Что такое сталь определение

Сталь

что такое сталь определение

Сталь (польск. stal, от нем. Stahl) — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом и другими элементами, содержание углерода в котором не превышает 2,14%.  

Углерод обеспечивает сплавам железа прочность и твёрдость, снижая при этом пластичность и вязкость. Как и чугун, сталь содержит примеси кремния, марганца, серы и фосфора. Основным отличием стали от чугуна является уменьшенное содержание углерода и примесей. 

Сталь получают в процессе переплавки металлолома или из передельного чугуна. Для получения стали, из чугуна удаляется излишний углерод и снижается количество входящих в него примесей. 

Классификация

По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные. 

В состав углеродистой стали входит углерод и некоторое количество постоянных примесей (Si, Mn, S, Р), попадающих в нее при выплавке. Главным элементом, определяющим свойства углеродистой стали, является углерод. Он повышает твердость, упругость, прочность, уменьшает пластичность и сопротивление ударным нагрузкам. 

Кремний и марганец в небольшом количестве особого влияния на свойства стали не оказывают. Сера и фосфор считаются вредными примесями. Сера вызывает красноломкость, хрупкость при высоких температурах, уменьшает коррозионную стойкость. Фосфор увеличивает хрупкость и хладноломкость стали, т. е. хрупкость при обычных температурах. Однако в определенных дозах они необходимы для получения специальных свойств стали. 

Углеродистая сталь, в свою очередь, подразделяется по назначению и качеству. По назначению она делится на конструкционную и инструментальную. 

Конструкционная углеродистая сталь содержит до 0,6% углерода (как исключение допускается содержание углерода до 0,85%). По качеству конструкционная углеродистая сталь делится на сталь обыкновенного качества и качественную. 

Инструментальная углеродистая сталь содержит углерода 0,7% и более. Она отличается твердостью и прочностью. В легированной стали наряду с обычными примесями имеются один или несколько специальных элементов, улучшающих ее свойства: хром, вольфрам, молебден и др., а также кремний и марганец в сравнительно большом количестве. 

Легирующие элементы оказывают разностороннее влияние на свойства стали,— например, хром повышает твердость и коррозионную стойкость; вольфрам увеличивает твердость и красностойкость; молибден увеличивает красностойкость, прочность и сопротивление окислению при высоких температурах; марганец при содержании свыше 1 % увеличивает твердость, износостойкость, стойкость против ударных нагрузок. 

По назначению легированная сталь делится на три группы: конструкционную, инструментальную и сталь с особыми физическими и химическими свойствами. 

К сталям с особыми физическими свойствами относятся: магнитная и немагнитная стали, сталь, обладающая высоким электрическим сопротивлением, и сталь с особыми тепловыми свойствами. 

Стали и сплавы с особыми химическими свойствами — коррозионностойкие, нержавеющие, жаростойкие и жаропрочные. 

Принципы маркировки сталей в России

В России принята буквенно-цифровая система маркировки легированных сталей. Каждая марка стали содержит определенное сочетание букв и цифр. Легирующие элементы обозначаются буквами русского алфавита: 

Х —хром, 

Н —никель, 

В —вольфрам, 

М —молибден,  

Ф —ванадий, 

Т—титан, 

Ю —алюминий, 

Д —медь, 

Г —марганец, 

С —кремний, 

К —кобальт, 

Ц —цирконий, 

Р —бор, 

Ц —ниобий. 

Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце марки —то, что сталь высококачественная. 

Для конструкционных марок стали первые две цифры показывают содержание углерода в сотых долях процента. Если содержание легирующего элемента больше 1%, то после буквы указывается его среднее значение в целых процентах. 

Применение

Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей промышленности. 

Стали с 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.

Процесс производства стали

Суть процесса переработки чугуна на сталь состоит в уменьшении до нужной концентрации содержания углерода и вредных примесей — фосфора и серы, которые делают сталь хрупкой и ломкой. 

В зависимости от способа окисления углерода существуют различные способы переработки чугуна на сталь: конверторный, мартеновский и электротермический. 

Мартеновский способ выплавки стали, достаточно энергозатратный и экологически вредный. Таким образом, сейчас  во всем мире, подавляющее большинство стальной продукции производится конвертерным способом. 

Кислородно-конверторный способ получения стали

По этому способу окисления избыток углерода и других примесей чугуна окисляют в присутствии кислородом воздуха, который продувают сквозь расплавленный чугун под давлением в специальных печах — конверторах. 

Конвертер представляет собой грушевидную стальную печь, футерованную внутри огнеупорным кирпичом. Он может поворачиваться вокруг своей оси (Футеровка — специальная отделка для обеспечения защиты поверхностей от возможных механических или физических повреждений). 

Емкость конвертора 50—60 т. Материалом его футеровки служит либо динас (в состав которого входят главным образом SiO2    (оксид кремния), имеющий кислотные свойства), либо доломитная масса (смесь CaO и MgO (жаростойкий цемент)). В зависимости от материала футеровки печи конверторный способ разделяют на два вида: бессемеровский и томасовский.

Бессемеровский способ

Бессемеровским способом перерабатывают чугуны, содержащие мало фосфора и серы и богатые кремнием (не менее 2%).При этом способе  фосфор полностью переходит из чугуна в сталь. Поэтому фосфористые чугуны перерабатывать в сталь этим способом нельзя. 

Все процессы в конверторе идут быстро — в течение 10—20 минут, так как кислород воздуха, продуваемый через чугун, реагирует с соответствующими веществами сразу по всему объёму металла. 

Бессемеровская сталь содержит обычно менее 0,2% углерода и используется как техническое железо для производства проволоки, болтов, кровельного железа и т. п. 

Томасовский способ

Томасовским способом перерабатывают чугун с большим содержанием фосфора (до 2 % и более). Основное отличие этого способа от бессемеровского заключается в том, что футеровку конвертера делают из оксидов магния и кальция. 

Томасовская сталь также малоуглеродная и используется как техническое железо для производства проволоки, кровельного железа и т. п. 

Мартеновская печь

Мартеновский способ отличается от конверторного тем, что выжигание избытка углерода в чугуне происходит не только за счет кислорода воздуха, но и кислорода оксидов железа, которые добавляются в виде железной руды и ржавого железного лома. 

Мартеновская печь состоит из плавильной ванны, перекрытой сводом из огнеупорного кирпича, и особых камер регенераторов для предварительного подогрева воздуха и горючего газа. Вместимость таких ванн достигает 500 т стали. В плавильную ванну загружают железный лом и железную руду. Температура печи поддерживается при 1600—1650 °C 

Процесс переработки чугуна в сталь в мартенах происходит относительно медленно — в течение 6-7 часов. В отличие от конвертора, в мартенах можно легко регулировать химический состав стали, добавляя к чугуну железный лом и руду в той или иной пропорции. В мартенах можно получать и легированную сталь. Для этого в конце плавки добавляют к стали соответствующие металлы или сплавы. 

Электротермический способ

Электротермический способ имеет перед мартеновским и особенно конверторным целый ряд преимуществ. Этот способ позволяет получать сталь очень высокого качества и точно регулировать её химический состав. Доступ воздуха в электропечь незначительный, поэтому значительно меньше образуется монооксида железа FeO, загрязняющего сталь и ухудшающего её свойства. 

Температура в электропечи — не ниже 2000 °C. Но в электропечах расходуется очень много электроэнергии. Поэтому этот способ применяют только для получения высококачественной спецстали.

ведущих мировых производителей стали 

Рост мирового производства стали по итогам 2012 г. составил 1,2 % по сравнению с 2011 г, лишь немногие компании нарастили объемы выплавки. 

По данным SBB, первое место в мировом рейтинге заняла транснациональная корпорация «ArcelorMittal», которая в 2012 г. произвела 88,2 млн т стали (снижение производства по сравнению с 2011 г. составило 4,0 %, впервые с 2009 г.). 

В двадцатку крупнейших компаний-производителей стали в 2012 г. вошла одна российская компания — Evraz — 20 место с производством 15,9 млн т (19 позиция в 2011 г.), две японские компании «Nippon Steel» и «JFE Steel». Слияние «Nippon Steel» с «Sumitomo Metal Industries» обеспечило объединенной компании третью позицию в 2012 г.; сама компания «Nippon Steel» в 2011 г. была седьмой. 

