займає п'яте місце у світі за обсягами експорту сталі, 76,46 % сталі, що її виробляють на світовому ринку, припадає на десять провідних країн.

Станом на 2016 р. Україна входить у десятку світових виробників сталі .<ref>http://biz.censor.net.ua/news/2830/ukraina_narastila_vyplavku_stali_na_28_i_sohranila_mesto_v_desyatke_mirovyh_proizvoditeleyi</ref>

== Конверторний спосіб == 
{{Main|Киснево-конверторний спосіб одержання сталі}} 
[[Файл:Кисневий конвертор.JPG|thumb|250px|Киснево-конверторний спосіб одержання сталі]]
За цим способом окиснювання надлишку вуглецю та інших домішок чавуну проводять киснем повітря, який продувають крізь розплавлений чавун під тиском у спеціальних печах&nbsp;— конверторах. Конвертор&nbsp;— це грушоподібна сталева піч, обфутерована всередині вогнетривкою цеглою. Він може повертатися навколо своєї осі. Місткість конвертора 50—60 т сталі. Матеріалом його футеровання служить або динас (до складу якого входять головним чином SiO<sub>2</sub>; що має кислотні властивості), або доломітна маса (суміш CaO і MgO, які одержують з [[доломіт]]у MgCO<sub>3</sub> • CaCO<sub>3</sub>. Ця маса має основні властивості. Залежно від матеріалу футеровання печі конверторний спосіб поділяють на два види: бессемерівський і томасівський.

=== Бессемерівський спосіб ===
{{Main|Бесемерівський процес}}  
[[Файл:Bessemer converter.jpg|right|thumb|250px|Схематичне зображення [[Бесемерівський конвертор|конвертора Бесемера]]]]  

Бессемерівським способом переробляють чавуни, які містять мало фосфору і сірки й багаті на силіцій (не менше 2 %). Такі чавуни можуть називатися [[Бесемерівський чавун|бесемерівськими чавунами]]. При продуванні кисню спочатку окиснюється силіцій з виділенням значної кількості тепла. Внаслідок цього початкова температура чавуну приблизно з 1300&nbsp;°C швидко піднімається до 1500—1600&nbsp;°С. Вигоряння 1 % Si обумовлює підвищення температури на 200&nbsp;°C.

Близько 1500&nbsp;°C починається інтенсивне вигоряння вуглецю. Разом з ним інтенсивно окиснюється й залізо, особливо під кінець вигоряння силіцію і вуглецю:
* Si + O<sub>2</sub> = SiO<sub>2</sub>
* 2C + O<sub>2</sub> = 2CO ↑
* 2Fe + O<sub>2</sub> = 2FeO
[[Монооксид заліза]] FeO, що утворюється, добре розчиняється в розплавленому чавуні і частково переходить у сталь, а частково реагує з SiO<sub>2</sub> й у вигляді силікату заліза FeSiO<sub>3</sub> переходить у шлак:
* FeO + SiO<sub>2</sub> = FeSiO<sub>3</sub>
Фосфор повністю переходить з чавуну в сталь, бо P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> при надлишку SiO<sub>2</sub> не може реагувати з основними оксидами, оскільки SiO<sub>2</sub> з останніми реагує більш енергійно. Тому фосфористі чавуни переробляти в сталь цим способом не можна.

Усі процеси в конверторі йдуть швидко&nbsp;— протягом 10— 20 хвилин, бо кисень повітря, що продувається через чавун, реагує з відповідними речовинами відразу по всьому об'єму металу. При продуванні повітря, збагаченого киснем, процеси прискорюються.

[[Монооксид вуглецю]] CO, що утворюється при вигорянні вуглецю, пробулькуючи вгору, згоряє там, утворюючи над горловиною конвертора факел світлого полум'я, який в міру вигоряння вуглецю зменшується, а потім зовсім зникає, що і служить ознакою закінчення процесу.

