Физические (предел текучести, прочность, износостойкость и др.), химические, технологические характеристики стали в совокупности определяют качество сплава. Основным критерием качества является зависимость содержания вредных примесей и неметаллических составляющих в расплаве. Чем меньше их доля, тем выше будут показатели качества стального сплава.
Наиболее вредные химические вещества для стали:
Фосфор. Попадает вместе с рудой в расплав. Его наличие в составе повышает температурный режим, при котором сталь становится хрупкой. Удаление фосфора производят при выплавке, используя шлаки и флюсы.
Сера. Также попадает в расплав с рудой. При реакции химического элемента с железом образуется сульфид, который является компонентом эвтектики, температура плавления которой 988 градусов (явление красноломкости). Для устранения серы в сталь вводится марганец.
Газы (кислород, водород, азот). В расплав попадают из воздуха. При наличии кислорода и азота образуются оксиды и нитриты, вследствие чего сплав становится хрупким. Если же сталь содержит водород, могут возникать флокены (внутренние надрывы). Газы устраняются, когда выплавка стали производится в условиях вакуума и печах электрического типа.
В соответствии с ГОСТом, в зависимости от того, какую долю составляют примеси и газы в сплаве, бывают такие виды:
Обыкновенные. К ним относятся углеродистые сплавы конструкционного типа, стоимость которых самая низкая. У них нет особых свойств. Из такой стали делают конструкции, детали и механизмы, эксплуатация которых производится в стандартных условиях. Доля серы – до 0,06 %, фосфора – до 0,07 %.
Качественные. При их изготовлении требуется более тщательный контроль, чтобы количество примесей было минимальным, а механические характеристики выше, чем у обычных сплавов. Могут быть легированными и нелегированными. Применяются для ответственных деталей и механизмов, где особые свойства не требуются. Доля серы – до 0,04 %, фосфора – до 0,04 %.
Высококачественные. Это могут быть легированные и нелегированные, конструкционные и инструментальные сплавы, которые производятся в дуговых электрических печах путем электрошлакового переплава. Стали этого вида более чистые от примесей и газов, имеют особые характеристики. Из сплавов этой категории делают инструменты, детали и механизмы, которые могут использоваться в особых условиях. Доля серы – до 0,02 %, фосфора – до 0,03 %.
Также производятся стали, которые называют особо высококачественными. К ним относятся такие легированные сплавы, в составе которых максимум 0,15 % серы и 0,025 % фосфора. Для изготовления сырье поддается электрошлаковому или электродуговому переплаву. Стали имеют самые высокие эксплуатационные характеристики.