Источник: https://www.lsst.ru/article/stal/

Что такое сталь?

что такое сталь определение
>> Статьи >> Что такое сталь?

Как известно, сталь представляет собой сплав, в основном состоящий из железа и углерода. Благодаря присутствию последнего, в отличие от чистого железа, сталь приобретает более высокие прочностные характеристики, при этом материал теряет пластичность (ковкость).

Свойства стали, как правило, зависят от ее химического состава, прежде всего углерода, содержание которого может варьироваться в зависимости от сорта стали от 0,2 до 2,14%. С увеличением доли углерода сталь становится более прочной, но и более хрупкой. Сплав железа с углеродом в количестве свыше 2,14% уже является чугуном.

Хотя углерод является основным связующим (легирующим) материалом в стали, для этой цели также могут быть использованы некоторые другие элементы, такие как вольфрам, хром, никель,  марганец, титан молибден и другие.

Различные типы и количества легирующих элементов использованы определения твердости, пластичности и прочности стали.

Легирующий элемент отвечает за поддержание структуры кристаллической решетки стали путем предотвращения перемещению атомов железа. Таким образом, он действует для стали в качестве затвердителя.

Плотность стали в зависимости от добавленных в нее компонентов варьируется в диапазоне от 7750 и 8050 кг/м3.

Еще одним способом изменения механических свойств стали является ее термическая обработка. Этот процесс влияет на пластичность, твердость, электрические и теплопроводные свойств стали.

Для чего используется сталь?

Существуют различные виды стали, такие как углеродистая сталь, мягкая сталь, нержавеющая сталь, оцинкованная сталь и другие, которые в основном используется для строительства. Здания, стадионы, железнодорожные пути, мосты и тому подобное.

Кроме того, сталь используется практически во всех отраслях промышленности, производстве транспортных средств, судов, самолетов и так  далее.

Большинство ежедневно используемых нами предметов быта также изготовлено из стали, например посуда, бытовая техника. В наше время сталь используют также для изготовления мебели, она является неотъемлемой частью стиля Hi Tech.

Для чего нужны нержавеющие и оцинкованные стали?

Несмотря на все преимущества стали, такие как твердость, долговечность, тепло и электропроводность, от железа она унаследовала один основной недостаток – подверженность коррозии – ее способность окисляться.

Путем долгих исследований и испытаний человечество получило стали, способные успешно бороться с коррозией нержавеющую и оцинкованную сталь.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь в отличие от других стальных сплавов, практически не подвержена коррозии или ржавчине. При этом она имеет все основные свойства стали – прочность, износостойкость, пластичность.

По составу нержавеющая сталь отличается от углеродистой стали количеством присутствующего в ней хрома. Она содержит как минимум 10,5-11% хрома.

Поэтому на поверхности нержавеющей стали, образуется слой оксида хрома, который является инертным. Это является основной причиной антикоррозионных свойств нержавеющей стали.

Благодаря этому, нержавеющая сталь используется в случаях контакта поверхности металла с водой или агрессивными средами.

Оцинкованная сталь

Оцинкованная сталь это та же углеродистая сталь с нанесенным покрытием, предохраняющим металл от коррозии. Как можно догадаться в качестве покрытия оцинкованной стали используется материал с высокими антикоррозионными свойствами — цинк.

Технологический процесс нанесения цинка на углеродистую сталь называется цинкованием или гальванизация.

 Существует два способа нанесения цинкового покрытия – погружение в расплавленный цинк и метод электролиза, выделение цинка на поверхности стали из солей цинка под воздействием электрического тока.

Более подробно подробную информацию читайте в статье «Различие между нержавеющей и оцинкованной сталью».

Источник: http://sdlc.ru/product/stali/article/chto_takoye_stal/

Сталь: железо + углерод +

что такое сталь определение

«Бытовое» определение стали звучит примерно так: «Твердый и прочный металл на основе железа с легированием небольшим количеством углерода, а также часто другими металлами, такими  как никель, хром, марганец».  Хотя и нельзя сказать, что это определение полностью неправильное, но оно вряд ли адекватно отражает понятие «сталь».

Более точное определение стали может быть таким: «Сплав на основе железа, хорошо деформируемый в определенном интервале температур и содержащий углерод, и часто другие легирующие элементы. В углеродистых и низколегированных сталях максимальное содержание углерода около 2 %, в высоколегированных сталях – до 2,5 %. Разделительная линия между низколегированными и высоколегированными сталями обычно проходит по 5 % металлических легирующих элементов.  

Три фазы стали – феррит, цементит и аустенит

В принципе, все стали являются смесями, а точнее, сплавами железа и углерода. Однако даже самые обычные стали, так называемые стали общего назначения, имеют небольшие, но контролируемые количества марганца и кремния, а также малое и обычно неизбежное количество фосфора и серы. углерода в сталях общего назначения обычно составляет от 0,05 до 1,0 %. 

Механизм легирования железа углеродом отличается от других систем сплавов тем, что является двухступенчатым. На первом этапе железо соединяется с 6,67 % углерода, образуя карбид железа, который чаще называют цементитом. Поэтому при комнатной температуре обычная сталь содержит смесь цементита и феррита. Оба они являются фазами.

Фазой называют физически гомогенный и выделенную  часть материальной системы. Когда сталь нагревают до 725 ºС цементит цементит растворяется в железе и образуется новая фаза – аустенит. Заметим, что не надо путать «фазы стали» и «структуры стали».

Любая сталь может иметь только три фазы, тогда как может быть несколько структур, а также их смесей.        

Классификация сталей

Невозможно определить точное число составов сталей, которые существует в настоящее время. Их насчитается, по крайней мере, за тысячу.  Жесткой классификации сталей не существует. Однако чаще всего стали разбивают на пять групп, что вполне устраивает большинство специалистов, которые работаю со сталью.

К этим пяти классам относятся:

углеродистые стали;легированные стали, иногда их называют низколегированными сталями;нержавеющие стали – стандарты называют их «коррозионно-стойкими»;инструментальные стали;

специальные стали,

К специальным сталям относят стали со специальными свойствами, которые нужны для применения их в специфических условиях работы. Кроме того, это могут быть стали, которые очень похожи на стали из первых четырех групп, но все таки настолько отличаются от них, что требуют отдельного обозначения сплава.   

Почему сталь главная?

Было бы несправедливо заявлять, что какой-то один металл является более важным, чем другой. Например, без алюминия и титана не было бы современных самолетов и космических кораблей.

Сталь, тем не менее, значительно более широко применяется, чем любой другой металл. Обычно бытует мнение, что причина доминирования стали заключается в избытке железной руды, а также легкости, с которой железо можно извлекать из руды. И то, и другое ошибочно. Железо не является самым распространенным элементом. Извлекать его из руды не так-то просто, а вот, медь, например, в некоторых районах мира встречается в почти чистом виде. 

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как расточить кулачки токарного патрона

Сталь является таким важным материалом благодаря ее невероятной гибкости в ее обработке и применении. Эту гибкость ей дает разнообразие вариантов ее структуры и методов деформационной и термической обработки для их достижения.

Широкие возможности для применения стали дают два ее важных металлургических феномена:

1) железо является аллотропическим элементом, то есть может существовать в более чем одной кристаллических форм;
2) размер атом углерода составляет только 1/30 от размера атома железа.

Железо – основа стали

Все чистые металлы, а также сплавы имеют индивидуальные фазовые диаграммы, которые чаще называют диаграммами состояния. Как правило, по горизонтальной оси откладывают процентное содержание в сплаве легирующего элемента. Температуру откладывают по вертикали. Диаграмма чистого железа является прямой линией. При охлаждении чистого железа оно изменяется от одной фазы в другую при постоянной температуре.   

Чистое железо затвердевает при 1538 ºС с образованием кристаллической структуры, которая называют ферритом или дельта-железом. Эта фаза имеет объемноцентрированную кубическую атомную решетку . При дальнейшем охлаждении с достижением температуры 1395 ºС атомы перестраиваются в 14-ти атомную решетку, которая называется гамма-железо.