Одержувана при цьому сталь містить значні кількості розчиненого монооксиду заліза FeO, який сильно знижує якість сталі. Тому перед розливною сталь треба обов'язково розкиснювати за допомогою різних розкисників&nbsp;— феросиліцію, феромангану або алюмінію:
* 2FeO + Si =2Fe + SiO<sub>2</sub>
* FeO + Mn = Fe + MnO
* 3FeO + 2Al = 3Fe + Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Монооксид мангана MnO як основний оксид реагує з SiO<sub>2</sub> і утворює силікат мангана MnSiO<sub>3</sub>, який переходить у шлак. Оксид алюмінію як нерозчинна при цих умовах речовина теж спливає наверх і переходить у шлак.
Незважаючи на простоту і велику продуктивність, бессемерівський спосіб тепер не досить поширений, оскільки він має ряд істотних недоліків. Так, чавун для бессемерівського способу повинен бути з найменшим вмістом фосфору і сірки, що далеко не завжди можливо. При цьому способі відбувається дуже велике вигоряння металу, і вихід сталі становить лише 90 % від маси чавуну, а також витрачається багато розкисників. Серйозним недоліком є неможливість регулювання хімічного складу сталі.

[[Бесемерівська сталь]] містить звичайно менше 0,2 % вуглецю і використовується як технічне залізо для виробництва дроту, болтів, дахового заліза тощо.

=== Томасівський спосіб === 
{{Main|Томасівський процес}}   
Томасівським способом переробляють чавун з великим вмістом фосфору (до 2 % і більше). Такий чавун називають [[Томасівський чавун|томасівським чавуном]]. Основна відмінність цього способу від бессемерівського полягає в тому, що футеровку конвертора роблять з оксидів [[оксид магнію|магнію]] і [[оксид кальцію|кальцію]] (які одержують з [[доломіт]]у MgCO<sub>3</sub> • CaCO<sub>3</sub>). Крім того, до чавуну додають ще до 15 % CaO. Внаслідок цього шлакоутворюючі речовини містять значний надлишок оксидів з основними властивостями.

У цих умовах фосфатний ангідрид P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>, який виникає при згорянні фосфору, взаємодіє з надлишком CaO з утворенням фосфату кальцію, що переходить у шлак:
* 4P + 5O<sub>2</sub> = 2P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
* P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 3CaO = Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>
Реакція горіння фосфору є одним з головних джерел тепла при цьому способі. При згорянні 1&nbsp;% фосфору температура конвертора піднімається на 150&nbsp;°C.

Сірка виділяється в шлак у вигляді нерозчинного в розплавленій сталі сульфіду кальцію CaS, який утворюється внаслідок взаємодії розчинного FeS з CaO за реакцією:
* FeS + CaO = FeO + CaS

Усі останні процеси відбуваються так само, як і при бессемерівському способі. Недоліки томасівського способу такі ж, як і бессемерівського. Томасівська сталь також маловуглецева і використовується як технічне залізо для виробництва дроту, дахового заліза тощо.

В СРСР томасівський спосіб застосовують для переробки фосфористого чавуну з керченського бурого залізняку. Одержуваний при цьому шлак містить до 20 % P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>. Його розмелюють і застосовують як фосфорне добриво на кислих ґрунтах.

=== Мартенівська піч === 
{{Main|Мартенівський спосіб одержання сталі}}   
Мартенівський спосіб відрізняється від конверторного тим, що випалювання надлишку вуглецю в чавуні відбувається за рахунок не лише кисню повітря, а й кисню оксидів заліза, які додаються у вигляді залізної руди та іржавого залізного брухту.

[[Файл:MartenivskaPich.svg|thumb|450px|Мартенівська піч]]

Мартенівська піч складається з плавильної ванни, перекритої склепінням з вогнетривкої цегли, і особливих камер регенераторів для попереднього підогріву повітря і горючого газу. Регенератори заповнені насадкою з вогнетривкої цегли. Коли перші два регенератори нагріваються пічними газами, горючий газ і повітря вдуваються в піч через розжарені третій і четвертий регенератор. Через деякий час, коли перші два регенератори нагріваються, потік газів спрямовують у протилежному напрямку і&nbsp;т.&nbsp;д.

