Метали і сплави, що обробляються в ковальських цехах, поділяються на чорні і кольорові. До чорних металів і сплавів відносять залізо, сталі і чавуни, до кольорових - алюміній, мідь, магній, цинк, титан і сплави перерахованих металів.

 Сталлю називають залізний сплав з вмістом вуглецю до 2%. Крім вуглецю в сталь можуть входити легуючі елементи (нікель, хром, вольфрам і ін), а також в невеликих кількостях - домішки (марганець, кремній, сірка, фосфор). Зазначені елементи надають саме різне вплив на властивості сталей. Одні з них покращують, інші погіршують якість сталі.

 Вуглець (С) робить сильний вплив на властивості сталі. Чим більше вуглецю, тим сталь міцніше і твердіше, але менше пластична і вище її гартована. Сталі з вмістом вуглецю понад 0,6% мають знижену теплопровідність, нагрівати і охолоджувати їх слід повільно, так як при швидкому нагріванні можливе утворення тріщин.

 Кремній (Si) і марганець (Mn) потрапляють в сталі при її виплавці, їх кількість становить 0,35 - 0,4 Si і 0,5 - 0,8 Mn. В таких кількостях ці елементи не роблять істотного впливу на властивості сталі. Кремній і марганець додають у сталь спеціально і тоді вони змінюють її властивості в широких межах. Так, збільшення вмісту кремнію до 2,5% підвищує пружність сталі, при більшому вмісті цього елемента (3,1 - 3,5%) вона стає жаростійкої. Марганець в сталі збільшує твердість, пружність і опір стиранню.Сталі з підвищеним вмістом Si і Mn мають знижену пластичність, зварюваність і теплопровідність. Вони, як і високовуглецеві сталі, «бояться» швидкого нагрівання.

 Сірка (S) і фосфор (Р) є шкідливими, вони надають стали крихкість (синеломкость і червоноламкість). Вміст сірки і фосфору в сталі не повинен перевищувати 0,05%, а в якісних і високоякісних сталей - до 0,025 - 0,005%.

Для отримання сталей з бажаними механічними і технологічними властивостями їх легують кремнієм, нікелем, хромом та іншими компонентами.

 Нікель (Ni) підвищує міцність, пластичність і в'язкість сталі. Ковкість нікелевих сталей хороша.

 Хром (Cr), збільшуючи міцність і твердість сталі, знижує її в'язкість і теплопровідність. Обробляють ці стали обережно, згідно із встановленими режимами.

 Вольфрам (W) і молібден (Мо) підвищують твердість, міцність і витривалість сталей при підвищених температурах. Знижена теплопровідність цих сталей вимагає повільного нагрівання і охолодження, ці сталі мають високий опір деформуванню.

 Молібден (Мо) надає сталі дрібнозернисту будову, підвищує міцність, в'язкість і пластичність, але знижує теплопровідність.

 Титан (Ti) перешкоджає зростанню зерна; підвищує міцність сталі і збільшує глибину загартованого шару.

 Бор (В) збільшує твердість, міцність і пружність сталі. Особливо цей елемент підвищує зносостійкість сталі, для чого його додають у сталь всього 0,003%.

Стали широко застосовують у промисловості, велика кількість марок їх задовольняє різні вимоги за технологічним і експлуатаційним властивостям. Сталі класифікують за такими головними ознаками: за способом виробництва, за хімічним складом, якістю та призначенням.

 За способом виробництва сталі підрозділяють на мартенівську, одержувану в мартенівських, печах, бессемеронскую і томасовскую, яку виплавляють в конвертерах, електросталь, одержувану в електродугових і високочастотних індукційних печах. В останні роки особливо високоякісні сталі отримують електрошлаковим переплавом сталі, попередньо отриманої в електродуговій печі.

 За хімічним складом класифікують в основному конструкційні сталі. Вони поділяються на вуглецеві і леговані. У вуглецевих сталях основним компонентом є вуглець, що визначає властивості стали, а інші компоненти (кремній, марганець і ін) не відіграють істотної ролі.Низьковуглецеві сталі містять до 0,25% вуглецю, середньовуглецеві - від 0,25 до 0,6% і високовуглецеві - від 0,6 до 2% вуглецю.

Легованими називають сталі, в яких крім вуглецю є легуючі. компоненти - хром, нікель, молібден, вольфрам, кремній та ін В низьколегованих сталях вміст легуючих компонентів не перевищує 2,5%, в середньолегованих їх міститься від 2,5 до 10%, у високолегованих - понад 10%.

 За якістю сталі поділяють на чотири групи: сталі звичайної якості, якісні, високоякісні та особовысококачественные.

Сталі звичайної якості, в свою чергу, поділяються на три підгрупи: А, Б і В.