При продолжении охлаждения ниже температуры 910 °С структура железа возвращается 9-ти атомной решетке или альфа-железу. Изменение в точке 770 °С просто обозначает изменение от немагнитного железа к магнитному и не является сменой фаз.

Все поле ниже 910 °С является ферритом вплоть до комнатной температуры и ниже.

Феррит, который образуется выше аустенита, часто называют «дельта-феррит», а то феррит, которые образуется ниже точки А3 – альфа-феррит, хотя структурно оба они совершенно одинаковые.

Механизм аллотропии является наиважнейшим свойством железа, которое и обеспечивает ему разнообразие его структуры и гибкость термической обработки сталей.

  • Метастабильная диаграмма состояния железо-углерод
  • Превращение аустенита

Источник: https://steel-guide.ru/metallografiya-stali/stal-zhelezo-uglerod.html

Сталь — это самый распространенный сплав в промышленности :

Долговечность и надежность механизмов зависят от материала, из которого они были изготовлены, то есть от совокупности всех его свойств и особенностей, которые и определяют эксплуатационные характеристики. На сегодняшний день большинство узлов и деталей машин производят из различных марок сталей. Рассмотрим этот материал более подробно.

Что такое сталь

Сталь – это сплав двух химических элементов: железа (Fe) и углерода (С), причем содержание последнего не должно превышать 2%. Если углерода больше, то этот сплав относится к чугунам.

Но сталь – это не только химически чистое соединение двух элементов, она содержит как вредные примеси, например серу и фосфор, так и специальные добавки, которые придают нужные свойства материалу – повышают прочность, улучшают обрабатываемость, пластичность и т. д.

Если в сплаве углерода менее 0,025% и содержится незначительное количество примесей, то его считают техническим железом. Этот материал отличается от сталей по всем показателям, он обладает высокими магнитными характеристиками, и его используют в качестве для изготовления электротехнических элементов. Чистого железа в природе не существует, получить его даже в лабораторных условиях очень сложно.

Несмотря на то что углерода в процентном отношении содержится совсем немного, он оказывает значительное влияние на механические и технические свойства материала.

Увеличение этого вещества приводит к увеличению твердости, растет прочность, но при этом резко снижается пластичность.

И, как следствие, меняются технологические характеристики: с ростом углерода снижаются литейные свойства, ухудшается обрабатываемость резанием. При этом низкоуглеродистые стали также плохо обрабатываются резанием.

Получение стали. Металловедение

Сталь – это самый распространенный сплав на планете. Получают ее промышленным способом из чугуна, из которого под влиянием высоких температур выжигают избыток углерода и другие примеси.

Стали в основном получают двумя способами: плавление в мартеновских печах и плавление электропечах. Материал, изготовленный в электропечи, называется электросталь. Она получается более чистой по составу.

Кроме того, существует множество специальных процессов для получения сплавов с особыми свойствами, например электродуговая плавка в вакууме или электронно-лучевая плавка.

Более подробно о сталях и других сплавах можно узнать при изучении такой науки, как металловедение. Она считается одним из разделов физики и охватывает не только сведения о марках стали и их составе, но и содержит сведения о структуре и свойстве материалов на атомарном и структурном уровне.

Студенты профильных ВУЗов проходят специальный курс «Промышленные стали», где подробно разбирают сплавы специального назначения: строительные, улучшаемые, цементируемые, для режущих и измерительных инструментов, магнитные, рессорно-пружинные, жаростойкие, стали для конструкций в холодном климате и т. д.

Классификация сталей по качеству

Все стали по качеству подразделяют на:

— сталь обыкновенного качества;

— качественная;

— сталь повышенного качества;

— высококачественная.

Качество стали напрямую зависит от процента содержания вредных примесей (состав) и соответствия заявленным механическим и технологическим характеристикам. В промышленности используются все виды, но по разным направлениям: стали обыкновенного качества – для неответственных деталей, стали повышенного качества и высококачественные – в конструкциях, к которым предъявляются особые требования.

Стали по ГОСТ: классификация

  1. ГОСТ 380-88. Углеродистая обыкновенного качества – Ст.1, Ст.2, Ст3пс и т. д. Цифры от 0 до 6 обозначают марку, с увеличением номера увеличивается содержание углерода. Буквы пс, кп; сп – индексы степени раскисления материала: полуспокойная, кипящая, спокойная соответственно.
  2. ГОСТ1050-74. Углеродистая качественная сталь – 05; 08; 10; 20пс; 08 кп.

    Цифры до 60 — это среднее содержание С в сотых долях процента, буквы пс, кп; сп – аналогично п.1.

  3. ГОСТ 5632-72. Высоколегированные стали и сплавы, коррозионностойкие, жаропрочные и жаростойкие – 30ХГСА, ГН2; 50Х; 20ХН3А. Первые цифры — это содержание углерода: 30 – 0,3%; 40 — 0,4%; 45 – 0,45%, буквы – соответствующий легирующий элемент (Х-хром; Г – марганец; Т – титан; А-азот и т. д.

    ), цифра за буквой – процентное содержание легирующего элемента. Если цифры нет, то доля вещества составляет 1,5%, буква А в конце означает, что это высококачественная сталь. Это применимо и для инструментальных, и для легированных сталей.

  4. ГОСТ1435-74. Углеродистая инструментальная – У7, У8, У10А. Расшифровка: У7 – 0,7%С; У8 – 0,8%С; У – углеродистая; А – высококачественная.
  5. ГОСТ5950-73.

    Легированная инструментальная – 5ХГН; Х12; 8Х3 и т.д. Расшифровка марки аналогично п.3, но содержание С указано в десятых долях процента. Если углерода менее 0,1%, то цифры не указываются – ХВ4; ХГС; ХВГ и т. д

  6. ГОСТ801-78. Подшипниковая – ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ. ШХ – подшипниковая, цифра – содержание хрома: ШХ4 – 0,4% хрома, ШХ15 – 1,5% хрома, другие буквы и цифры – содержание дополнительных легирующих элементов.
  7. ГОСТ 1414-75.

    Конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием – А12, А20, А30, А40Г. Расшифровка содержания углерода: А20 – 0,2%С, А12 – 0,12%С, А30- 0,3%С.

Сталь. Свойства: таблицы для самых распространенных марок с основными механическими и технологическими характеристиками

Марка стали Механические свойства Технологические свойства
σт, МПа σв, МПа δ, % Обрабатываемость резанием Свариваемость Пластичность при холодной обработке давлением
40Х 786 980 10 В У У
45Г 372 569 15 У Н Н
25ХГТ 1080 1470 10 У Н У
40ХС 1080 1225 12 У Н Н
30ХМФА 932 1030 13 В Н У
ШХ15 410 715 21 У Н У
12Х13 415 588 20 У Н В
А20горячекатанная 510 600 15 В

Н — низкая;

У- удовлетворительная;

В – высокая;

σт – физический предел текучести, МПа;

σв – предел прочности при растяжении, МПа;

δ – относительное удлинение, %.

Источник: https://www.syl.ru/article/205882/new_stal---eto-samyiy-rasprostranennyiy-splav-v-promyishlennosti

Сталь и металл в чем разница — О металле

Металлы – это вещества, обладающие уникальными свойствами, такими как отличная электрическая и теплопроводность, отражательная способность света, пластичность и пластичность. Иногда термин металл используется для обозначения химических элементов в группе 1, группе 2 и блоке d в периодической таблице.

Это также общий термин, используемый для обозначения металла или металлических сплавов. Сталь – это металлический сплав, состоящий из железа, углерода и некоторых других химических компонентов. Существуют различные виды стали, изготовленные для получения желаемых свойств.

Основное различие между металлом и сталью заключается в том, что термин металл может использоваться для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами, тогда как термин сталь используется для обозначения металлического сплава, состоящего из железа, углерода и некоторых других элементов.

Ключевые области покрыты

1. Что такое металл      – определение, свойства металла

2. Что такое сталь

      – определение, разные типы

3. В чем разница между металлом и сталью

      – Сравнение основных различий

Ключевые слова: коррозия, пластичность, электропроводность, ковкость, металл, металлический сплав, отражательная способность света, сталь

Что такое металл

Термин металл можно использовать для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами. В общем, мы называем вещества с высокой прочностью, высокой электрической и теплопроводностью и высокой пластичностью металла.