Плавильні ванни потужних мартенівських печей мають довжину до 16 м, ширину до 6 м і висоту понад 1 м. Місткість таких ванн досягає 500 т сталі. В плавильну ванну завантажують залізний брухт і залізну руду. До шихти додають також вапняк як флюс. Температура печі підтримується при 1600—1650&nbsp;°C і вище.
Вигоряння вуглецю і домішок чавуну в перший період плавки відбувається головним чином за рахунок надлишку кисню в горючій суміші за тими ж реакціями, що і в конверторі, а коли
над розплавленим чавуном утвориться шар шлаку&nbsp;— за рахунок оксидів заліза
* 4Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 6Si = 8Fe + 6SiO<sub>2</sub>
* 2Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 6Mn = 4Fe + 6MnO
* Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 3C = 2Fe + 3CO ↑
* 5Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 2P = 10FeO + P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
* FeO + С = Fe + CO ↑
Внаслідок взаємодії основних і кислотних оксидів утворюються силікати і фосфати, які переходять у шлак. Сірка теж переходить у шлак у вигляді сульфіду кальцію:
* MnO + SiO<sub>2</sub> = MnSiO<sub>3</sub>
* 3CaO + P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> = Ca<sub>3</sub>(PO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>
* FeS + CaO = FeO + CaS
Мартенівські печі, як і конвертори, працюють періодично. Після розливки сталі піч знову завантажують шихтою і&nbsp;т.&nbsp;д. Процес переробки чавуну в сталь у мартенах відбувається відносно повільно протягом 6—7 годин. На відміну від конвертора в мартенах можна легко регулювати хімічний склад сталі, додаючи до чавуну залізний брухт і руду в тій чи іншій пропорції. Перед закінченням плавки нагрівання печі припиняють, зливають шлак, а потім додають розкисники. В мартенах можна одержувати і леговану сталь. Для цього в кінці плавки додають до сталі відповідні метали або сплави.

=== Електротермічний спосіб ===
[[Файл:Allegheny Ludlum steel furnace.jpg|thumb|200px|Електродугове виробництво сталі]]
{{докладніше|Електротермічний спосіб одержання сталі}}

Електротермічний спосіб має перед мартенівським і особливо конверторним цілий ряд переваг. Цей спосіб дозволяє одержувати сталь дуже високої якості і точно регулювати її хімічний склад. Доступ повітря в електропіч незначний, тому значно менше утворюється монооксиду заліза FeO, що забруднює сталь і знижує її властивості. Температура в електропечі&nbsp;— не нижче 2000&nbsp;°C. Це дозволяє проводити плавку сталі на сильно основних шлаках (які важко плавляться), при яких повніше видаляється фосфор і сірка. Крім того, завдяки дуже високій температурі в електропечах можна легувати сталь тугоплавкими металами&nbsp;— молібденом і вольфрамом. Але в електропечах витрачається дуже багато електроенергії&nbsp;— до 800&nbsp;кВт•год на 1&nbsp;т сталі. Тому цей спосіб застосовують лише для одержання високоякісної спецсталі.

Електропечі бувають різної місткості&nbsp;— від 0,5 до 180&nbsp;т. Футеровку печі роблять звичайно основною (з CaO і MgO). Склад шихти може бути різний. Інколи вона складається на 90 % із залізного брухту і на 10 % із чавуну, інколи у ній переважає чавун з добавками у певній пропорції залізної руди і залізного брухту. До шихти додають також вапняк або вапно як флюс. Хімічні процеси при виплавці сталі в електропечах ті ж самі, що і в мартенах.

== Класифікація ==
Сталі класифікують за різними ознаками:
* '''хімічним складом''':
** вуглецеві:
*** маловуглецеві (до 0,25% С);
*** середньовуглецеві (0,3...0,55% С);
*** високовуглецеві (0,6...0,85% С;)
** [[Легована сталь|леговані]] (залежно від того, які елементи введено до їхнього складу):
*** хромисті;
*** марганцевисті;
*** хроммарганцевисті;
*** хромнікелеві;
* '''якістю''' (''якість сталі'' залежить від металургійного процесу виробництва; якість визначається вмістом в сталі газів кисню, водню, азоту та шкідливих домішок сірки і фосфору):
** звичайної якості;
** якісні;
** високоякісні;
** особливо високоякісні.
* '''способом розкиснення''':
** спокійні;
** напівспокійні;
** киплячі (''кипляча сталь'' — не повністю розкиснена в печі. Виділення газів відбувається й при затвердінні виливка, тому в ньому утворюється велика кількість розосереджених газових бульбашок. Вони зникають при подальшій гарячій прокатці. Найдешевша.)
* '''призначенням''':
** [[Конструкційна сталь|конструкційні]];
** [[Інструментальна сталь|інструментальні]];
** особливих властивостей.

