Сталь это сплав железа: Сталь: состав, свойства, сферы применения

Содержание

Сталь: состав, свойства, сферы применения

Сталь – это сплав железа с углеродом с добавлением различных примесей, оказывающих влияние на основные характеристики продукта. При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, так как механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать.

Сталь – это один из основных промышленных материалов, используемых в разных отраслях, от машиностроения до медицины. Сырье представляет собой сплав, в котором соединяется железо с углеродом. Также добавляются и другие примеси, оказывающие значительное влияние на основные характеристики конечного продукта.

Состав стали

Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.

Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:

  • Углеродистая сталь. В ее составе кроме железа и углерода также есть фосфор, сера, марганец и кремний. В зависимости от процентного содержания углерода сырье разделено на высоко-, средне- и низколегированные марки. Этот материал можно применять, даже если перед вами стоит задача создать инструмент, использующийся под постоянным напряжением и высокими нагрузками.
  • Легированная сталь. К основным компонентам добавлены дополнительные легирующие элементы. Среди них – множество типов веществ, от кремния, бора и азота до хрома, циркония, ниобия, вольфрама и титана. Это влияет не только на стоимость, но и на качество продукции, область использования и характеристики. В продаже вы найдете множество типов продукции – жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. В зависимости от структуры сырье может быть доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Свойства и применение стали можно определить по ее марке.

В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:

  • Обыкновенного качества. В составе такого сплава углерода не более 0,6%. Основные стандарты, используемые в изготовлении –ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Многие виды продукции в маркировке указываются как «Ст», что означает стандартное качество. На рынке этот тип сырья –один из наиболее доступных по стоимости.
  • Качественный. К этой категории относятся легированная и углеродистая разновидности. Уже в маркировке указывается особенность состава, количество углерода в сотых долях. Основной стандарт, которого придерживаются изготовители, – ГОСТ 1577. Стоит такая сталь дороже, чем продукт обыкновенного качества. При этом материал намного более пластичен, хорошо сваривается и отлично защищен от механического воздействия.

Основные свойства стали

При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы подойти под конкретную область применения. Если не понимать такой особенности, есть риск покупки сырья, не соответствующего прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.

Рассмотрим основные характеристики материала.

Механические

Показывают, какие варианты обработки можно выбирать и где использовать. Есть несколько основных параметров:

  • Прочность. Показывает, какую нагрузку можно прикладывать к детали, пока не появятся первые признаки разрушения. Для каждой марки материала указывается этот параметр, а также предел текучести.
  • Предел прочности. Указывает на защищенность материала от механического напряжения.
  • Предел текучести. Дает представление о растягиваемости материала. Это помогает понимать, насколько сильно можно растянуть материал до момента, пока процесс будет продолжаться, даже когда нагрузка перестанет прикладываться.
  • Пластичность. Чтобы материал можно было использовать в изготовлении различных типов деталей и заготовок. Такая характеристика помогает сырью менять форму, прописывается, чтобы определить параметры относительного угла изгиба и удлинения.
  • Ударная вязкость. Напрямую связана с пределами динамических нагрузок. Характеристика указывает, насколько сильный удар сможет выдержать готовое изделие или заготовка, прежде чем начнет окончательно разрушаться.
  • Твердость. Показывает предельную нагрузку по площади до момента возникновения вдавливания. Может определяться разными методами, как Бринелля, так и Виккерса.

Физические

Параметры дают понять, возможно ли применение стали в строительстве или различных областях промышленности. Есть три значимых центральных показателя:

  • Плотность. В характеристике зашифровано, какая масса стали содержится в указанном объеме. Чем выше прочность, тем больше защищенность от деформации, сильного давления и других потенциальных угроз.
  • Теплопроводность. Параметр дает представление, насколько быстро тепло передается по заготовке. Параметр очень важен для промышленности, к примеру, при изготовлении радиаторов или труб для теплотрасс.
  • Электропроводность. Позволяет оценить безопасность применения материала в местах, где есть риск удара током. Также сплав можно выбрать и для установки в сферах, где имеют значение его проводниковые характеристики.

Химические

Весь набор параметров дает представление о том, как поведет себя материал в разных температурах или средах с разной степенью агрессивности. Есть четыре основных параметра:

  • Окисляемость. Процесс окисления вызывается контактом металла с кислородом, может стимулироваться увеличением температуры. На уровень окисляемости влияет содержание углерода и среда, в которой используются изделия. Чем больше подверженность окислению, тем быстрее на поверхности появится ржавчина.
  • Защищенность от коррозии. Указывается для разных сред. Может меняться при использовании на открытом воздухе, а также при контакте с водой или почвой.
  • Жаростойкость. Помогает понять, при каком нагреве на металле начинает постепенно развиваться коррозия. Характеристика напрямую связана с окисляемостью.
  • Жаропрочность. От жаростойкости отличается тем, что затрагивает не коррозийную стойкость и защиту от окалины, а саму прочность. Знание параметров поможет вам понять, до какой температуры нагреется заготовка, прежде чем ее можно будет сломать или деформировать.

Технологические

Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:

  • Ковкость. Чем она выше, тем быстрее можно будет придать форму постоянным внешним механическим воздействием.
  • Жидкотекучесть. Если этот параметр находится на высоком уровне, расплавленный материал сможет лучше заполнять пустоты.
  • Свариваемость. Помогает соединять различные заготовки между собой. Отличается как в зависимости от типа использованной сварки, так и самого сплава.
  • Обрабатываемость резанием. Сталь можно обрабатывать разными видами режущих инструментов для создания металлопроката и деталей с разными параметрами и областью применения.

Применение стали

Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.

По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:

  • Строительные. Применяются при создании металлоконструкций различного масштаба, арматуры, обшивки стен. Необходимые характеристики отличаются в зависимости от области применения. Так для одних видов сплава важна стойкость к коррозии во влажных средах, для других – защита от окисления при контакте с почвой. Но все используемые типы сырья должны хорошо свариваться, иметь повышенную прочность при постоянном или периодическом сильном механическом давлении.
    В сочетании с важной для строителей доступностью стоимости такими параметрами обладают низколегированные сплавы и варианты обычного качества.
  • Инструментальные. Применяются для изготовления инструментов различного назначения. Все сплавы разделены на три категории. Первая используется для создания штампованных деталей. Вторая – при производстве режущего инструмента, третья – измерительного с высокой точностью. Лучшим решением станет заказ высоколегированных и высокоуглеродистых материалов. Они не только хорошо защищены от износа, но и отличаются твердостью, хорошей теплопроводностью.
  • Конструкционные. Разнообразны по сфере использования: применяются для металлоконструкций, а также для деталей, крупных механических узлов. Лучшее решение – применение сплава с малой долей марганца. Легирование позволяет расширить список полезных характеристик. Эксперты рекомендуют обратить внимание на высокопрочные, автоматные, износостойкие и другие марки.

Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.

Особенности обработки легированных сталей

Какие бывают стали

Сталь — это сплав железа и углерода с другими элементами, содержание углерода в нём не более 2,14%.

По химическому составу стали и сплавы подразделяются на две большие группы:

  • углеродистая сталь в своем составе содержит железо, углерод и постоянные примеси, присущие железоуглеродистым сплавам и предназначена для статически нагруженного материала;
  • легированная сталь — добавляются легирующие элементы: хром, никель, вольфрам, ванадий, алюминий, кобальт, молибден, кремний, марганец и другие. Чтобы получить более высокие физикохимические и механические свойства, чем в углеродистых сталях, эти элементы вводятся в процессе плавки.