Элементы группы 1 и группы 2 в периодической таблице элементов известны как металлы. Элементы группы 1 называются щелочными металлами, а элементы группы 2 – известными щелочноземельными металлами. Эти элементы могут образовывать катионы, удаляя валентные электроны. Кроме того, элементы d-блока также рассматриваются как металлы.

Вещества, изготовленные из этих элементов, известны как металлы. Эти металлы обладают уникальными свойствами, известными как металлические свойства. Некоторые основные свойства металлов перечислены ниже.

  • Металлический внешний вид (блеск благодаря высокой отражающей способности света)
  • Очень высокие температуры плавления и кипения
  • Высокая плотность
  • Отличная тепловая и электрическая проводимость
  • тягучесть
  • тягучесть

Рисунок 1: Золото это металл

Металлы и их применение

Некоторые общие полезные металлы приведены в следующей таблице с некоторыми их применениями.

металл Приложения
Железо (Fe) Цель строительства
Золото (Au) Ювелирные изделия
Медь (Cu) Провода для электропроводности, статуи, монеты
Магний (Mg) Автокресла, ноутбуки, камеры и др.

Определение

Металл: Металл относится к химическому элементу или веществу с характерными металлическими свойствами.

Сталь: Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, углерода и нескольких других элементов, таких как марганец, вольфрам, фосфор и сера.

Природа

Металл: Металл – это либо химическое вещество, либо химический элемент.

Сталь: Сталь – это металлический сплав.

коррозия

Металл: Все металлы могут подвергаться коррозии.

Сталь: Сталь может корродировать (кроме нержавеющей стали).

Вес

Металл: Некоторые металлы имеют малый вес (например, магний), но некоторые имеют большой вес (например, железо).

Сталь: Сталь – это тяжелый металл.

Температура плавления

Металл: Некоторые металлы имеют более низкие температуры плавления, чем сталь.

Сталь: Сталь имеет достаточно высокую температуру плавления.

Заключение

Металлы и металлические сплавы являются очень полезными веществами в строительстве. Сталь – это металлический сплав.

Основное различие между металлом и сталью заключается в том, что термин металл может использоваться для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами, тогда как термин сталь используется для обозначения металлического сплава, состоящего из железа, углерода и некоторых других элементов.

Рекомендации:

1. Хельменстин, Энн Мари. «Какие свойства делают металлы уникальными?» ThoughtCo,

Источник: https://ometalledo.ru/stal-i-metall-v-chem-raznica.html

Сталь: свойства, маркировка, ГОСТ и типы стали

пер.Каштановый 8/14 51100 пгт.Магдалиновка

Nikolaenko Dmitrij

Сталь: свойства, маркировка, ГОСТ и типы стали Сталь: свойства, маркировка, ГОСТ и типы стали (1 голос, в среднем: 5 из 5)

Сталь, как один из самых распространенных металлов, на сегодняшний день получила наиболее широкое применение. Обработка и резка этого материла – задача, которая может решаться с использованием самого разного инструмента и технологий. Свойства стали позволяют производить точно и на высокой скорости, обработку с помощью следующих типов обработки:

В зависимости от марки стали и требуемых результатов, используют наиболее подходящую технологию обработки металла.

Свойства стали

Существует 4 основных направления показателей, которыми выделяется сталь и ее сплавы.

Среди этих направлений:

  • химические свойства стали;
  • технологические;
  • механические свойства стали;
  • магнитные свойства стали.

Теперь о каждом подробнее.

Химические свойства стали

  • Окисляемость. Это определение способности соединяться с кислородом. Окисляемость усиливается с повышением температуры металла. Стали с низким содержанием углерода окисляются с образованием ржавчины (оксидов железа) под действием воды или влажного воздуха;
  • Коррозионная стойкость. Соответственно обозначает, что вещество не вступает в химические реакции и не окисляется. Однако важно отметить, что данное свойство есть далеко не у всех сплавов стали и присуще больше исключительным ее маркам;
  • Жаростойкость. Жаростойкость характеризует способность материала не окисляться под воздействием высокой температуры и не образовывать окалины;
  • Жаропрочность. Уровень жаропрочности определяет способность сплава сохранять свои прочностные характеристики при высокой температуре. Соответственно это дает возможность использовать сталь при создании деталей и механизмов, подвергаемых температурным нагрузкам.

Технологические свойства стали

Технологические свойства стали отражают способность металла или сплава подвергаться различным видам обработки. К ним относятся:

  • Обрабатываемость резанием. Все стали довольно хорошо обрабатываются резанием как вручную (слесарной ножовкой, зубилом, напильником), так и на станках (сверление, точение, фрезерование).
  • Ковкость. Это свойство учитывают при прокатке, ковке и штамповке. Достаточно хорошей ковкостью сталь обладает в нагретом состоянии.
  • Свариваемость. Этот технологический процесс применим для всех типов сталей.
  • Жидкотекучесть. Это свойство имеет важное значение для получения полуфабрикатов — отливок, имеющих форму готовой детали и требующих лишь незначительной дальнейшей обработки резанием.
  • Прокаливаемость. Прокаливаемость зависит от размеров деталей и изделий, а также от химического состава сталей. Для увеличения прокаливаемости в сталь добавляют легирующие компоненты: хром, вольфрам.
  • Износостойкость. Для повышения износостойкости трущиеся детали (зубья шестерен) подвергают термической обработке (закалке) и химико-термической обработке (цементации, азотированию). С этой же целью в сталь добавляют легирующие элементы: марганец, кремний.
  • Коррозионная стойкость. Для увеличения этой стойкости в сталь добавляют никель, хром и титан, получая так называемые нержавеющие стали.

Механические свойства стали

  • Прочность. Способность металла выдерживать значительную внешнюю нагрузку. Показатель характеризуется пределом текучести и прочности.
    • Предел прочности. Максимальное механическое напряжение, при превышении которого сталь разрушается.
    • Предел текучести. Данный параметр показывает механическое напряжение, при превышении которого материал продолжает удлиняться в условиях отсутствия нагрузки.
  • Пластичность. Способность изменять свою форму под действием нагрузки и сохранять ее при отсутствии воздействия.

    Количественно оценивается относительным удлинением при растяжении и углом загиба;

  • Ударная вязкость. Способность металла сопротивляться динамическим нагрузкам. Количественно эта характеристика оценивается работой, которая требуется для разрушения образца, отнесенной к площади его поперечного сечения;
  • Твердость.

     Способность сопротивляться попаданию в него твердых тел. Количественно характеризуется нагрузкой, отнесенной к площади отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды (метод Виккерса) или стального шарика (метод Бринелля).

Магнитные свойства стали

Как известно, практически все стали (кроме некоторых нержавеек) магнитятся.

Стоит сразу сказать, что на самом деле нержавейка магнититься.

Не вся, но все же магнитится. Однозначного утверждения не существует, поскольку магнитные свойства сплавов определяются свойствами их структурных составляющих. Поэтому один сорт нержавейки может успешно ловить магнит, а другой абсолютно к нему равнодушен. Итак, как это работает.

Все дело в структурном составе.

Мартенсит, с точки зрения магнитных свойств, является чистым ферромагнетиком.

Феррит может иметь две модификации. При температурах, которые находятся ниже точки Кюри, он, как и мартенсит, ферромагнетик. Высокотемпературный дельта-феррит – парамагнетик.

Таким образом, коррозионностойкие стали, структура которых состоит из мартенсита, – это магнитная нержавейка. Эти сплавы реагируют на магнит, как обычная углеродистая сталь. А ферритные или феррито-мартенситные стали могут иметь различные свойства, зависящие от соотношения фазовых составляющих, но, чаще всего, и они ферромагнитны.

В результате к магнитным относят хромистые и некоторые хромникелевые сплавы нержавейки.

К немагнитным сплавам относятся хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые стали.