== Властивості сталі ==
=== Фізичні властивості ===
* [[густина]] ρ ≈ 7,86 г/см<sup>3</sup><ref>CRC Handbook of Chemistry and Physics, 83th ed.; s. '''12'''-204; CRC Press LLC: Boca Raton, 2003</ref>;
* коефіцієнт [[Теплове розширення#лінійне теплове розширення|лінійного теплового розширення]] α = 11...13·10<sup>−6</sup> K<sup>−1</sup>;
* [[коефіцієнт теплопровідності]] k = 58 Вт/(м·K);
* [[модуль Юнга]] E = 200...220 [[ГПа]];
* [[модуль зсуву]] G = 80 [[ГПа]];
* [[коефіцієнт Пуассона]] ν = 0,28...0,30;
* [[питомий опір]] (20[[°C]], 0,37-0,42% вуглецю) = 1,71·10<sup>−7</sup> Ом·м

=== Механічні і технологічні показники ===
Ці параметри характеризують можливості сталі до використання у промисловості.
* [[Границя пружності]]&nbsp;— визначає максимальне напруження після досягнення якого матеріал повертається до вихідних розмірів.
* [[Границя міцності]] (тимчасовий опір)&nbsp;— умовне механічне [[напруження]], що відповідає найбільшому зусиллю, що досягається в процесі деформування зразка матеріалу, досягнутому до поділу зразка на частини, котре відповідає максимуму на [[діаграма деформування|діаграмі деформування]] і позначається σ<sub>в</sub>.
* [[Границя текучості]]&nbsp;— визначається як напруження σ<sub>т</sub> в матеріалі, при якому він починає деформуватися пластично.
* [[Ударна в'язкість]]&nbsp;— здатність матеріалу поглинати [[механічна енергія|механічну енергію]] в процесі [[деформація|деформації]] і [[механіка руйнування|руйнування]] під дією ударного навантаження.
* [[Границя витривалості]]&nbsp;— максимальне за абсолютним значенням напруження циклу, за якого ще не відбувається руйнування матеріалу від [[втома матеріалу|втоми]] протягом заданої кількості циклів навантажування.
* [[Тривала міцність]]&nbsp;— властивість матеріалу протидіяти руйнуванню  при довгочасній дії статичного навантаження  та високої температури.
* [[Твердість]]&nbsp;— властивість матеріалу опиратися проникненню до нього іншого, твердішого тіла. Твердість сталі визначається вмістом у ній [[вуглець|вуглецю]] і, залежно від термічної обробки, може становити  96...600 [[Метод Брінелля|HB]].

=== Залежність властивостей від складу і структури ===
Властивості сталей залежать від їх складу і структури, які формуються присутністю та процентним вмістом наступних складових.

[[Вуглець|Карбон]]&nbsp;— складова, із збільшенням вмісту якої у сталі, збільшується її [[твердість]] і [[міцність]], при цьому [[пластичність]] зменшується.

[[Кремній]] і [[манган|марганець]] у межах (0,5...0,7 %) істотного впливу на властивість сталі не роблять.

[[Сірка]] є шкідливою домішкою, утворює з залізом хімічну сполуку FeS (сірчисте залізо). Сірчисте залізо у сталях утворює із [[залізо]]м [[евтектика|евтектику]] з температурою плавлення 1258 К, яка обумовлює [[червоноламкість]] матеріалу при обробці тиском з підігріванням. Вказана евтектика при термічній обробці розплавляється, у результаті чого між зернами втрачається зв'язок з утворенням тріщин. Крім цього, сірка зменшує [[пластичність]] і [[міцність]] сталі, стійкість до зношування та корозійну стійкість.

[[Фосфор]] надає сталі [[холодноламкість|холодноламкості]] ([[крихкість]] при понижених температурах). Це пояснюється тим, що фосфор спричиняє сильну внутрішньокристалічну [[ліквація|ліквацію]].

[[Ферит (залізо)|Ферит]]&nbsp;— залізо з об'ємноцентрованою кристалічною ґраткою і сплави на його основі є [[Фаза (металознавство)|фазою]] м'якою і [[пластичність|пластичною]].

[[Цементит]]&nbsp;— [[карбід]] [[залізо|заліза]], хімічна сполука з формулою Fe<sub>3</sub>C, навпаки, надає сталі [[Твердість|твердості]] та крихкості.

[[Перліт (металургія)|Перліт]]&nbsp;— [[евтектоїд]]на суміш двох фаз&nbsp;— [[Ферит (залізо)|фериту]] і [[цементит]]у, містить 1/8 цементиту і тому має підвищену міцність і твердість порівняно з феритом. Тому доевтектоїдні сталі набагато пластичніші, ніж заевтектоїдні.