Легировать — означает сплавлять, соединять. Элементы, вводимые в сталь, называются легирующими, а стали, сплавленные с ними, получили название легированных.

Отличительная особенность легированных сталей (в том числе нержавеющих сталей) — повышенная твердость и прочность. Это необходимо учитывать при подборе инструмента для шлифования. Часто применяются универсальные абразивные материалы предназначенные для всех металлов. Это большая ошибка, которая приводит к негативным результатам — браку изделия, так называемым прижогам.

Прижоги при шлифовании

Шлифование стали происходит двумя способами: с использованием охлаждающей жидкости и без нее, когда ее подача невозможна. Одна из причин возникновения прижогов при шлифовании- это недостаточное охлаждение или неправильный способ подвода жидкости для охлаждения.

Прижоги возникают в момент контакта абразивного зерна с обрабатываемой поверхностью. Температура в зоне соприкосновения повышается и может достигать 700°С. В процессе шлифования выделяется тепло, в результате нагревается шлифовальный материал, поверхность детали и окружающий воздух.

Основная температура передается обрабатываемой детали, поэтому при снятии стружки на этом участке образуется мгновенная температура. Она намного больше той температуры, которая установилась на поверхностном слое детали.

В результате повышенных температур мы получаем 2 негативных результата:

  1. Разрушение гибкого шлифовального инструмента, который становится непригоден для дальнейшей работы.
  2. Стружка стали плавится и спекается на абразивном зерне, в итоге происходит шлифование металла металлом, а не самими зернами, температура в месте обработки увеличивается еще больше. Это приводит к структурным нарушениям кристаллической решетки металла.

Рисунок 1

Обработанный металл с прижогом Обработанный металл без прижога

В местах структурных нарушений детали часто образуются цвета побежалости, что и является прижогом. (Рис. 1)

Цвета́ побежа́лости — радужные цвета, образующиеся на гладкой поверхности металла или минерала в результате формирования тонкой прозрачной поверхностной оксидной пленки и интерференции света в ней.

Такие дефекты значительно ухудшают механические свойства поверхности металла — прочность, надежность, срок службы.Это является браком.

Обнаружить прижог можно при явном наличии цветов побежалости или путем травления деталей, от которого не зависит качество покрытия. Травление происходит в растворах этилового спирта, ацетона, азотной кислоты и этиленгликоля. Далее промывают и осветляют детали с соляной или серной кислотой. Если прижога нет, то покрытие будет светлым и, если есть дефект поверхности, то темным.

Как избежать прижогов на поверхности легированных сталей

Как мы отметили выше, именно легированные стали (в том числе нержавеющие стали) чаще подвержены появлению прижогов при шлифовании.

Для решения этой проблемы отдел инновационного развития ОАО “БАЗ» разработал серию шлифовальной шкурки и изделий из нее со специальным охлаждающим покрытием.

Покрытие представляет собой смесь химических элементов, которая противодействует свариванию частиц металла с шлифовальными зернами. (Рис.2)

Рисунок 2

Гибкий шлифовальный инструмент с покрытием предназначен для сухой обработки легированных сталей и их сплавов.

В начале 2020 года отдел управления качеством Белгородского абразивного завода провел испытания, в которых сравнивали эффективность шлифования легированной стали абразивными инструментами без покрытия и с покрытием. Также в испытании принимали участие аналогичные инструменты других производителей.(Рис. 3)

Преимущества использования шлифовального инструмента с охлаждающим покрытием TOP COOL :

  • до 2-х раз выше производительность снятия материала относительно аналогичной серии шлифовальной шкурки без покрытия.
  • значительное снижение температуры в зоне шлифования, что исключило появление прижогов и, соответственно, структурных изменений стали.

Гибкий шлифинструмент с охлаждающим покрытием TOP COOL

Для обработки изделий из легированных сталей, в том числе нержавеющих сталей, и их сплавов мы рекомендуем использовать следующие инструменты:

Рекомендованные статьи:

Обработка изделий из нержавеющей стали: листовой прокат, трубы, медицинские инструменты и столовые приборы

Фибровые шлифовальные круги в металлообработке


Черные металлы – железо и его сплавы

Черные металлы – железо и его сплавы, которые отличаются от остальных металлов, называемых цветными. К черным металлам относятся чугуны и стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом, в состав которых входят еще и кремний, марганец, сера и другие элементы.

Чугун – железоуглеродистый сплав, в котором содержание углерода превышает 2%. В состав его также входят кремний, марганец, фосфор и сера. Чугун выплавляется в доменных печах из железных руд. Исходными материалами для его получения, кроме руды, служат топливо и флюсы.

Сталь – сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2%. По сравнению с чугуном сталь обладает значительно более высокими физико-механическими свойствами. Она отличается высокой прочностью, хорошо обрабатывается резанием, ее можно ковать, прокатывать, закаливать. Кроме того, сталь в расплавленном состоянии жидкотекуча, из нее изготовляют различные отливки. Сталь получают из передельного чугуна его переплавкой и удалением избытка углерода, кремния, марганца и других примесей и выплавляют в мартенах, электропечах и конверторах.

Железо и его сплавы важнейшие конструкционные материалы в технике и промышленном производстве. Из сплавов железа с углеродом, называемых сталями, изготавливаются почти все конструкции в машиностроении и тяжелой промышленности. Легковые, грузовые автомобили, станки, железные дороги, корпуса и силовые установки судов – все это делается в основном из стали. Масштаб производства стали является одной из основных характеристик общего технико-экономического уровня развития государства. На долю стали приходится около 95% всей металлической продукции.

Черные металлы являются неотъемлемой частью большинства габаритных рекламных носителей. Они находят свое применение при закладке фундамента, на основе которого монтируются рекламные щиты или другие средства наружной рекламы. В этом случае обязательно используется арматура различных сечений. Используются в качестве каркаса рекламных носителей, тут может применяться металлический уголок разных профилей, балки, швеллера, трубы небольших диаметров. Так же может использоваться в виде основного (или даже единственного) материала из которого изготавливается наружная реклама.

Металл, выступая в качестве строительного материала, обладает большим количеством достоинств. Среди основных можно выделить его надежность, долговечность и легкость. Конструкции, выполненные из этого материала, имеют сравнительно небольшой вес, но при этом соединения характеризуются повышенной прочностью.

Главный недостаток металла – это его подверженность коррозии, при взаимодействии с влагой или агрессивными газами. Длительное нахождение в неблагоприятных условиях может привести к разрушению конструкции.

Вместо черных металлов так же могут использоваться более легкие и менее подверженные коррозии материалы: нержавеющая сталь, алюминий, алюминиевые композитные панели.

Сплав для войны и вечности – Weekend – Коммерсантъ

С экономической наукой я впервые столкнулся лет в восемь, когда отец принес с работы небольшой металлический брусок. Брусок блестел дымным и синим.