Определить, что перед вами действительно нержавейка достаточно просто. Нужно зачистить поверхность до блеска и нанести и растереть две-три капли концентрированного раствора медного купороса. Если проступило медное покрытие (купорос стал медным напылением) — значит это не нержавейка. Если же нет никаких воздействий и изменений — перед вами самая что ни на есть настоящая нержавеющая сталь.

Важно отметить, что в домашних условиях невозможно определить является ли нержавейка пищевой.

Поэтому не стоит использовать не проверенные металлы для изделий кухонной принадлежности.

Еще немного о свойствах сталей

Широкое использование металла обусловлено рядом выгодных характеристик. Среди них следующие свойства стали:

  • Удельная теплоемкость при 20 °C: 462 Дж/(кг·°C) (110 кал/(кг·°C));
  • Плотность: 7700—7900 кг/м³;
  • Температура плавления: 1450—1520 °C;
  • Удельный вес: 75500—77500 Н/м³ (7700—7900 кгс/м³ в системе МКГСС);
  • Удельная теплота плавления: 84 кДж/кг (20 ккал/кг, 23 Вт·ч/кг);
  • Коэффициент теплопроводности изменяется в зависимости от типа стали и примесей в ее составе, может варьироваться от 15,5 Вт/(м·К) до 54,4 Вт/(м·К);
  • Коэффициент теплового линейного расширения находится в пределах 11,9 · 10-6 1/0С до 11,0 10-6 1/0С и зависит от марки и дополнительных компонентов сплава.

Предел прочности определяется для каждого типа сталей в отдельности и имеет следующие показатели, приведенные ниже:

  • Конструкционная 373—412 Мпа;
  • Кремнехромомарганцовистая, используется в производстве инструментов 1,52 Гпа;
  • Углеродистая машиностроительная 314—785 Мпа;
  • Рельсовая 690—785 МПа.

Свойства материала изменяются также в зависимости от содержания углерода. Существуют следующие типы стали:

  • низкоуглеродистые (менее 0,25% углерода);
  • среднеуглеродистые (0,3 – 0,55% углерода);
  • высокоуглеродистые (0,6 – 2% углерода).

Для более широкого применения стали, производится легирование – добавление в расплав стали металлов, которые изменяют свойства сплава (увеличивается механическая прочность, электропроводность, устойчивость к коррозии, а также магнетические и теплопроводные показатели). В качестве легирующих металлов используются молибден, алюминий, хром, никель и ряд других. Различаются следующие типы стали легированной:

  • Низколегированные – включения легирующих металлов не более 4%;
  • Среднелегированные – легирующие металлы составляют не больше 11% включений;
  • Высоколегированные – более 11%.

Марки стали

Маркировка стали по ГОСТ производится путем буквенного обозначения. Благодаря упорядоченности правил обозначения, знать и читать маркировки сталей по таким обозначениям не сложное дело. Существует ряд следующих установленных обозначений, которые использует маркировкасталипоГОСТ:

  • Н – никель;
  • М – молибден;
  • Т – титан;
  • Х – хром;
  • К – кобальт;
  • В – вольфрам;
  • Т – титан;
  • Д – медь;
  • Г – марганец;
  • С – кремний;
  • Ф – ванадий;
  • Р – бор;
  • А – азот;
  • Б – ниобий;
  • Е – селен;
  • Ц – цирконий;
  • Ю – алюминий;
  • Ч – означает наличие редкоземельных металлов.

Для обозначения различных типов в зависимости от состава и предназначения стали, применяется следующий ряд буквенных обозначений:

  • ПС – полуспокойная;
  • КП – кипящая;
  • СП – спокойная.

Соответственно видя упомянутые обозначения в маркировке сплава, можно определить его состав и понять какой именно материал находится перед нами.

Хорошим подспорьем будет таблица маркировки стали

Еще статьи из этого раздела: Низколегированный чугун

Низколегированный чугун — это металл, содержащий целый ряд легирующих компонентов,

(2 голоса, в среднем: 4 из 5) Чугун передельный

Чугун, который предназначен для последующего передела в сталь или переплавки

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Марки высоколегированного чугуна

Все марки высоколегированного чугуна имеют свои характерные особенности, поэтому используются

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Чугун: свойства чугуна, маркировка и обозначение

Чугун – это железоуглеродистые сплавы. Процент содержания углерода (С) в

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Среднеуглеродистая сталь, марки, свойства и особенности сплава

Среднеуглеродистая сталь — это сталь, которая не содержит легирующих элементов

(1 голос, в среднем: 4 из 5) Классификация металлов, принципы их разделения и отличий

Как ни странно, но единой классификации металлов не существует и

(1 голос, в среднем: 5 из 5) Чугун с вермикулярным графитом, особенности, принцип получения и технические характеристики

Чугун с вермикулярным графитом — это металл, механические свойства которого

(3 голоса, в среднем: 3.7 из 5) Углеродистая сталь, марки, типы, свойства и качества

Углеродистая сталь — это инструментальная сталь, содержащая 0,04- 2% углерода

(2 голоса, в среднем: 4.5 из 5)

Источник: https://metallsmaster.ru/stal/

Классификация сталей по назначению. Классификация и маркировка стали :: SYL.ru

Углеродистые конструкционные стали можно с полным основанием назвать универсальным материалом, который успешно используется не только для производства деталей различных механизмов и машин, но и для изготовления элементов строительных конструкций. Возможность такого широкого использования этого материала обеспечивается целым набором качественных характеристик, которыми он обладает.

Конструкционная сталь марки 14 Г2АФ (квадрат) предназначена для изготовления ответственных изделий

Сталь: классификация, применение, маркировка

Прежде всего стоит сказать, что сталь бывает углеродистая и легированная. Это зависит от того, были ли добавлены в сплав специальные легирующие элементы — алюминий, никель, хром, молибден, титан, бор, ванадий, марганец и другие. Все эти добавки применяются для повышения специфических свойств стали, а наилучший результат достигается комплексным легированием.

В общем случае стали классифицируют:

  • по назначению;
  • по качеству;
  • по способу производства;
  • по микроструктуре;
  • по химическому составу.

Зарубежные стандарты

Производители РФ и постсоветских государств используют маркированные методы, благодаря которым можно хотя бы примерно понять состав, предназначение и технические свойства без использования специальной литературы. Американское и европейское производство, напротив, не использует такую практику. Это связано с множеством компаний, которые квалифицируются на стандартизации металлической продукции.

Чаще всего, страны Европы и Америка не наносят на наружную поверхность химический состав, а стальные разновидности характеризуются буквами и цифрами. Однако для расшифровки этой аббревиатуры потребуется привлечение справочников или другой литературы.

Химический состав

Как уже было сказано, классификация сталей в зависимости от химсостава разделяет этот материал на две большие группы:

  • легированные;
  • углеродистые.

В свою очередь, каждую из этих групп можно дополнительно разделить на несколько частей. Классификация легированных сталей подразумевает наличие таких видов:

  • низколегированные содержат незначительное количество (до 2,5 %) легирующих добавок;
  • среднелегированные — количество дополнительных элементов не превышает 10 %;
  • высоколегированные характеризуются наличием легирующих элементов в количестве более 10 %.

Можно также разделить и вторую группу. Классификация углеродистых сталей выглядит так:

  • высокоуглеродистые характеризуются содержанием углерода более 0,6 %;
  • среднеуглеродистые содержат от 0,25 до 0,6 % углерода;
  • малоуглеродистые — до 0,25 %.

Маркировка сталей с расшифровкой в таблице — примеры по отечественным стандартам

Наличие стандартизированных показателей от России дает возможность установить состав металла и отчасти видовую принадлежность. Если объем стального материала превышает 1%, то его количество на маркировочной отметке не учитывается.

Она включает в себя буквы легирующих добавок, где указан их объем в-десятых и сотых процентных долях. Однако если концентрация более 1,5%, то наличие буквенных обозначений является обязательным. Помимо хим.

состава, на маркировке присутствуют специальные символы, отражающие предназначение стали и ее качества.

Микроструктура

В нормализованном состоянии стали бывают:

  • перлитные — характеризуются низким содержанием элементов легирования и имеют после нормализации структуру: перлит, перлит + феррит, перлит + заэвтектоидный карбид;
  • мартенситные — имеют пониженную критическую скорость закалки и достаточно высокое содержание легирующих элементов;
  • аустенитные — повышенное содержание легирующих элементов, под влиянием которых достигается структура: аустенит, аустенит + карбид.