Сталі містять до 2,14 % [[вуглець|карбону]]. Фундаментом науки про сталь, як сплаву заліза з вуглецем є [[діаграма стану сплавів залізо-вуглець]]&nbsp;— графічне відображення фазового стану сплавів заліза з вуглецем в залежності від їх хімічного складу і температури.

Для покращення механічних та інших характеристик сталей застосовують ''[[Легування (металургія)|легування]]''. Головна мета легування переважної більшості сталей&nbsp;— підвищення міцності за рахунок розчинення [[Легуючі елементи|легуючих елементів]] у [[Ферит (залізо)|ферит]] та [[аустеніт]]і, утворення [[карбід]]ів та збільшення прогартовуваності. Крім того, легуючі елементи можуть підвищувати стійкість проти корозії, [[теплостійкість]], [[жаростійкість]] (окалиностійкість), [[жароміцність]] та ін. Такі елементи як хром, марганець, молібден, вольфрам, ванадій, титан утворюють карбіди, а нікель, кремній, мідь, алюміній карбідів не утворюють. Марганець та нікель знижують критичні точки А<sub>1</sub> і А<sub>3</sub>, а решта&nbsp;— підвищують. Крім того, легуючі елементи зменшують критичну швидкість охолодження при [[Гартування|гартуванні]], що необхідно враховувати при призначенні режимів гартування (температури нагрівання та середовища для охолодження). При значній кількості легуючих елементів може суттєво змінитись структура, що приводить до утворення нових структурних класів в порівнянні з вуглецевими сталями.
{{Main|Легована сталь}}

== Термообробка сталі ==
=== Види термообробки ===
Сталь у вихідному стані досить [[Пластичність|пластична]], її можна обробляти шляхом деформування: [[кування|кувати]], [[вальцювання|вальцювати]], [[штампування|штампувати]]. Характерною особливістю сталі є її здатність суттєво змінювати свої [[Механічні властивості матеріалу|механічні властивості]] після [[Термічна обробка|термічної обробки]] сутність котрої полягає у зміні [[структура|структури]] сталі при нагріванні, витримці та охолодженні, відповідно до спеціального режиму. Розрізняють такі види термічної  обробки:  
* [[Відпалювання|відпал]];  
* [[Нормалізація (термічна обробка)|нормалізація]]; 
* [[Гартування|загартування]]; 
* [[Відпуск сталей|відпуск]].

Чим багатша сталь на вуглець, тим вона твердіша після термічної обробки. Сталь із вмістом вуглецю до 0,3 % (технічне залізо) практично загартовуванню не піддається.

{{Main|Термічна обробка}}

=== Вплив термообробки на твердість деяких сталей ===
{|class="wikitable sortable"
|-
!Марки сталі
![[Термічна обробка|Термообробка]]
![[Твердість]] (серцевина-поверхня)
|-
|35
|[[Нормалізація (термічна обробка)|Нормалізація]]
|163—192 [[Метод Брінелля|HB]]
|-
|40
|[[Гартування]]+[[Відпуск сталей|Високий відпуск]]
|192—228 HB
|-
|45
|Нормалізація
|179—207 HB
|-
|45
|Гартування+Високий відпуск
|235—262 HB
|-
|55
|Гартування+Високий відпуск
|212—248 HB
|-
|60
|Гартування+Високий відпуск
|217—255 HB
|-
|70
|Гартування+Високий відпуск
|229—269 HB
|-
|80
|Гартування+Високий відпуск
|269—302 HB
|-
|У9
|[[Відпалювання]]
|192 HB
|-
|У9
|Гартування
|50—58 [[HRC]]
|-
|У10
|Відпалювання
|197 HB
|-
|У10
|Гартування
|62—63 HRC
|-
|40Х
|Гартування+Високий відпуск
|235—262 HB
|-
|40Х
|Гартування+Високий відпуск+Гартування струмами високої частоти
|45-50 HRC; 269—302 HB
|-
|40ХН
|Гартування+Високий відпуск
|235—262 HB
|-
|40ХН
|Гартування+Високий відпуск+Гартування струмами високої частоти
|48-53 HRC; 269—302 HB
|-
|35ХМ
|Гартування+Високий відпуск
|235—262 HB
|-
|35ХМ
|Гартування+Високий відпуск+Гартування струмами високої частоти
|48-53 HRC; 269—302 HB
|-
|35Л
|Нормалізація
|163—207 HB
|-
|40Л
|Нормалізація
|147 HB
|-
|40ГЛ
|Гартування+Високий відпуск
|235—262 HB
|-
|45Л
|Гартування+Високий відпуск
|207—235 HB
|}