Отец был шлифовщиком, он, как все люди послевоенного воспитания, был в близких отношениях с миром материалов — любой предмет, состоящий из однородной материи, не мог не рассматриваться как то, что надлежит преобразовать в вещь. Я не унаследовал его рук, от него мне досталось только это отношение к количеству однородной материи. Вот большой кусок кожи — он может стать частью ботинка. Вот обрезок доски — он станет частью дачного крыльца. Вот кусок полированного графита, отрез ткани, моток веревки, осколок малахитового самородка, слиток оловянного припоя, вот бог весть от чего винтики. Все это посредством отца найдет свое место, раскроет свои свойства и станет вещью или частью вещи. «Натюрморт» Иосифа Бродского, тоже послевоенного мальчика, уже был написан, и отец бы, вероятно, одобрил то, что сказано было в нем про вещь, но для меня слова тогда были совсем другими — важными, но бесполезными. Другое дело — брусок: он был очень тяжелым и блестящим, у параллелепипеда (очень трудное слово) были отполированные грани, его жалко было отдавать.

Это была нержавеющая сталь.

Отец объяснил мне, что этот металл не ржавеет. Что он не подвластен времени. Что он не боится кислоты и высокой температуры. Что он, по существу, не боится вообще ничего, и обрабатывают его алмазным инструментом. Про алмазную крошку я тогда уже все знал и воспринимал ее просто. Отец умеет многое, что не нужно понимать, а нужно принять как должное и обыкновенное чудо. Например, ему подвластны алмазы, самое твердое, что есть в мире. Ими он режет стекло: в стеклорезе есть маленькая точка, проводящая линию по абсолютно гладкой, блестящей поверхности, и поверхность, по которой легко постукивают снизу, распадается точно по прямой на две. Это математика и физика, химия и технология. Это умеют взрослые, они умеют ненадолго завораживать. Но потом другой мир, в котором есть деревья, царапины и чужие люди, забирает тебя к себе, и это важнее.

Я плохо понял то, что отец объяснял мне про нержавеющую сталь, но главное уловил. Момента этого я не помню, но он произошел. Еще мгновение назад я ничего не понимал. Сразу после этого в руках у меня оказался обыкновенный кусок вечности.

«Папа,— спросил я с дурным блеском в глазах,— зачем, если есть нержавеющая сталь, что-то делают из обычного железа?»

Дети быстрее, чем взрослые, настолько, что это, став взрослым, становится просто невозможно вспомнить. В один момент я выдумал целый мир, в котором из нержавеющей стали было все, кроме деревьев и нас. И это было восхитительно, и я был Эйнштейном: есть такой материал, который навсегда, и только я прямо сейчас догадался, зачем он на самом деле нужен. И делать блистающий мир нужно было прямо сейчас, по моей команде.

В этом мире были металлические дома с металлическими дверями, в которых металлические блистающие шкафы были полны металлической посуды, а в металлических рамках в окнах отражались металлические горшки с геранью. Стальные плашки паркета я разглядывал в стальных листах потолка. По стальным дорогам летели стальные автобусы к стальной Москве, где на холме сиял стальной Кремль, и только звезды его были рубиновыми, потому что я так хотел. В руках у меня был металлический брусок, из которого все это выросло и пребудет навеки.

Гарри Брирли

Фото: DIOMEDIA / Science Museum, London

Нержавеющая сталь в 1913 году была окончательно придумана Гарри Брирли в Великобритании, в Шеффилде — он искал сплав для ружейного дула, экспериментируя с железохромистыми сплавами. Не то чтобы Брирли изобрел что-то новое. До него в 1911 году подобные же коррозионно-стойкие сплавы изобретали инженеры Круппа в Германии. До них во Франции с 1904 года бруски такого материала для экспериментальных целей производил Леон Гийе. До него в последнем десятилетии девятнадцатого века металлургический процесс, позволяющий производить низкоуглеродистые сплавы хрома и железа, изобретал и исследовал в Германии Ганс Гольдшмидт. За семьдесят лет до Гольдшмидта свойства сплавов хрома и железа во Франции изучал Пьер Бертье. За несколько веков до него не подверженные коррозии сплавы умели делать арабы в Дамаске. За тысячу лет до них в Дели царь Кумарагупта I поставил в честь своего отца, Чандрагупты II, стальную колонну, которую и по сей день почти не тронула ржавчина. До Кумарагупты I государство Гуптов воевало мало, но его сын часто вступал в неудачные войны. Имена последних царей этой династии неизвестны, сохранили ли они технологию производства нержавеющей стали — неизвестно. Скорее всего — нет. Да и Гарри Брирли стал в 1913 году изобретателем нержавеющей стали случайно. Два года Шеффилдская металлургическая компания, в которой он работал, рекламировала в местных газетах столовые приборы из сплава, который впервые в мире был назван non-rusting steel. Затем вилки, ложки и ножи поплыли через океан, где материал, из которого они были сделаны, получил патентную охрану и привычное название — stainless steel.

Все имеет цену, пояснил мне отец. Не бывает самого лучшего материала, из которого можно сделать все. Нержавеющая сталь — это часто дорого, поэтому просто не нужно. И ее сложно обрабатывать — сложно, а значит, дорого. А дорого — значит, недоступно для кого-то. Кому-то чего-то не хватит. Лучшее — это то, из чего нужно делать, а не то, из чего хотелось бы. Самое дорогое, самое блестящее, самое стойкое — не всегда лучшее. Искать и находить, для чего пригоден этот материал,— в этом смысл.

Слово «экономика» не было произнесено, да я бы его и не понял. В этот момент мой мир деревьев и взрослый мир стали соединились в один. В нем мало было места вечности, потерявшей блеск, все стало иметь цену, а затем и стоимость. Синий блестящий волшебный брусок получил свое чуть презрительно звучащее имя — нержавейка. Где-то он до сих пор лежит, если отец не успел превратить его во что-то еще.

В молодости отец хотел стать хирургом. Не стал им и я, несмотря на все усилия отца. Хирургические инструменты делают именно из такой стали. А вечность — конечно она существует.

Дмитрий Бутрин

Весь 1913 год

Ювелирная, хирургическая, 316L сталь — это сплав железа с углеродом с добавками

12.05.2013

Материалы, используемые для изготовления элитарной бижутерии разнообразны: дерево, кожа, металлические сплавы и даже кость. Однако отличие элитарных образцов от более дешёвых представителей мужской бижутерии состоит в использовании ювелирной стали для изготовления качественных вариантов украшений, адресованных сильному полу.

Что представляет собой ювелирная сталь?

Массовое использование этого материала для изготовления элитарной бижутерии объясняется гипоаллергенностью и отсутствием каких-либо визуальных дефектов на поверхности сплава от соприкосновения с кожей. Более того, гарантируя абсолютную безопасность, изделия из этого материала не теряют своей привлекательности ни под действием активного солнечного света, ни в солёной морской воде и, тем более, пресной. А это значит, что такая бижутерия – лучший спутник на курортах и в морских круизах. Состав металла ювелирной стали гарантирует гипоаллергенность украшений и, самое главное, даже в самый зной изделия из этого материала не доставят вам никакого дискомфорта.

Второе название – хирургическая сталь – сплав получил по той простой причине, что активно используется в медицине, ещё раз доказывая свою безупречность. Главный секрет этого материала – в наличии оксидной плёнки из хрома, которая препятствует окислению металлического сплава, а значит, никаких следов коррозии от соприкосновения с водой вы не заметите.