Классификация углеродистых сталей в отожженном состоянии:

  • доэвтектоидная применяется, например, для штампов горячего деформирования;
  • заэвтектоидная имеет структуру, состоящую из перлита и цементита, обычно используется для изготовления инструмента;
  • карбидная (ледебуритная) — например, быстрорежущая сталь;
  • ферритная — нержавеющая, жароупорная, жаропрочная, высокохромистая стали.

Виды аустенитных криогенных сталей

Аустенитные криогенные стали представлены тремя видами:

1. Хромоникелевые стали 12Х18Н10Т и 08Х18Н10Т, получившие распространение и популярность. Они признаны востребованным сырьем при производстве газораспределительных установок с большой мощностью и крупными габаритами и емкостей для газов (О2, N2, Н2 и др.).

Отличаются хорошей свариваемостью, обладают свойством повышенной вязкости в режиме низких температур. Сталь 12Х18Н10Т, имеющая высокий показатель податливости, используется после выполнения холодного деформирования, способствующего увеличению прочности.

Аустенит таких сталей не отличается стабильностью, поэтому под действием пластичного деформирования может наблюдаться неполное мартенситное преобразование.

2. Сложнолегированные стали 07Х21Г7АН5 и 03Х20Н16АГ6 отличаются прочностью, могут применяться для производства штампованных и сварных изделий, емкостей крупных габаритов.

3. Аустенитные криогенные стали с хромомарганцевой базой 10Х14Г14Н4Т и 03Х13АГ19 признаны аналогом дорогостоящих хромоникелевых сталей.

Надо учитывать, что деформирование металла такого класса способствует фрагментарному мартенситному преобразованию, что уменьшает сопротивляемость разрушению.

Рекомендовано применять при получении металлоконструкций, эксплуатируемых при 200С –1960С (03Х13АГ19) и –2530С (10Х14Г14Н4Т). Требуют закалки, проводимой в воде, при 100010500С. При соблюдении температурного режима текучесть не более 400—450 МПа.

Качество и способ производства

Безусловно, качество стали зависит от присутствия в ней вредных примесей в виде серы и фосфора. В зависимости от этого показателя классификация сталей выглядит так:

  • обычные — серы (S) до 0,06 %, фосфора (P) до 0,07 %;
  • качественные — серы до 0,04 %, а фосфора до 0,035 %;
  • высококачественные — те же показатели уменьшены до 0,025 %;
  • особовысококачественные — менее 0,015 % серы и до 0,025 % фосфора.

Способ изготовления стали предопределяет ее строение, состав и свойства. Так, рядовая сталь (обычная) чаще всего выплавляется в мартене или томасовских и бессемеровских конвертерах, после чего формируется в довольно крупные слитки.

Такая сталь имеет повышенное количество неметаллических добавок. Высококачественные стали изготавливают более совершенными методами, например в электропечи, а особовысококачественные дополнительно очищаются от оксидов и сульфидов при помощи ЭШП — электрошлаковой переплавки.

Такие стали изготавливаются исключительно легированными.

Обозначение изделий с легирующими деталями

Для того чтобы маркировка сталей 10, 20 в полной мере демонстрировала свои технические характеристики, для легирующих добавок используется буквенное нанесение. Как правило, русские буквы соответствуют названиям элементов. Однако есть и исключения, так как существуют нюансы, при которых наблюдается начало с одной буквы. Для лучшего понимания была разработана следующая таблица:

Обозначение Хим. элемент Наименование Обозначение Хим. элемент Наименование
Х Cr Хром А N Азот
С Si Кремний Н Ni Никель
Т Ti Титан К Co Кобальт
Д Cu Медь М Mo Молибден
В Wo Вольфрам Б Nb Ниобий
Г Mn Марганец Е Se Селен
Ф W Ванадий Ц Zn Цирконий
Р B Бор Ю Al Алюминий

В ней существует только 2 неметалла — кремний и азот, а углерод отсутствует. Углеродная примесь есть в любой стальной разновидности, поэтому обозначение необходимо только для его содержания.

Раскисление

Также существует классификация сталей в зависимости от степени раскисления, то есть от того, какое количество кислорода было удалено в процессе изготовления. Исходя из этого параметра, стали бывают:

  • кипящие — мало раскисленные, насыщенные кислородом;
  • спокойные — совершенно раскисленные;
  • полуспокойные — стали, в которых кислород удален частично.

Для раскисления малоуглеродистых сталей применяют алюминий, марганец и кремний. Кипящую сталь обычно раскисляют при помощи ферромарганца в полуспокойную, кроме этого, добавляют небольшое количество ферросилиция, а спокойную, кроме предыдущих компонентов, обрабатывают алюминием и силикомарганцем.

Что означает маркировка стали?

Как ни странно, но классификация марок стали довольно разнообразна, и единой мировой системы не существует. В ряде стран, в том числе и в России, принята буквенно-численная маркировка.

Качественные углеродистые стали обозначаются двузначным числом, которое указывает на количественное содержание углерода (в сотых %). Углеродистые стали маркируются литерой «У» и числом, выражающим количество углерода (в десятых %) — У9, У12 и т. д.

Буквы используются также и для обозначения основного элемента легирования, например: «П» — фосфор, «А» — азот, «T» — титан, «Б» — ниобий, «Г» — марганец, «Ю» — алюминий, «Д» — медь, «M» — молибден, «P» — бор, «К» — кобальт, «В» — вольфрам, «E» — селен, «H» — никель, «С» — кремний, «X» — хром, «Ц» — цирконий. Цифра, стоящая за буквой, характеризует количество соответствующего элемента, а та, что находится в самом начале, указывает на содержание углерода (в сотых %). Если количество последнего превышает или равно 1 %, то первоначальная цифра может не указываться вовсе.

Литера «А», стоящая в конце марки, указывает на принадлежность ее к высококачественным. Та же буква, находящаяся в середине, сообщает, что сталь легирована азотом. Если же она стоит вначале, то это говорит о том, что перед вами автоматная сталь, обладающая повышенной обрабатываемостью. Особо высококачественная сталь маркируется буквой «Ш», добавленной в конце и написанной через дефис. Марки, не содержащие букв «А» или «Ш», являются качественными.

Также существуют определенные группы сталей, дополнительно маркирующиеся буквами:

  • «Е» — магнитные;
  • «Э» — электротехнические;
  • «Р» — быстрорежущие;
  • «Ш» — шарикоподшипниковые.

Конечно, существует еще достаточно тонкостей, однако можно сказать, что российская маркировка довольно проста и понятна, в то время как обозначения, принятые в других странах, гораздо сложнее.

Не менее интересна классификация сталей по назначению, поговорим о ней подробнее.

Классификация стали по назначению

Следующий вид классификации сталей — по назначению:

Источник: https://instanko.ru/drugoe/konstrukcionnye-stali.html

Структура стали. Химические, механические и физические свойства

«Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы,

оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда».

 А.Е.Ферсман

Все знаю, что сталь является важнейшим инструментальным и конструкционным материалом для всех отраслей промышленности.

Металлургическая промышленность Украины насчитывает более 50 металлургических заводов и является стратегически важной для страны. В Украине производится широкий ассортимент металлопроката, таких, как: арматура, круги, квадрат, катанка, проволока, полоса, уголок, балка, швеллер, листы, трубы и метизы.

Сталь

Рассматривая данный вопрос, начнем с химического состава.

Сталь – это соединение железо (Fe) + углерод (С) + другие элементы растворенные в железе.

Железо в чистом виде имеет очень низкую прочность, а углерод ее повышает.

Углерод улучшает и некоторые другие показатели:

  • твердость,
  • упругость,
  • устойчивость к износу,
  • выносливость.