== Хіміко-термічна обробка сталей ==
[[Хіміко-термічна обробка]] сталей на додаток до змін у структурі сталі також приводить до зміни хімічного складу поверхневого шару шляхом додавання різних хімічних речовин до певної глибини поверхневого шару. Ці процедури вимагають використання контрольованих систем нагрівання та охолодження в спеціальних середовищах. Серед найпоширеніших цілей, що ставляться при  використанні цих технологій є підвищення твердості поверхні при високій в'язкості серцевини, зменшення сил тертя, підвищення стійкості до зношування, підвищення стійкості до втоми та покращення корозійної стійкості. До цих методів належать:
* [[Цементація сталі|Цементація]] (C) збільшує твердість поверхні м'якої сталі через збільшення концентрації вуглецю у поверхневих шарах. 
* [[Азотування]] (N) як і цементація збільшує поверхневу твердість та зносостійкість сталі.
* [[Ціанування]] і [[нітроцементація]] (N+C)&nbsp;— це процес одночасного насичення поверхні сталей вуглецем і азотом. При ціануванні використовують розплави солей, які мають в своєму складі групу NaCN, а при нітроцементації&nbsp;— суміш [[аміак]]у з газами, які мають в складі вуглець (СО,СН<sub>4</sub> та ін.). Після ціанування і нітроцементації проводять гартування і низьке відпускання.
* [[Сульфатування]] (S)&nbsp;— насичення поверхні сіркою, що покращує припрацювання тертьових поверхонь деталей, зменшується [[коефіцієнт тертя]].
* [[Дифузійна металізація]]&nbsp;— насичення поверхневого шару виробу різними металами. Дифузійна металізація проводиться для підвищення твердості, корозійної стійкості, жаростійкості, блиску і естетичного вигляду. Найпоширеніші види дифузійної металізації: [[алітування]], [[хромування]], [[борування]], [[берилізація]], [[титанування]].

== Призначення сталей ==
=== Призначення вуглецевих сталей звичайної якості ===
{|class="wikitable sortable"
|-
!Марки сталі
!Призначення
|-
|Ст0
|Невідповідальні будівельні конструкції, прокладки, [[шайба (деталь)|шайби]]
|-
|Ст1
|Малонавантажені деталі конструкцій: [[заклепка|заклепки]], шайби, [[шплінт]]и, прокладки, кожухи
|-
|Ст2
|Деталі металоконструкцій: рами, осі, валики, цементовані деталі
|-
|Ст3
|Рами, деталі, що піддаються цементації і ціануванню, від яких вимагається висока твердість поверхні при невисокій твердості серцевини, гаки кранів, кільця, циліндри, [[шатун]]и, кришки
|-
|Ст4
|[[Вал (техніка)|Вали]], осі, тяги, [[палець (техніка)|пальці]], [[болт]]и, [[Гайка|гайки]], деталі при невисоких вимогах до міцності
|-
|Ст5
|Вали, осі, [[зірочка (техніка)|зірочки]], кріпильні деталі, [[зубчасте колесо|зубчасті колеса]], [[шатун]]и, деталі при підвищених вимогах до міцності
|- 
|Ст6
|Вали, осі, бойки молотів, [[шпиндель|шпинделі]], [[муфта|муфти]] кулачкові і фрикційні, деталі з високою міцністю
|}

=== Призначення вуглецевих конструкційних якісних сталей ===

{|class="wikitable sortable"
|-
!Марки сталі
!Призначення
|-
|0,8; 10
|Деталі, що виготовляються холодним штампуванням та висаджуванням, трубки, прокладки, ковпачки, кріпильні деталі. Деталі, що підлягають цементації та ціануванню, що не вимагають високої міцності серцевини: втулки, валики, опори, копіри, зубчасті колеса, фрикційні диски
|-
|15; 20
|Малонавантажені деталі: валики, пальці, упори, копіри, осі, шестерні. Тонкі деталі, що працюють на стирання, важелі, траверси, вкладиші, болти, стяжки та ін.
|-
|30; 35
|Деталі, що зазнають невеликих напружень: осі, шпинделі, зірочки, тяги, траверси, важелі, диски, вали
|-
|40; 45
|Деталі, від яких вимагається підвищена міцність: колінчасті вали, шатуни, зубчасті вінці, розподільчі вали, маховики, зубчасті колеса, шпильки, храповики, плунжери, шпинделі, фрикційні диски, осі, муфти, зубчасті рейки та ін.
|-
|50; 55
|Зубчасті колеса, прокатні валики, [[шток]]и, бандажі, вали, ексцентрики, малонавантажені [[пружина|пружини]], ресори та ін.
|}