Из ювелирной стали в настоящее время изготавливают медицинские инструменты, ювелирную продукцию и другие дорогие товары в декоративных целях. Например, «Браслет «Стальной-316» полностью выполнен из ювелирной стали и отполирован до блеска

Немного из металловедения

Ювелирная (хирургическая, медицинская) сталь – это сплав железа с углеродом с добавлением легирующих элементов. Благодаря таким добавкам сталь приобретает высококоррозионные свойства, а значит, нейтрален к человеку: не вызывает аллергии, не вступает в реакцию с потом человека, не меняет свои свойства под воздействием соленой воды и солнца. В США, Англии, Австралии ее маркируют 316L, а в России 03Х17Н14М3. Процентное содержание легирующих элементов в ювелирной стали:
Хром – 16-18%
Никель – 13-15 %
Молибден – 2,5-3,1 %
Марганец – 1-2 %
Кремний – до 0,4 %
Углерод – до 0,03 %
Сера – до 0,02 %
Фосфор – до 0,035 %

Ещё немного о преимуществах

Бижутерия из ювелирной стали отлично имитирует украшения из серебра или белого золота. Поэтому она смотрится неизменно лаконично и роскошно. К тому же подобные изделия универсальны и рекомендованы для использования в классическом, повседневном и спортивном стиле. Не требуя особого внимания по уходу, бижутерия из ювелирной стали обладает ещё одним неоспоримым преимуществом – доступностью.

Именно последний факт позволяет большинству мужчин выбирать украшения под каждый значимый случай, не принимая во внимание финансовую сторону приобретения. Поэтому элитарная бижутерия из ювелирной стали, ни в чём не уступая классическим изделиям из драгоценных металлов, приобретает всё большую популярность благодаря разумной ценовой политике, исключительной выразительности и ассортименту, пополняемому неиссякаемой фантазией мастеров стального ювелирного дела.

Как выплавлялась сталь | Политех (Политехнический музей)

17 октября 1855 г. английский изобретатель Генри Бессемер запатентовал новый процесс изготовления стали. Политех решил проследить историю развития металлургии от глиняных кузнечных горнов до мартеновских печей с магнезитовой футеровкой.

Цивилизация — это металл, начиная с первых неловких попыток обработки самородных металлов, и до ультрасовременных сложных сплавов. Недаром историки разделяют развитие человечества на этапы, начиная с каменного века: медный, бронзовый и, наконец, железный.

Самородные металлы встречаются довольно редко, поэтому начиная с медного века люди учились выплавлять их из руды. Хотя первое знакомство человека с железом сегодня относят еще к 3–4 тысячелетию до н.э., считается, что «настоящий» железный век наступил лишь около VIII в. до н.э. Во всяком случае, в 1200 г. до н.э. древние греки воевали с троянцами еще медным и бронзовым оружием.

Получать медь и бронзу (сплав меди с оловом) не особенно сложно. Во-первых, самородная медь распространена достаточно широко. Во-вторых, температура ее плавления — около 1350 °С, и в простейшем случае достаточно насыпать руду в каменный или глиняный тигель, и поставить его в кузнечный горн. Вскоре можно будет отделить шлак от вполне чистого металла.

Дорога к веку железа

Температура плавления железа — уже почти 1540 °С. Его получение потребовало печей более совершенной конструкции и более горячих. Чтобы повысить разогрев, воздух в них нагнетали мехами, а сами глиняные печи часто делали «глухими»: чтобы извлечь готовый металл и шлаки, печь приходилось разбирать, а для новой плавки складывать заново. Вдобавок, поддерживать высокую температуру удавалось только в небольших по размерам объемах. Производительность такой металлургии была невысока, а выплавленное железо исключительно дорогим.

Полудоменная печь XV века с водяным дутьем (Штирия)

Широко доступным железо стало только в XIV–XV вв., когда появились доменные печи, выплавка в которых может происходить непрерывно — разбирать ее нет нужды. Железная руда, чередуясь с топливом, засыпается в доменную печь сверху, а снизу подается разогретый воздух и извлекается шлак, а также чугун, сплав железа со сравнительно высоким количеством углерода.

Первым топливом доменных печей стал уголь — сперва древесный, потом каменный, — а с XVIII в. его вытесняет кокс, продукт нагревания угля без доступа кислорода.

Температура в доменной печи так высока, что складывать ее потребовалось из кирпичей, сделанных лишь из особых, огнеупорных сортов глины. В те годы самой стойкой показала себя белая глина (каолин), состоящая, в основном, из водных силикатов алюминия. Глину обжигали, чтобы удалить воду и спечь, получив шамот, затем его перемалывали и после добавления дополнительных ингредиентов формовали в кирпичи.

Стоит заметить, что кузнецы Средних веков относились к чугуну пренебрежительно: при всей своей высокой твердости, он исключительно хрупок и обычной ковке молотом не поддавался. Однако после того, как из него стали лить ядра, пушки, а затем рельсы и мосты, именно он стал основным для черной металлургии. «Доменно–каолинная» технология просуществовала несколько столетий, вплоть до начала XIX в.

Стальная революция

Следующий прорыв связан с созданием технологий получения из чугуна еще более удобных сплавов железа — сталей. Для этого требуется всего лишь снизить содержание углерода, однако долгое время добиться этого можно было лишь очень долгим и сложным способом, включавшим дополнительную проковку. Сталь не была массовой до тех пор, пока в 1780-х не появился новый революционный метод пудлингования.

В пудлинговой печи контакта чугуна с топливом не происходило. Уголь сгорал в очаге, тепло от которого направлялось к рабочему пространству, превращая загруженный чугун в тестообразную массу. При этом стены печи покрывали слоем глины, смешанной с оксидами железа, которые помогали углероду в расплавленном чугуне окисляться. При огромной температуре и за счет особого покрытия углерод и примеси выгорали, и в расплаве появлялись кристаллы достаточно чистого железа. Собрав их в комок, рабочие вытаскивали его из печи и отправляли на проковку.

Вскоре для пудлинговых и доменных печей было найдено и новое огнеупорное покрытие, способное выдерживать температуры, намного выше, чем шамот. Кремнезем — диоксид кремния — при нагревании спекается в огнеупорную стекловидную массу. Уже в 1820-х в Англии, где вовсю бушевала промышленная революция, была разработана технология получения огнеупорных кирпичей из богатой кремнеземом динасовой глины.

Вскоре доменные и пудлинговые печи начинают работу во всех развитых странах: с 1819 г. — во Франции, с 1835 г. — в Австрии, а в 1837 г. и в России открылся первый пудлинговый Камско-Воткинский завод. Металлургия стала обеспечивать возрастающие потребности человечества в «черном» металле. Континенты рассекли железные дороги, в моря вышли железные пароходы, артиллерия вооружилась внушительными пушками.

Между Бессемером и Мартеном

Потребности цивилизации в стали все росли, и технологии быстро совершенствовались. В середине XIX в. Генри Бессемер нашел, что «обезуглероживание» чугуна станет более эффективным, если сквозь ванну с расплавом продувать воздух. Однако бессемеровской переделке поддавался далеко не любой чугун: если он содержал фосфор, то при нагревании до красного каления резко терял всю свою прочность.

Изобретатель Генри Бессемер

Железные руды с низким содержанием фосфора достаточно редки, удалить же его из чугуна в печи не позволяла простая химия: шамотные и динасовые кирпичи создают в ней кислую среду, в которой нужные реакции не протекают. Решение нашлось лишь в 1877 г., когда Сидни Томас и Перси Джилькрист получили патент на новую технологию переделки чугуна — с добавлением связывающей фосфор извести и с облицовкой печи из материалов, содержащих щелочные оксиды магния и кальция.