 «Fe» в стали  должно быть — не менее 45%, «С»- не более 2,14% — теоретически,  однако на практике % концентрации углерода имеет следующий диапазон значений:

  • Низкоуглеродистые стали —  0,1-0,13 %
  • Углеродистые стали 0,14-0,5%
  • Высокоуглеродистые – от 0,6%

Чем выше процент содержания углерода в стали , тем выше ее прочность и меньше пластичность. УГЛЕРОД — является неметаллическим элементом. Его плотность равна 2,22 г/см3, а плавится при t -3500 °С.  В природе он присутствует 2х полиморфных модификаций – графит  (стабильная модификация) и алмаз (метастабильная модификация), а  в  сплаве с железом:

  • в свободном  — графит (в серых чугунах),
  • в связанном  — твердое состояние -цементит.

Углерод в соединении с железом находится в состоянии цементита, т.е в химической связи с железом (Fe3C). Структура цементита может быть очень разной, а зависит она от процесса образования, содержания углерода и методов термообработок.

Углерод в свободном состоянии присутствует в сером чугуне  (СЧ), в виде графита. Серый чугун имеет пористую металлическую структуру и является весьма хрупким; на нем легко появляются трещины (особенно в процессе сварки).

Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества (ГОСТ 380-71)

Система железо- углерод

Структура стали изучается по диаграмме состояния системы железо- углерод. Она характеризует структурные превращения стали и выражает зависимость структурного состояния от температурных режимов и химического состава.

Диаграмма состояния системы железо- углерод

Диаграмма состояния содержит критические точи, которые очень важны теоретически и практически для процессов термообработки стали и их анализа. С помощью диаграммы Fe-C — можно определить вид термообработки, температурный интервал изменения структуры и прогнозировать микроструктуру.

Структуры стали

Сплавы железа с углеродом при различных температурах и различном содержании «С» имеют различную структуру, а соответственно и физические и химические свойства. Одним из таких состояний и является описанный выше цементит. А теперь о них:

Аустенит  – твердая структура  углерода в  гамма-железе — содержит «С» до 1,7% (t >  723° С). При снижении температуры аустенит распадается на феррит и цементит и возникает пластинчатая структура — перлит.

Феррит  — твердый раствор «C» в  α-железа- при t> 723-768° С , концентрация «С» составляет — 0,02%, а при t 20°С около 0,006% «С». Он очень пластичен, не тверд и имеет низкие магнитные свойства.

Цементит — карбид железа Fe3C. Концентрация «С»  6,63% . Цементит является хрупким , а его твердость — НВ760-800.

Перлит —  механическая смесь феррита и цементита, образуемая при постепенном охлаждении в процессе распада аустенита. Исходя из размера частиц цементита перлит имеет различные механические свойства. «С» -0,8%.

Ледебурит (структура чугуна) — смесь образующаяся из кристаллизация жидкого сплава цементита и аустенита. Ледебурит очень твердый, но хрупкий. Концентрация «С»-4,3%

Физические и механические свойства стали

Основными физическими свойствами стали являются:

  • теплоемкость;
  • теплопроводность;
  • модуль упругости.
  • Понятие модуля упругости стали (Е) заключается в соотношении твердого вещества упруго деформироваться при воздействии силы. Данная характеристика на прямую зависит от напряжения, а точнее, является производной соотношения напряжения к упругой деформации.
  •  модуль сдвига (упругость при сдвиге) (G )– величина измеряемая в Паскалях (Па), определяющая упругие свойства тела или материала и их способность сопротивляться сдвигающим деформациям. Он применяется для расчета на сдвиг, срез, кручение.
  •  коэффициент линейного и коэффициент объемного расширения при изменении температуры – это величина показывающая относительное изменение линейных размеров или объема материала или тела при увеличении температуры при неизменном давлении.

Основными механическими свойствами стали являются:

  • прочность
  • твердость
  • пластичность
  • упругость
  • выносливость
  • вязкость

Показатели механических свойств углеродистых сталей обыкновенного качества ( ГОСТ 380-71)

Основными химическими свойствами стали являются:

  •  степень окисления
  •  устойчивость к коррозии
  •  жаростойкость
  •  жаропрочность

Качество стали определяется различными показателями всех ее свойств и структуры. Учитываются и свойства и изделий из этой стали.

По качеству стали разделяют на:

  • обыкновенного качества,
  • качественная сталь,
  • высококачественная сталь.

В данной статье мы рассматриваем только структуру стали и связанные с ней понятия. Качество стали, состав дополнительных примесей и их свойства будут  рассмотрены в следующей публикации.

Источник: https://vikant.com.ua/news/chto_takoe_stal

Определение, классификация и применение стали — Металлобаза «УМП» — продажа металлопроката оптом и в розницу

Сталь — материал, в составе которого массовая доля железа составляет наибольший процент, а массовая доля углерода — менее 2%.

Сталь классифицируют по химическому составу, а также по другим ее характеристикам, согласно ГОСТ-стандартам. В зависимости от вида стали, области ее применения могут быть довольно разнообразными.

Основные виды стали

  1. Сталь углеродистая обыкновенного качества;
  2. Сталь углеродистая повышенного качества;
  3. Легированная сталь;
  4. Низколегированная сталь.

Посмотреть прайс-лист и узнать цену металлопроката из различных марок стали — оптовый прайс-лист или розничный прайс-лист на металлопрокат.

Особенности углеродистой стали обыкновенного качества

В данном виде материала массовая доля углерода не должна выходить за пределы допустимых стандартов, таких как — 0,06-0,49%. К такому виду стали относятся несколько марок данного материала: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Такая сталь должна соответствовать ГОСТ 380-94.

При изготовлении металлопрокатной продукции при работе с углеродистой сталью обыкновенного качества нужно придерживаться нормам технических условий, указанных по ГОСТ 535-2005.

По показателям данного материала, углеродистую сталь разделяют на пять категорий:

  • Не нормированную по химическому составу;
  • Ударная вязкость не нормируется при температуре +20 и −20;
  • Ударная вязкость нормируется при −20 и +20 градусах;
  • Ударная вязкость нормируется только при температуре −20;
  • Ударная вязкость стали нормируется только при температуре +20.

Не предусмотрена категория лишь для одной марки данного вида стали — Ст0, так как ее показатели и химический состав не нормируются.

Прокат углеродистой стали обычного качества разделяют на несколько видов, зависимо от назначения: для применения без обработки поверхности, для холодной механической обработки, а также для горячей обработки давлением.

Применение углеродистой стали
обычного качества:

  • Стальные профильные трубы;
  • Стальные круглые трубы;
  • Сортовый прокат;
  • Фасонный прокат;
  • Горячекатаные листы и рулоны и др.

Особенности качественной углеродистой стали

Классификация данной стали и ее марки:

  • Качественная конструкционная сталь — 10, 15, 20, 25;
  • Низкоуглеродистая качественная конструкционная сталь — 08, 08кп, 08пс;
  • Твердая качественная сталь — 30, 35, 40, 45 и т.д.
  • А также высокоуглеродистая сталь (повышенное содержание марганца), в маркировке таких сталей появляется буква «Г».

Применение марок качественной углеродистой стали:

  • Такие марки стали, как 08, 08кп, 08пс используются для изготовления листового проката. Такая сталь легко поддается профилированию, штамповке и давлению, так как является мягким материалом относительно своим показателям;
  • Высокой износоустойчивостью обладает твердая качественная углеродистая сталь, она устойчива к коррозии и используется в машиностроении, в изготовлении деталей машин;
  • В изготовлении стальных труб, а также в машиностроении широко используется качественная конструкционная сталь, которая не менее противостоит коррозиям, чем марки стали повышенной твердости.
  • Из высокоуглеродистого стального материала изготовляют такие высокопрочные детали, как рессоры, пружины, направляющие.

Особенности легированной стали

В данный вид стали для увеличение прочности, придания антикоррозийных свойств, добавляются легированные добавки.

Для того, чтобы понять химический состав данного вида стали ее определенно маркируют:

  • Первая цифра в обозначении легирующей стали означает количество углерода;
  • Далее буквами обозначаются легирующие элементы, которые входят в состав стали;
  • Последующие цифры показывают массовую долу этих элементов.

Используемые легирующие элементы для такого вида стали: Хром (Cr), Марганец (Mn), Никель (Ni), Азот (N), Молибден (Mo) и Ванадий (V).