=== Призначення окремих видів легованих конструкційних сталей ===

{|class="wikitable sortable"
|-
!Марки сталі 
!Призначення
|-
|15Х; 20Х
|Деталі, переважно дрібні, що піддаються цементації і [[гартування|гартуванню]] і котрі працюють в умовах [[тертя]]: [[втулка|втулки]], пальці, зубчасті колеса, штовхачі, валики і т.і.
|-
|30Х
|Деталі, великого розміру, що піддаються гартуванню і відпуску і мають підвищену міцність у порівнянні із вуглецевими сталями: осі, валики, важелі, болти, гайки і т.п.
|-
|38ХА; 40Х
|Навантажені деталі, що піддаються гартуванню і відпуску: вали, осі, [[Колінчастий вал|колінчасті вали]], пальці, важелі , зубчасті колеса, відповідальні болти, [[шпилька|шпильки]]
|-
|45Х; 50Х
|Деталі, що працюють в умовах тертя без значних ударних навантажень: вали, осі, великі зубчасті колеса
|-
|15Г; 20Г; 25Г
|Деталі, що піддають цементації та ціануванню: кулачкові вали, зубчасті колеса, шарніри муфт, пальці, тяги
|-
|40Г; 45Г; 50Г
|Деталі, що зазнають зношення при великих навантаження: диски тертя, [[шліцьовий вал|шліцьові]], [[карданний вал|карданні]], [[кулачковий вал|розподільчі]], півосі, анкерні болти, шпильки і т.д.
|-
|18ХГСА
|Зварні конструкції
|-
|45ХН; 50ХН; 20ХН3А
|Крупні відповідальні деталі: колінчасті вали, шатуни, зубчасті колеса, болти, роторні деталі, циліндри низького тиску
|}

== Див. також ==
{{multicol}}
* [[Мартенівська сталь]]
* [[Бесемерівська сталь]]
* [[Вуглецева сталь]]
* [[Ливарна сталь]]
* [[Легована сталь]]
* [[Неіржавна сталь]] 
* [[Кортенова сталь]]
{{multicol-break}}
* [[Інструментальна сталь]] 
* [[Конструкційна сталь]] 
* [[Швидкорізальна сталь]]
* [[Бурова сталь]] 
* [[Автоматна сталь]]
* [[Зносостійкі сталі]]
{{multicol-end}}

== Примітки ==
{{reflist}}

== Джерела ==
{{commons|Steel}}
* ''Хільчевський В.&nbsp;В.''&nbsp;Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів: Навчальний посібник.&nbsp; К.: Либідь, 2002.&nbsp;— 328с. ISBN 966-06-0247-2
* ''Мовчан В. П., Бережний М.&nbsp;М.''&nbsp;Основи металургії.&nbsp;— Дніпропетровськ: Пороги, 2001.&nbsp;— 336 с.
* Основи металургійного виробництва металів і сплавів / [[Чернега Дмитро Федорович|Чернега Д. Ф.]], Богушевський В. С., Готвянський Ю. Я. та ін.; за ред. Д.&nbsp;Ф.&nbsp;Чернеги, Ю.&nbsp;Я.&nbsp;Готвянського.&nbsp;— К. : Вища школа, 2006.&nbsp;— 503 с.&nbsp;— ISBN 966-642-310-3
* ''Лахтин Ю.&nbsp;М.''&nbsp;Основы металловедения.&nbsp;— М.: Металлургия, 1988.&nbsp;— 320с.
* ''Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А.&nbsp;А''.&nbsp;Металлургия черных металлов&nbsp;— М.:Металлургия, 1986.&nbsp;— 360с.

[[Категорія:Сталь|*]]
[[Категорія:Сплави заліза]]
[[Категорія:Конструкційні матеріали]]
[[Категорія:Електропровідникові матеріали]]
[[Категорія:Скульптурні матеріали]]
[[Категорія:Покрівельні матеріали]]