В самой Англии к новому процессу отнеслись с недоверием. Вплоть до начала ХХ в. металл, изготовленный по этой технологии, ценился не слишком высоко, и даже фирма Lloyd’s брала повышенную плату за страхование судов, изготовленных из «томасовского» металла. Такой консерватизм обошелся англичанам дорого: к концу XIX в. Германия, вооружившись методом Томаса, стала металлургическим и промышленным лидером Европы.

Распространение томасовского процесса привело к тому, что с 1880-х внутренние поверхности сталеплавильных печей все чаще отделывали щелочными (основными) огнеупорами. Изготовленные, например, из минерала магнезита, они позволили поднять температуру до 1700 °С и открыли дорогу новой металлургической технологии — пришло время мартеновских печей.

Эра Мартена

Идею о превращении мягкого железа в сталь погружением его в расплав чугуна еще в 1722 г. высказал Рене Реомюр (тот самый, который изобрел спиртовой термометр и предложил свою температурную шкалу). Однако температура для этого требовалась настолько высокая, что реализовать процесс было невозможно вплоть до появления печей нового типа.

Первый шаг к ним сделал Фридрих Сименс, придумавший подавать в печь воздух, предварительно прошедший через систему труб и как следует прогретый. А завершил работу Пьер Мартен, который в 1860-х запатентовал процесс, позволявший расплавлять чугун, загружать его металлоломом или рудой — и получать сталь нужного качества и состава.

Первые мартеновские печи облицовывались по-старинке, денисовскими кирпичами, но вскоре их вытеснили более выносливые основные огнеупоры, получаемые из обожженного магнезита. Помимо прочего, они позволяли работать с большим спектром железных руд — и в 1880 г. на территории современной Польши была получена первая сталь, выплавленная в мартеновской печи с использованием магнезитовых огнеупоров.

В следующие десятилетия весь мир принялся осваивать внезапно ставший таким важным магнезит. Его добыча и производство из него огнеупорных изделий одно за другим начинаются в Австро-Венгрии, Германии, США, а около 1896 г. и на Урале было открыто огромное Саткинское месторождение. С началом нового века здесь открывается новый магнезитовый завод — впоследствии одно из передовых предприятий советской промышленности, а сегодня — ключевая часть компании «Магнезит», ведущего поставщика огнеупорных изделий для всей российской металлургии. Впрочем, это уже совсем другая история.

Как отличить чугун от стали

Сталь и чугун – самые популярные виды материалов для литья, которые используются в промышленности. Есть несколько способов, как отличить чугун от стали. Некоторые способы возможны только в промышленных условиях с помощью специализированного оборудования, другими можно воспользоваться и в домашних условиях.

Конечно же самое главное отличие – это состав сплавов. Сталь – это сплав железа (45%) с углеродом (не более 2%) и легирующими примесями (никель, молибден и др.). Сталь имеет высокую прочность, пластичность и легкость обработки. Чугун также состоит из железа и углерода, при этом доля углерода от 2% и более. Также в чугуне могут присутствовать легирующие добавки, такие как кремний, фосфор, марганец или другие компоненты.

Отличия в физико-химических характеристиках

Основные отличия этих двух металлов являются следующими:

  • Твердость стали выше, чем у чугуна.
  • Масса стальных отливок меньше, при этом материал легче плавится.
  • Определенные виды механической обработки доступны только для стальных заготовок (ковка, сварка), в то время как чугунные изделия изготавливаются только с помощью литья.
  • Теплопроводность чугунных изделий ниже, чем у стальных аналогов.
  • Чугун не нуждается в обязательной закалке.

Как отличить чугун от стали визуально?

Когда мы говорим об отливках или заготовках, на которых можно применить обработку без нанесения вреда готовому изделию, можно взглянуть на визуальные отличия сплавов. На сломе изделия из чугуна появляется темно-серый матовый оттенок, стальная поверхность более светлая, имеет глянцевую текстуру. Внешний вид зависит от содержания углеродистых компонентов, различить их можно по типу трещин: на высокоуглеродистых стальных поверхностях они похожи на дефект в виде раскола, на изделии из низкоуглеродистого сплава железа трещины выглядят как разрыв пластичного типа.

На вопрос, как можно отличить готовые изделия по оттенку или текстуре, можно дать однозначный ответ: предметы из стали более светлые, практически всегда имеют глянцевый оттенок, изделия из чугуна – темные и матовые.

Как отличить чугун от стали другими способами?

Также чтобы отличить эти сплавы можно использовать следующие способы:

  • Сверление. Можно использовать насадку небольшого диаметра и высверлить небольшон отверстие на ровном участке заготовки. Если при сверлении металла образуется тонкая стружка, сформированная в витую полоску длиной больше используемого сверла, имеет цвета побежалости по всей длине и достаточно хорошо гнется — изделие сделано из стали. Чугунный сплав менее пластичен, он практически не образует вьюна, а стружка крошится от малейшего механического воздействия: ее легко растереть до состояния порошка, поскольку материал более хрупкий;
  • Шлифование.  Для этого используется углошлифовальная машинка. Для воздействия выбирают участок, на который не воздействуют силы трения, контакт с другими металлическими поверхностями или деталями, в противном случае после шлифовки изделие может быть непригодным к дальнейшему использованию. В процессе обработки требуется следить за цветом искры и ее формой. Если сплав чугунный, искра будет короткой, звездочка будет иметь красноватый тон, а если деталь сделана из стали, искр вылетает больше, они имеют увеличенный размер и продолговатую форму. Сами искры имеют желтый или белый цвет. Исключением являются стальные сплавы с повышенным содержанием углерода, которые также дают короткую багровую искру с укороченным треком и малой звездочкой.

Определяем происхождение по типу детали

Если вы знаете основные характеристики и свойства данных сплавов, вы можете использовать эти знания для того чтобы отличить чугун от стали. Глядя на любое металлическое изделие, чтобы определить происхождение, воспользуйтесь знаниями о главных отличительных технологических свойствах. Чугун – это литейный материал. Из него производят простую посуду, массивные трубы, корпусы станков, двигателей, крупные объекты несложной конфигурации. Из стали изготавливают детали всех размеров и сложности, так как для этого применяются ковка, штамповка, волочение, прокатывание и другие способы обработки металла давлением. Таким образом, если стоит вопрос о происхождении арматуры, сомнений быть не может – это сталь. Если интересует происхождение массивного казана – это чугун. Если же необходимо узнать, из чего изготовлен корпус двигателя или коленчатого вала – следует прибегнуть к иным способам распознавания, так как возможны оба варианта.

Как отличить чугун от стали по звуку

Интересный факт, что данные два сплава по-разному звучат. Если у вас на руках два образца или вы обладаете тонким слухом, можно определить, из чего сделано изделие (чугун или сталь) по звуку. Сталь имеет более высокую плотность, что отражается на ее звучании. При ударе о нее металлическим предметом звук получается намного более звонкий, чем у чугуна.

Для того чтобы знать, чем отличается чугун от стали, необходимо иметь хоть небольшие знания об этих материалах и, в некоторых случаях, определенный опыт. Ведь опытный профессионал, металлург или техник, может легко отличить сталь и чугун между собой, оценив изделие только визуально или на ощупь.