Для сталей підгрупи А заводи гарантують лише певні показники механічних властивостей, але не гарантують їх хімічний склад. Стали підгрупи Б, навпаки, мають гарантований хімічний склад, а механічні властивості не гарантуються. Для сталей підгрупи В, гарантують механічні властивості і в деякій мірі хімічний склад. Сталі звичайної якості мають підвищений вміст шкідливих домішок - сірки і фосфору (0,055 - 0,07%) і неметалічних включень. Сталь звичайної якості виплавляється тільки вуглецева і призначається для маловідповідальних деталей.

Стали підгрупи А маркуються літерами Ст і цифрами від 0 до 6, що позначають певні значення показників механічних властивостей (табл. 1).
 

При маркування сталей групи Б крім літер Ст і цифри попереду ставлять літери М і Б, що позначають спосіб отримання (мартенівська, бессемеровская). Наприклад, МСтЗ означає мартенівську сталь звичайної якості групи 3 (табл. 2).

Як видно з таблиці, мартенівська сталь більш очищена від домішок сірки і фосфору. Якісні сталі позначають двома цифрами, що показують вміст вуглецю в сотих частках відсотка. Наприклад, сталь 45 містить 0,45% вуглецю. Якщо сталь додатково легована, то після перших двох цифр записують літери, що визначають легирующий елемент. Кількість легуючих елементів у відсотках записують після позначення елемента; а якщо його зміст менш 1%, то цифри не записують. Наприклад, сталь 12ХН3 містить 0,12% вуглецю, 1% хрому і ~3% нікелю.Для легуючих компонентів прийняті наступні позначення: марганець - Г, кремній, вольфрам, ванадій - Ф, алюміній - Ю, молібден - М, бор - Р.

Високоякісна сталь маркується, як і якісна, але в кінці марки ставиться літера А. Наприклад, сталь 12ХН3А. Ці сталі мають знижений вміст сірки і фосфору (до 0,030%).

Особовысококачественные стали отримують електрошлаковим або вакуумно-дуговим переплавом, вони містять найменшу кількість сірки та фосфору (до 0,015%), а також газів і неметалевих включень. З цих сталей виготовляють найбільш відповідальні деталі, вони дорожчі і позначають їх аналогічно високоякісних сталей, але замість букви А в кінці марки ставиться літера Ш.

 За призначенням розрізняють наступні класи сталей: машинобудівні або конструкційні, інструментальні, будівельні, машинобудівні спеціалізованого призначення, стали з особливими фізичними і хімічними властивостями. Класифікація за призначенням найбільш повно характеризує властивості застосовуваних сталей. У ковальському виробництві найбільший обсяг поковок виготовляють із сталей двох класів: машинобудівних (конструкційних) і інструментальних.

Машинобудівні (конструкційні) сталі поділяються на вуглецеві і леговані. Леговані сталі бувають однокомпонентні та багатокомпонентні.Наприклад, хромиста сталь - це сталь однокомпонентна; хромонікелева сталь - двокомпонентна; сталь хромоникелевольфрамованадиевая - сталь чотирьохкомпонентної.

В табл. 3 наведені дані по деяким машинобудівним (конструкційних) сталей.

Інструментальні сталі поділяються на вуглецеві і леговані. Сталі інструментальні вуглецеві містять від 0,6 до 1,3% вуглецю, 0,15 - 0,60% марганцю, 0,15 - 0,35% кремнію, сірки і фосфору 0,03 - 0,35%. Ці сталі позначаються літерою У, за якою слідує цифра, що позначає процентний вміст вуглецю. Наприклад, сталь У9 - сталь інструментальна з вмістом вуглецю 0,9%. У маркування високоякісної інструментальної сталі в кінці додають букву А.

Вуглецеві інструментальні сталі застосовують для виготовлення ковальського і ріжучого інструменту, а також для вимірювального інструменту, робочі частини яких повинні мати високу твердість і зносостійкість.

Інструментальні леговані сталі (ГОСТ 5950 - 73) мають високу твердість, добре працюють при ударних навантаженнях, а також не втрачають міцність і твердість при підвищених температурах. З цих сталей виготовляють штампи, деякі види ковальського інструменту, а також вимірювальний інструмент високої точності. Так, сталі У10, У11 застосовують для напилків; сталь Х12М - для вирубних штампів; сталь 5ХНМ йде на великі молотові штампи; сталь Х18МФ - для інструменту, стійкого проти корозії.

Нові сталі, не включені в ГОСТ і поставляються по ТУ (технічним умовам), позначаються літерами ЕП або ЕІ (завод «Електросталь»), ДІ (завод «Дніпроспецсталь») і ЗІ (Златоустівський завод). За вказаними літерами слід заводський номер сплаву. Наприклад, сталь ЭП212 по ТОЙ відповідає стали Х14Г14Н і виплавляється заводом «Електросталь».