Стали перлитного класса содержат мало легирующих примесей.
Стали мартенситного класса закаливаются на мартенсит при охлаждении на воздухе. В основном, это среднелегированные стали.
Стали аустенитного класса после закалки имеют аустенитную структуру. Это высоколегированные, коррозионностойкие, жаропрочные и жаростойкие стали с высоким содержанием хрома, марганца или титана.
По назначению стали делят на стали обыкновенного качества, качественные конструкционные и стали с особыми свойствами (теплоустойчивые, жаростойкие, жаропрочные, коррозионностойкие и т.д).
Стали имеют следующее обозначение:
1) углеродистые обыкновенного качества – стали этой группы обозначаются буквами Ст и цифрами 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, буква Г указывает на повышенное содержание марганца в стали. В обозначении стали последовательно указываются марка стали (Ст0 – Ст6), степень раскисления (кп, пс, сп) и категория требований (2-5), например Ст3сп3. Чем больше число в обозначении марки, тем больше содержание углерода и, следовательно, выше прочность и ниже пластичность стали;
2) качественные, углеродистые конструкционные – обозначают двумя цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента, например 20 (для обозначения котельных марок в конце ставится буква К, например 20К);
3) легированные – обозначают комплексом цифр и букв, причем первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, затем последовательно идут буквы, означающие наличие в стали того или иного легирующего элемента, за каждой из букв одной или двумя цифрами указывается примерное содержание данного элемента в процентах (отсутствие цифр означает, что содержание данного элемента не превышает 1,5 %, за исключением молибдена и ванадия, содержание которых в большинстве сталей составляет 0,1 - 0,3%).
Буквенные обозначения в марках стали: Г – марганец, С – кремний, Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, Ф – ванадий, Т – титан, Д – медь, Ю – алюминий. Б – ниобий, Р – бор, Ч – редкоземельные металлы (скандий, иттрий, лантан и лантаноиды), Е – селен, К – кобальт, П – фосфор, Ц – цирконий, А – азот (в конце обозначения не ставится). Наличие в конце обозначения буквы А означает высококачественную сталь.
Особо высококачественные стали имеют в конце букву Ш.
Углеродистые стали в зависимости от степени раскисления и характера затвердевания металла разделяют на спокойные, полуспокойные и кипящие стали. При маркировке кипящую, полуспокойную и спокойную стали обозначают символами "кп", "пс" и "сп".
Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода, находящегося в виде оксида FeO (традиционное название - закись железа) и способствующего хрупкому разрушению при горячей деформации.
Кипящие стали раскисляют только марганцем (неполное раскисление). Поэтому в этих сталях содержится повышенное количество закиси железа, которая при затвердевании металла частично взаимодействует с углеродом, образуя пузырьки CO. Всплывая в верхнюю часть слитка и удаляясь из жидкого металла с увеличением объема, пузыри CO создают впечатление кипения стали, что и обусловило ее название. Спокойные стали раскисляют марганцем, кремнием и алюминием (полное раскисление). Эти стали содержат минимальное количество закиси железа и затвердевают "спокойно" без газовыделения. Полуспокойные стали представляют стали промежуточного типа.
В верхней части слитка спокойной стали образуется усадочная раковина и околоусадочная рыхлость, удаляемые при прокатке обрезкой или обрубкой. В слитке кипящей стали за счет большого количества газовых пузырей, компенсирующих уменьшение объема металла при его застывании, усадочная раковина отсутствует.
В зависимости от нормируемых механических свойств сталь изготовляют по категориям 2-22, указанным в таблице 2.2. Чем выше категория стали, тем больше число нормируемых характеристик либо выше показатели, которым они должны соответствовать, и, следовательно, выше качество стали.
2.5. Цветные металлы и сплавы
Цветные металлы и сплавы нашли широкое применение при изготовлении химического оборудования благодаря таким свойствам, как высокая коррозионная стойкость в различных средах, хорошая теплопроводность, высокие литейные свойства, пластичность, незначительное снижение ударной вязкости при отрицательных температурах.
Медь обладает наивысшей после серебра электропроводностью и теплопроводностью, устойчива к атмосферной коррозии.
В химическом машиностроении медь используют как хороший теплопроводный материал, а также как материал для прокладок. Используют и сплавы меди с другими металлами: латуни – сплавы меди с цинком; бронзы – сплавы меди с оловом, кремнием, марганцем, алюминием, бериллием. Латуни представляют собой двойные или многокомпонентные медные сплавы, где цинк является основным легирующим элементом. По сравнению с медью, они обладают более высокой прочностью, коррозионной стойкостью, упругостью, технологичностью. В многокомпонентных (специальных) латунях, кроме цинка, содержатся другие легирующие элементы, такие как алюминий, железо, марганец, олово, свинец, кремний, мышьяк. Бронзами называют сплавы меди, в которых в которых цинк не является основным легирующим элементом. Бронзы делят на оловянные, в которых основным легирующим элементом является олово, и безоловянные, не содержащие олово в качестве легирующего элемента.
Таблица 2.2 – Нормируемые характеристики в зависимости от категории стали
| Нормируемая характеристика | Категория | ||||||||||||||||||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 1 0 | 1 1 | 1 2 | 1 3 | 1 4 | 1 5 | 1 6 | 1 7 | 1 8 | 1 9 | 2 0 | 2 1 | 2 2 | |
| Химический состав | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Механические свойства при растяжении и изгибе в холодном состоянии | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
| Ударная вязкость KCU при температуре +20°С | + | + | |||||||||||||||||||
| Ударная вязкость KCU после механического старения при температуре +20°С | + | + | + | + | + | + | + | + | |||||||||||||
| Ударная вязкость KCU при: | |||||||||||||||||||||
| –20°С | + | + | |||||||||||||||||||
| –40°С | + | + | |||||||||||||||||||
| –50°С | + | + | |||||||||||||||||||
| –60°С | + | + | |||||||||||||||||||
| –70°С | + | + | |||||||||||||||||||
| Предел текучести про повышенной температуре | + | + | |||||||||||||||||||
| Предел текучести про повышенной температуре, ударная вязкость KCU при одной из минусовых температур и после механического старения | + | ||||||||||||||||||||
| Ударная вязкость KCU при: | |||||||||||||||||||||
| +20°С | + | ||||||||||||||||||||
| 0°С | + | ||||||||||||||||||||
| –20°С | + | ||||||||||||||||||||
| –20°С | + | ||||||||||||||||||||
Никель имеет высокую коррозионную стойкость во многих средах и широко применяется в аппаратах органического синтеза, в фармацевтической и пищевой промышленности, где требуется высокая чистота продукта. Из-за дефицитности никеля его применяют для облицовки внутренней поверхности аппаратов. Кроме чистого никеля находят применение его сплавы с медью (монель) и молибденом (хастеллой). Эти сплавы более устойчивы в агрессивных средах, особенно в растворах кислот, чем чистый никель.