Легированная сталь

: все, что вам нужно знать о легированных сталях и их роли в строительстве

Обзор «стали»

Сталь — один из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1808 миллионов тонн нерафинированной стали, и около 50% этой продукции было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает экологическими, химическими и физическими свойствами, уникальными для этой марки стали.Сталь претерпела значительные изменения с течением времени, и около 75% всех видов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, для нее потребовалась бы только треть стали, используемой тогда.

Виды стали
По сути, сталь представляет собой сплав железа с низким содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных областей применения.В целом они делятся на 4 типа — углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире. Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Из нержавеющей стали делают обычные предметы домашнего обихода. Легированные стали состоят из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь
Когда к углеродистой стали добавляются другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь.Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования. Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать разные механические свойства.

Эффекты легирования
Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термообработки и механические свойства. Современные технологии с использованием высокоскоростных компьютеров позволяют предвидеть свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячей прокатке или легировании.Например, если для некоторых применений стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, тогда углеродистая сталь сама по себе не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить углерод и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов изготовления высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Виды легированной стали
Существует два вида легированной стали — низколегированная и высоколегированная.Как упоминалось ранее, состав и пропорция легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

Легирующие элементы
Существует около 20 легирующих элементов, которые можно добавлять в углеродистую сталь для производства различных марок легированной стали. Они предоставляют различные типы свойств. Некоторые из используемых элементов и их эффекты включают:

  • Алюминий — очищает сталь от фосфора, серы и кислорода
  • Хром — может повысить ударную вязкость, твердость и износостойкость
  • Медь — может повысить коррозионную стойкость и жгут
  • Марганец — может повысить жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
  • Никель — может повысить стойкость к коррозии, окислению и прочность
  • Кремний — может увеличить магнетизм и прочность
  • Вольфрам — может повысить прочность и твердость
  • Ванадий — может повысить коррозионную стойкость, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Другие легирующие элементы, которые обеспечивают различные свойства, включают висмут, кобальт, молибден, титан, селен, теллур, свинец, бор, серу, азот, цирконий и ниобий. Эти легирующие элементы могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях в зависимости от желаемых свойств.

Свяжитесь с ближайшими к вам крупнейшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Изделия из легированной стали и области их применения
Существуют сотни продуктов, которые могут быть изготовлены из легированных сталей различного состава. Сюда входят трубы и трубки из легированной стали, листы и рулоны из легированной стали, прутки из легированной стали, стержни и проволока, кованые фитинги из легированной стали, стыковые фитинги из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое.Легированные стали находят широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, машиностроение и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и морские установки.

Применение в строительстве крупных сооружений
В строительстве легированные стали используются для изготовления очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций.Даже в бетонных конструкциях в качестве арматуры используются легированные стали, чтобы повысить прочность и снизить общий вес конструкций. В строительстве используются более мелкие изделия, такие как шурупы, гвозди и болты из легированной стали.

Применения в строительстве мостов
В мостах используются специальные легированные стали, известные как погодостойкие. Они обеспечивают улучшенную защиту от коррозии из-за присутствия никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Погодостойкая сталь также находит применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения внешнего вида.Погодостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, включая высокую безопасность, простоту и скорость строительства, эстетичный внешний вид, небольшую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за естественной выветривания поверхности не требуется покраска, что позволяет избежать проблем с окружающей средой, вызванных красками. Погодостойкие стали в долгосрочной перспективе чрезвычайно рентабельны.

Плоский прокат из легированной стали
Легированные стали используются для изготовления плоского проката — листов и полос.Таблички доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем сварки пластин в готовые секции.

Лента и рулоны из легированной стали
Доступны полосы горячего и холодного проката и горячеоцинкованные рулоны. Оцинкованные методом горячего цинкования рулоны используются для изготовления строительных изделий, которые включают облицовку стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали Легированные стали
используются для производства сортового проката, используемого в строительной отрасли, такого как балки, конструкционные профили, стержни, рельсы, стержни и проволока.

Фланцы из легированной стали
Еще одним важным продуктом из легированных сталей являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной шейкой, которые имеют ту же толщину и фаску, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или минусовых температур. Фланцы с соединением внахлест представляют собой надвижные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного технического обслуживания и осмотра.

Трубы из легированной стали
Трубы из легированной стали являются важным материалом в строительстве из-за их эксплуатационных характеристик, таких как пластичность, простота крепления без термической обработки и высокая прочность. Они представляют собой сплав нержавеющей стали, хрома и никеля. Некоторые специальные типы труб из легированной стали включают сварные трубы большого диаметра, трубы, полученные электросваркой плавлением, сварные трубы и бесшовные трубы. Они чрезвычайно полезны для высокотемпературных или агрессивных сред, помимо сред с высоким давлением.

Цена легированной стали
Поскольку легированные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для конкретных применений, цены сильно различаются в зависимости от марок, входящих в состав легирующих элементов, процесса производства и размера. Цены на легированные стали, доступные в Индии, обычно варьируются в диапазоне от 90 580 рупий (1294 доллара США) за тонну до 4 08 730 рупий (5839 долларов США) за тонну.

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве и других отраслях промышленности.Легированные стали отличаются экономичностью, высокими характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью, высокой прочностью, высоким соотношением прочности и веса, высокими эксплуатационными характеристиками в суровых условиях и широким ассортиментом продукции, подходящей для большинства областей применения.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Легированная сталь: все, что вам нужно знать о легированных сталях и их роли в строительстве

Обзор «стали»

Сталь — один из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли.По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1808 миллионов тонн нерафинированной стали, и около 50% этой продукции было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает экологическими, химическими и физическими свойствами, уникальными для этой марки стали. Сталь претерпела значительные изменения с течением времени, и около 75% всех видов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, для нее потребовалась бы только треть стали, используемой тогда.

Виды стали
По сути, сталь представляет собой сплав железа с низким содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных областей применения. В целом они делятся на 4 типа — углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире.Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Из нержавеющей стали делают обычные предметы домашнего обихода. Легированные стали состоят из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь
Когда к углеродистой стали добавляются другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь. Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования.Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать разные механические свойства.

Эффекты легирования
Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термообработки и механические свойства. Современные технологии с использованием высокоскоростных компьютеров позволяют предвидеть свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячей прокатке или легировании. Например, если для некоторых применений стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, тогда углеродистая сталь сама по себе не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким.Решение состоит в том, чтобы уменьшить углерод и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов изготовления высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Виды легированной стали
Существует два вида легированной стали — низколегированная и высоколегированная. Как упоминалось ранее, состав и пропорция легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

Легирующие элементы
Существует около 20 легирующих элементов, которые можно добавлять в углеродистую сталь для производства различных марок легированной стали. Они предоставляют различные типы свойств. Некоторые из используемых элементов и их эффекты включают:

  • Алюминий — очищает сталь от фосфора, серы и кислорода
  • Хром — может повысить ударную вязкость, твердость и износостойкость
  • Медь — может повысить коррозионную стойкость и жгут
  • Марганец — может повысить жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
  • Никель — может повысить стойкость к коррозии, окислению и прочность
  • Кремний — может увеличить магнетизм и прочность
  • Вольфрам — может повысить прочность и твердость
  • Ванадий — может повысить коррозионную стойкость, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Другие легирующие элементы, которые обеспечивают различные свойства, включают висмут, кобальт, молибден, титан, селен, теллур, свинец, бор, серу, азот, цирконий и ниобий.Эти легирующие элементы могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях в зависимости от желаемых свойств.

