Сталь (от нем. Stahl) — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержащий не менее 45% железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02% до 2,14%, причём содержанию от 0,6% до 2,14% соответствует высокоуглеродистая сталь. Углерод придаёт сплавам прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
Стали с очень высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор, амортизаторов, силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле, сильфонов, растяжек, подвесок.
Пружины, рессоры машин и упругие элементы приборов характеризуются многообразием форм, размеров, различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы, кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении — релаксационной стойкостью.
По назначению стали делятся на множество категорий, таких как конструкционные стали, коррозионно стойкие (нержавеющие) стали, инструментальные стали, жаропрочные стали, криогенные стали.
По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода — на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,3—0,55% С) и высокоуглеродистые (0,6—2% С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные — до 4% легирующих элементов, среднелегированные — до 11% легирующих элементов и высоколегированные — свыше 11% легирующих элементов.
Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
По структуре сталь разделяется на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную и перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.
Свариваемость сталей зависит от содержания в ней углерода и других легирующих элементов. По свариваемости их делят на хорошо сваривающиеся, удовлетворительно сваривающиеся, ограниченно сваривающиеся и плохо сваривающиеся.
Перед проведением сварки высокоуглеродистых сталей проводится предварительный подогрев изделий до 600-650 °C и последующая их термообработка. Основные способы сварки этих сталей: стыковая, контактная, газовая и электродуговая. Сварка производится с применением флюса. Сварочный пруток выбирается с составом, подобным основному металлу или из малоуглеродистой стали.
Аустенитные стали хорошо свариваются контактной сваркой на пониженных плотностях тока.
Одна из основных трудностей при сварке сталей — предупреждение образования в швах и околошовной зоне горячих трещин. Металлу сварных швов этих сталей свойственны ячеисто-дендритные формы кристаллов. Это приводит к образованию больших столбчатых кристаллов и обогащению междендритных участков примесями. Для предупреждения образования применяют специальные методы.
Разнородными считаются стали, отличающиеся атомно-кристаллическим строением или принадлежащие к разным структурным классам (перлитные, ферритные, аустенитные), стали с однотипной решеткой, принадлежащие к различным группам по степени легирования (низколегированные, легированные, высоколегированные).
При выборе режимов сварки разнородных сталей применяют высококонцентрированные источники тепла — электронный луч, лазер, плазма, проводят разделку, выбирают режимы сварки с минимальной глубиной проплавления металла; при дуговой сварке в защитных газах должно быть интенсивное перемешивание металла ванны.
Разработана технология сварки перлитной и аустенитной стали, при которой проводится предварительная наплавка на перлитную сталь аустенитного слоя, проводится предварительный подогрев с последующим отпуском для устранения закалки. Потом детали из перлитной стали с наплавленными кромками свариваются с аустенитной сталью. Выбирается режим сварки, оптимальный для последней аустенитной стали.
Для всех методов сварки разнородных сталей важно содержание водорода в сварочном шве, так как водород вызывает пористость швов и способствует развитию зародышей холодных трещин в закаленных зонах. Поэтому для сварки разнородных надо применять низководородистые электроды с покрытием, а также флюсы на фтористо-кальциевой основе.
Сварка стали от 800 рублей за 1 метр шва.
(АргонАвто г.Чебоксары, тел. 36-46-97)