Применение легированной стали

Применение легированная сталь нашла широкое. Ее используют в изготовлении высокой прочности и точности деталей для машин и других механизмов, рассчитанных на большую нагрузку: валы, оси, рычаги, поршни, подшипники, высокопрочные режущие элементы промышленного назначения, элементы электрического оборудования и др.

Особенности и применение низколегированной стали

В состав низколегированной стали входят легированные элементы, которые и придают материалу высокие антикоррозийные свойства.

Основные составные такой стали — Углерод (С), Кремний (Si), Марганец (Mn), а дополнительными элементами могут служить Алюминий (Al), Титан (Ti), Ванадий (V), Ниобий (Nb) и Азот (N).

Низколегированная сталь не покрывается цинком, ей достаточно обычной покраски для долговременного срока службы, изготовленного из нее, металлопроката.

Металлопрокату из низколегированной стали отдают преимущество в строительстве, с использованием его в условиях низких температур.

Источник: https://ump-m.com/spravochnik/opredelenie-klassifikaciya-i-primenenie-stali.html

Что такое углеродистая сталь, ее производство, маркировка и способы применения — Станок

В наше время просто невозможно представить себе деятельность человека без использования продукции металлургической отрасли. Различные металлы и сплавы буквально заполонили нашу жизнь.

Не стала исключением и сталь углеродистая, которая нашла свое активное применение практически во всех отраслях и сферах народного хозяйства. О ее свойствах, назначении и составе пойдет речь в данной статье.

Структура сплава

Сталь углеродистая бывает:

  • доэвтектоидная (содержание углерода составляет менее 0,8%);
  • эвтектоидная (углерод имеет концентрацию 0,8%);
  • заэвтектоидная (углерода более 0,8%).

Способы производства

Абсолютно любая сталь изначально в своей основе имеет чугун, который впоследствии перерабатывают по особой технологии. Сталь углеродистая может быть создана тремя основными методами:

  • конверторной плавкой;
  • мартеновской плавкой;
  • электротермической обработкой.

Получение стали в конвертере происходит благодаря продуванию расплавленного чугуна кислородом под давлением. Сам по себе конвертер – печь грушевидной формы, футерованная изнутри специальным огнеупорным кирпичом.

В зависимости от того, какая кладка (динас SiO2 или доломитная масса CaO и MgO) находится внутри конвертера, идет разделение этого способа на бессемеровский и томасовский.

Приготовление стали в мартеновской печи сводится к выжиганию углерода из чугуна кислородом, находящимся не только в воздухе, но и в оксидах железа, которые попадают в печь в виде металлолома и железной руды.

Мартеновский способ, в отличие от конверторного, предусматривает регулирование химического состава готового продукта на выходе путем внедрения металлических компонентов в требуемой пропорции.

К сожалению, несмотря на свои достоинства, мартеновский способ получения стали сегодня уже неактуален по причине своей технологической отсталости и слишком большого количества вредных выбросов в окружающую среду.

В электротермических печах производится сталь самого высокого качества. Это возможно благодаря тому, что воздух в печь извне практически не поступает.

За счет этого вредоносный монооксид железа почти не образуется, а именно он снижает свойства стали и загрязняет ее.

Кроме того, температура в печи не опускается ниже 1650 °C, что, в свою очередь, позволяет удалять нежелательные примеси в виде фосфора и серы.

Шихта для таких печей бывает различной: чугун может преобладать по количеству, но иногда большую часть составляет металлический лом.

Также есть возможность легирования стали очень тугоплавкими материалами – вольфрамом и молибденом.

Пожалуй, единственным существенным недостатком такого метода производства стали можно считать его энергоемкость, поскольку на одну тонну выплавляемой массы может приходиться до 800 кВт/ч.

Химические компоненты

Состав углеродистой стали стоит рассмотреть более детально. Первоочередно укажем на углерод. Именно этот элемент оказывает прямое влияние на прочность и твердость стали: чем его больше, тем выше названные характеристики, пластичность же при этом снижается.

Марганец и кремний не являются теми составляющими, которые оказывают существенное влияние на свойства стали. В процессе плавки они вводятся с целью раскиления.

Крайне вредной примесью считается сера. Из-за нее сталь становится ломкой во время ее обработки давлением с предварительным подогревом. Также сера снижает прочность, стойкость к износу и коррозии.

Фосфор приводит к возникновению хладноломкости – хрупкости при низких температурах.

Виды термической обработки

Углеродистые стали, применение которых возможно почти везде, где человек осуществляет свою жизнедеятельность, способны существенно изменять свои механические свойства. Для этого следует выполнить термическую обработку, смысл которой заключается в изменении структуры стали во время нагрева, выдержке и последующем охлаждении на основании специального режима.

Существуют такие виды температурной обработки:

  • Отжиг – снижает твердость и измельчает зерна, повышает обрабатываемость, вязкость и пластичность, снижает внутренние напряжения, устраняет структурные неоднородности.
  • Нормализация – исправляет структуру перегретой и литой стали, устраняет сетку вторичного цементита в заэвтектоидной стали.
  • Закалка – позволяет получить высочайшую твердость и прочность.
  • Отпуск.

Дифференциация по назначению

Сталь углеродистая делится на две большие группы:

  • инструментальная;
  • конструкционная (выделяют обыкновенные, качественные и автоматные разновидности).

Обыкновенные стали маркируются буквами «Ст» и номером от 0 до 6. Все стали с номером марки от 1 до 4 производят кипящими, полуспокойными и спокойными. Номера 5 и 6 могут быть только спокойными или полуспокойными. Кроме того, эти стали делятся на три большие группы: А, Б, В.

  • Группа А. Чем выше номер в маркировке стали, тем больше прочность.
  • Группа Б. С увеличением номера повышается содержание углерода.
  • Группа В. Механические свойства соответствуют группе А, химический состав – группе Б аналогичного номера.

Наиболее часто в строительстве применяются типы Ст1 и Ст2. Именно эти марки задействованы при создании резервуаров, трубопроводов, колонн. Ст3 и Ст 4 актуальны для возведения конструкций, а также из них производится арматура для железобетона. Углеродистая сталь ГОСТ 380-2005 является основой для листового, круглого, двутаврового и швеллерного проката.

Качественные стали характеризуются дешевизной и качественностью. Маркируют их следующим образом: от 08 до 85 с приставкой в конце «ПС» (полуспокойная), «СП» (спокойная), «КП» (кипящая). Цифра показывают концентрацию углерода в сотых долях процента.

Инструментальные стали применяют для изготовления трех основных групп инструмента: режущего, измерительного, штампованного. Цифры в маркировке сигнализируют о содержании углерода в десятых долях процента.

Химикотермическое воздействие

Углеродистые и легированные стали могут быть подвержены специальным видам обработки.

Одним из них является цементация – процесс, представляющий собой диффузионное насыщение поверхностного слоя стали углеродом при нагреве в соответствующей среде.

Конечной целью операции является получение высокой поверхностной твердости и износостойкости при вязкой сердцевине.

Цементация также может происходить в твердом карбюрюзаторе, который является смесью древесного угля и углекислых солей.

Азотирование стали – процесс, заключающийся в диффузионном насыщении поверхностного слоя стали азотом. Данную процедуру проводят в атмосфере аммиака при температуре в пределах 500-700 градусов Цельсия. Азотирование проводят для получения поверхности детали, устойчивой к износу и коррозии и обладающей большой твердостью.

Борирование – верхний слой стали насыщают бором. Делается это для повышения износостойкости, жаростойкости и твердости.

Также для получения жаростойких поверхностей применяют алитирование – насыщение стали алюминием.

Легированные марки углеродистой стали

Эта большая группа делится на конструкционные, инструментальные и стали с особыми качествами. Первые применяются для изготовления зубчатых колес, втулок, шпилек и деталей, работающих в крайне сложных напряженных условиях. Кроме того, в эту группу входят пружинно-рессорные и шарикоподшипниковые стали.

Из инструментальных сталей производят режущий и измерительный инструмент.

Особые качества описанного материала проявляются в его окалино- и жаростойкости. Сюда же можно причислить и нержавеющие марки.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  С какой целью производится нормализация стальных конструкций
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электропривод
Штамповка что это такое

Закрыть