Свяжитесь с ближайшими к вам крупнейшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Изделия из легированной стали и области их применения
Существуют сотни продуктов, которые могут быть изготовлены из легированных сталей различного состава. Сюда входят трубы и трубки из легированной стали, листы и рулоны из легированной стали, прутки из легированной стали, стержни и проволока, кованые фитинги из легированной стали, стыковые фитинги из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое.Легированные стали находят широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, машиностроение и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и морские установки.

Применение в строительстве крупных сооружений
В строительстве легированные стали используются для изготовления очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций.Даже в бетонных конструкциях в качестве арматуры используются легированные стали, чтобы повысить прочность и снизить общий вес конструкций. В строительстве используются более мелкие изделия, такие как шурупы, гвозди и болты из легированной стали.

Применения в строительстве мостов
В мостах используются специальные легированные стали, известные как погодостойкие. Они обеспечивают улучшенную защиту от коррозии из-за присутствия никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Погодостойкая сталь также находит применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения внешнего вида.Погодостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, включая высокую безопасность, простоту и скорость строительства, эстетичный внешний вид, небольшую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за естественной выветривания поверхности не требуется покраска, что позволяет избежать проблем с окружающей средой, вызванных красками. Погодостойкие стали в долгосрочной перспективе чрезвычайно рентабельны.

Плоский прокат из легированной стали
Легированные стали используются для изготовления плоского проката — листов и полос.Таблички доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем сварки пластин в готовые секции.

Лента и рулоны из легированной стали
Доступны полосы горячего и холодного проката и горячеоцинкованные рулоны. Оцинкованные методом горячего цинкования рулоны используются для изготовления строительных изделий, которые включают облицовку стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали Легированные стали
используются для производства сортового проката, используемого в строительной отрасли, такого как балки, конструкционные профили, стержни, рельсы, стержни и проволока.

Фланцы из легированной стали
Еще одним важным продуктом из легированных сталей являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной шейкой, которые имеют ту же толщину и фаску, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или минусовых температур. Фланцы с соединением внахлест представляют собой надвижные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного технического обслуживания и осмотра.

Трубы из легированной стали
Трубы из легированной стали являются важным материалом в строительстве из-за их эксплуатационных характеристик, таких как пластичность, простота крепления без термической обработки и высокая прочность. Они представляют собой сплав нержавеющей стали, хрома и никеля. Некоторые специальные типы труб из легированной стали включают сварные трубы большого диаметра, трубы, полученные электросваркой плавлением, сварные трубы и бесшовные трубы. Они чрезвычайно полезны для высокотемпературных или агрессивных сред, помимо сред с высоким давлением.

Цена легированной стали
Поскольку легированные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для конкретных применений, цены сильно различаются в зависимости от марок, входящих в состав легирующих элементов, процесса производства и размера. Цены на легированные стали, доступные в Индии, обычно варьируются в диапазоне от 90 580 рупий (1294 доллара США) за тонну до 4 08 730 рупий (5839 долларов США) за тонну.

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве и других отраслях промышленности.Легированные стали отличаются экономичностью, высокими характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью, высокой прочностью, высоким соотношением прочности и веса, высокими эксплуатационными характеристиками в суровых условиях и широким ассортиментом продукции, подходящей для большинства областей применения.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Легированная сталь: свойства, обработка и применение

Легированная сталь — это класс стали, который, помимо углерода, легирован другими элементами в диапазоне от 1 мас.% до 50 мас.%, которые используются для улучшения различных свойств материала [1].

Эти элементы обычно включают марганец, никель, хром, молибден, ванадий, кремний и бор. Менее распространенные элементы включают алюминий, кобальт, медь, церий, ниобий, титан, вольфрам, олово, цинк, свинец и цирконий.

Здесь вы узнаете о:

  • Виды легированной стали
  • Свойства легированной стали
  • Производство и обработка легированной стали
  • Применение и области применения легированной стали

Виды легированной стали

Есть несколько подкатегорий легированной стали. К ним относятся:

Низколегированные стали обычно содержат менее 8 мас.% Нежелезных элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8 мас.% Нежелезных элементов [2]. Обе стали обычно обладают превосходными механическими свойствами по сравнению с углеродистыми сталями [3].

Свойства легированной стали

Легированные стали

могут содержать широкий спектр элементов, каждый из которых может улучшать различные свойства материала, такие как механическая термическая стойкость и коррозионная стойкость. Элементы добавлены в небольших количествах, менее примерно 5 мас.% имеют тенденцию улучшать механические свойства, например повышать прокаливаемость и прочность, тогда как более крупные добавки до 20 мас.% повышают коррозионную стойкость и стабильность при высоких или низких температурах [2].

Эффект от добавления различных элементов в сталь, наряду с типичными количествами в весовой доле, суммирован в таблице ниже [2].

Элемент

Символ

вес.%

Функция

Алюминий

Al

0,95–1,30

Легирующий элемент в азотированных сталях

висмут

Bi

–

Повышает обрабатываемость

Бор

В

0.001–0,003

Повышает прокаливаемость

Хром

Cr

0,5–2,0

Повышает прокаливаемость

4–18

Коррозионная стойкость

Медь

Cu

0,1–0,4

Коррозионная стойкость

Свинец

Пб

–

Повышает обрабатываемость

Марганец

млн

0. 25–0,40

Предотвращает ломкость в сочетании с серой

> 1

Повышает прокаливаемость

Молибден

Пн

0,2–0,5

Подавляет рост зерна

Никель

Ni

2–5

12–20

Повышает прочность

Повышает коррозионную стойкость

Кремний

Si

0.2–0,7

Повышает прочность и закаливаемость

2

Повышает предел текучести (пружинная сталь)

Высшее%

Повышает магнитные свойства

Сера

S

0,08–0,15

Улучшает обрабатываемость (свойства стали для свободной обработки)

Титан

Ti

–

Снижает мартенситную твердость хромистых сталей

вольфрам

Вт

–

Повышает твердость при высоких температурах

Ванадий

В

0.15

Повышает прочность при сохранении пластичности, способствует мелкозернистой структуре

В целом, по сравнению с углеродистыми сталями, легированные стали могут обладать повышенной прочностью, пластичностью и ударной вязкостью. Однако недостатком является то, что легированные стали обычно имеют более низкую обрабатываемость, свариваемость и формуемость.

Производство и обработка

Способы легирования и обработки легированной стали зависят от желаемого результата.Требуемая комбинация элементов сначала плавится в печи при температуре выше 1600 ° C в течение 8–12 часов. Затем сталь отжигают при температуре выше 500 ° C для удаления примесей и изменения физических и химических свойств [4].

Затем прокатная окалина (смесь оксидов железа), образующаяся в процессе отжига, удаляется с поверхности стали с помощью плавиковой кислоты перед повторением процесса отжига и удаления окалины. Наконец, сталь плавится и отливается для прокатки и придания окончательной формы.

Приложения и примеры

Поскольку термин «легированная сталь» охватывает множество типов стали, область его применения широка.

