Классификация сталей. 
Основы материаловедения: ювелирные изделия

В машиностроении, строительстве и промышленности применяются различные марки стали, отличающиеся как химическим составом, так и физико-механическими свойствами.

По химическому составу стали делятся на две группы:

• 1) углеродистые стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом (С < 2%) и содержащие в своем составе неизбежные примеси Si — 0,3%, Мп — 0,6%, S < 0,05% и Р < 0,05%;
• 2) легированные стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом (С < 2%) и содержащие кроме неизбежных примесей специально добавляемые легирующие компоненты: Cr, Ni, W, Си, Mn, Si и другие элементы.

Углеродистые стали. По области применения углеродистая сталь подразделяется на три основные группы: строительная, машиностроительная (конструкционная) и инструментальная. Эти стали для изготовления художественных изделий практически не используются. Для изготовления ювелирных изделий в основном применяются легированные стали.

Легированные стали. Легированная сталь — это железоуглеродистый сплав, который содержит в своем составе помимо углерода и обычных примесей (Si, Mn, S, Р) специально добавляемые легирующие элементы: хром, никель, медь, марганец, кремний, титан, вольфрам, ванадий и т. д. По количеству легирующих добавок стали делятся так: до 5% — низколегированные; от 5 до 10% — среднелегированные и > 10% — высоколегированные.

Легирование стали производится с целью повышения ее физикомеханических свойств. Например, в конструкционную сталь легирующие добавки вводятся для повышения ее прочности, ударной вязкости, коррозионной стойкости. В инструментальную сталь легирующие добавки вводятся для повышения ее твердости, сопротивляемости истиранию инструмента и повышению его красностойкости.

В зависимости от легирующего элемента, введенного в сталь, она называется хромистой, никелевой, марганцовистой и т. д., а при введении нескольких элементов — соответственно хромоникелевой, кремнемарганцовистой, марганцовованадиевой и т. д.

Каждой марке стали согласно ГОСТ присвоено обозначение, по которому легко определить ее химический состав.

Марки конструкционной легированной стали обозначаются по следующему принципу: в начале марки ставится двухзначное число, указывающее содержание в стали углерода в сотых долях процента, а за ним — буквы, условно обозначающие элементы, которыми легирована сталь: Г — марганец, С — кремний, Д — медь, X — хром, Ф — ванадий, П — фосфор, Н — никель, Р — бор, Б — ниобий, В — вольфрам, М — молибден, Ю — алюминий, Т — титан, А — азот.

Если содержание легирующего элемента больше 1,5%, то после соответствующей буквы ставится цифра, показывающая содержание легирующего элемента в процентах; если количество легирующего элемента меньше 1,5%, то цифра не ставится. Например: сталь 09Г2 (0,09% С, 2% Мп), сталь 17ГС (0,17% С, Мп < 1,5%, Si < 1,5%). сталь 10ХСНД (0,10% С, Cr, Si, Ni, Си — каждого элемента менее 1,5).

Буква А, обозначающая азот, ставится в середине марки стали: 16Г2АФД. Буква Ш в конце марки у этих сталей обозначает, что она особо высококачественная по своему составу, например ЗОХГСШ.

Марки инструментальной легированной стали обозначаются по принципу, принятому для конструкционных сталей, только в начале марки ставится одна цифра, указывающая содержание углерода в стали в десятых долях процента.

Сталь инструментальная легированная выпускается по ГОСТ 5950— 93 и имеет, например, следующие марки: сталь 9ХС (0,9% С, Сг и Si менее 1,5% каждого элемента), сталь 4Х2В5МФ (С = 0,4%, Сг = 2%, W = 5%, Мо и V менее 1,5% каждого элемента).

Если в начале марки цифра не ставится, это означает, что в стали содержится 1% углерода. Например, сталь ХВГ (1% С, Cr, W и Мп — менее 1,5% каждого элемента).

Для изготовления художественных изделий, включающих ювелирные (предметы для сервировки стола, письменные принадлежности, принадлежности для часов, сувениры, пряжки, застежки, украшения для обуви и пр.) чаще всего применяются коррозионностойкие нержавеющие стали. Антикоррозионными свойствами обладают специально легированные стали. Основными легирующими элементами, обеспечивающими коррозионную стойкость сталей, являются хром и никель.

Хром обладает высоким сопротивлением коррозии во многих окислительных средах (на воздухе, в воде, в азотной кислоте и др.). В этих средах в первые моменты окисления на поверхности хрома возникает очень тонкая (толщиной менее сотой доли микрометра), прозрачная и плотная пленка оксидов хрома, которая служит защитой от воздействия на хром внешней среды. Поэтому хром становится пассивным к внешней среде.

Свою способность легко пассивироваться хром передает при легировании железу и стали при условии, что он входит в состав твердого раствора на основе железа, и его концентрация в этом растворе превышает 12%. Такая сталь ведет себя в окислительной среде, как благородный металл, т. е. становится коррозионностойкой.

Коррозионностойкие стали бывают хромистыми, хромоникелевыми.