Низколегированные стали используются в широком спектре отраслей промышленности из-за их исключительной прочности, обрабатываемости, рентабельности и доступности. Они используются в военных транспортных средствах, строительном оборудовании, кораблях, трубопроводах, нефтедобывающих платформах, работающих под давлением, и в конструктивных элементах. Примеры включают HY80 и HY100.

Высоколегированные стали могут быть дорогими в производстве и сложными в обработке. Тем не менее, их превосходная твердость, ударная вязкость и коррозионная стойкость делают их идеальными для конструкционных компонентов, автомобильных приложений, оборудования для химической обработки и производства электроэнергии. Примеры высоколегированных сталей включают марки HE, HF, HH, HI, HK и HL.

[1] Р. Эллиотт, Технология чугуна. Баттервортс, 1988, стр. 1

[2] Дж. Т. Блэк и Р.А. Козер, Материалы и процессы ДеГармо в производстве, 12-е издание. Wiley, 2017, стр. 105

[3] «Разница между низколегированной сталью и высоколегированной сталью», Блог Amardeep Steel Center, 27 декабря 2017 г. [Онлайн]. [Доступ: 10 октября 2018 г.].

[4] Б. Индекс, «Процесс производства легированной стали», Наука, 25 апреля 2017 г. [Онлайн]. Доступно: https://sciencing.com/alloy-steel-manufacturing-process-7267414.html. [Доступ: 17 октября 2018 г.].

Различия между легированной сталью и углеродистой сталью

В мире насчитывается около 36 миллионов различных марок стали.Однако трудно разделить каждую из них по отдельности. Поэтому в этой статье мы познакомим вас с двумя основными типами стали: легированной сталью и углеродистой сталью. Углеродистая сталь — это железо с добавлением углерода (включая следы других элементов), в то время как легированная сталь также включает другие элементы.

Легированная сталь:

Легированные стали имеют высокий процент других элементов, кроме железа и углерода. Другие элементы, такие как марганец, кремний, никель, титан, медь и хром, также называют элементами сплава, потому что они образуют сплав.Добавляются легирующие элементы для повышения твердости и долговечности стали. Кроме того, он улучшает коррозионную стойкость из-за большого количества других элементов, таких как хром. В зависимости от пропорции каждого компонента свойства легированной стали меняются.

Обычно легированная сталь имеет сравнительно низкую прочность, высокую свариваемость, высокую температуру плавления, высокую пластичность и высокую коррозионную стойкость.

Кроме того, есть общие элементы сплава и признаки:

— Марганец:
  • Добавлен для точной настройки требований к термообработке.
  • Требуется быстрая закалка от высокой температуры до очень низкой температуры для затвердевания. Однако быстрая закалка имеет высокий риск растрескивания.
  • Более низкая скорость охлаждения. Его можно закалить в теплом масле, воде, воздухе комнатной температуры. Пример стали для закалки на воздухе: инструментальная сталь A4 с содержанием марганца от 1,8% до 2,2%.
— Хром:
  • С более чем 11% хрома получается нержавеющая сталь, которая значительно снижает коррозию.
  • Существенно влияет на прочность, твердость и термическую обработку.
  • Комбинация кобальта и хрома дает очень высокую износостойкость.
  • Обычно используется для резки штампов, формовки, ножниц для шин и пуансонов.
— молибден:
  • Повышение коррозионной стойкости. Работает с марганцем для снижения требуемой скорости закалки.
  • Повышение ударной вязкости и прочности на разрыв. Приложение с большой нагрузкой.
  • 4140 Сталь является наиболее распространенной комбинацией молибдена и хрома. Также называется хромомолибденовой сталью.
  • Применяется в тяжелых передачах, больших валах, «рабочая лошадка» в мире стали.
— Ванадий:
  • Во время термообработки помогает контролировать размер зерна металла. Тяжелее и сильнее.
  • Стали, такие как O1 и D2.
— Никель:
  • Посмотрите на нержавеющую сталь, например, нержавеющую сталь 304.
  • Когда 18% или более хрома и 8% или более никеля, получается аустенитная нержавеющая сталь.
  • Повышает коррозионную стойкость, что увеличивает ударную вязкость.

Углеродистая сталь:

Углеродистые стали содержат высокий процент других элементов, кроме железа и углерода. Другие небольшие количества элементов включают кремний, марганец, серу и фосфор. Обычно углеродистая сталь имеет высокую прочность, низкую свариваемость, низкие температуры плавления, низкую пластичность и низкую коррозионную стойкость.

Углеродистая сталь

также подразделяется на высокоуглеродистую, среднеуглеродистую и низкоуглеродистую сталь. Однако, в отличие от легированной стали, это основное различие между типами углеродистой стали.Подробная информация по каждому типу:

— Низкоуглеродистая сталь:
  • с содержанием углерода от 0,05% до 0,25% с максимальным содержанием марганца 0,4%
  • относительно дешевле
  • Самый распространенный вид стали, не требующий особых требований.
  • Хорошо сваривается и обрабатывается (относительно). Легко работать.
  • Отвердить можно только цементной закалкой (термообработкой). Это добавляет углерод к поверхности — более твердый внешний слой и более мягкое ядро.
— Среднеуглеродистая сталь:
  • с содержанием углерода от 0,29% до 0,54% с содержанием марганца от 0,6% до 1,65%
  • Более прочная сталь с хорошей износостойкостью, но более толстая при формовании, сварке и резке.
  • Может подвергаться термообработке и отпуску.
— Высокоуглеродистая сталь:
  • с содержанием углерода от 0,55% до 0,95% с содержанием марганца от 0,3% до 0,9%
  • Обычно специализированный. Используется не обычный материал.
  • Очень прочная, обычная сталь для пружин и проволоки.Большое количество сжатий для получения пластической деформации
  • Подходит для термообработки, но трудно поддается механической обработке и сварке. Перед механической резкой требуется отжиг.

We are Steel Available, онлайн-платформа для управления отношениями с поставщиками и поиска поставщиков. Мы стремимся соединить поставщиков и покупателей из тяжелой промышленности. Мы разрабатываем первую экосистему в тяжелой промышленности, которая позволит клиентам эффективно управлять и автоматизировать свои цепочки поставок с помощью веб-инструментов и сервисов.Наша цель — снизить скрытый риск в цепочках создания стоимости. Мы делаем это, предоставляя важную информацию, от соблюдения нормативных требований до обеспечения качества, создавая ценность для всех заинтересованных сторон.

Для получения дополнительной информации загрузите нашу брошюру.

Минеральные ресурсы месяца: Чугун и сталь

Железо — один из самых распространенных элементов на Земле, но он не встречается в природе в полезной металлической форме. Хотя древние люди, возможно, извлекали некоторое количество железа из метеоритов, до тех пор, пока не была изобретена плавка, металлическое железо можно было получить из оксидов железа.После начала железного века, примерно в 1200 году до нашей эры, знания о производстве чугуна и стали распространились с древнего Ближнего Востока через Грецию в Римскую империю, затем в Европу и, в начале 17 века, в Северную Америку. Первая успешная печь в Северной Америке начала работать в 1646 году на территории нынешнего Согуса, штат Массачусетс. Введение конвертера Бессемера в середине 19 века сделало возможным наступление современной стали.

Чугун — это высокоуглеродистый сплав, полученный путем плавки железной руды в доменной печи с использованием углеродистого материала, обычно кокса, в качестве восстановителя.Известняк добавляется в шихту железорудного кокса в качестве флюса для удаления примесей. Сталь производится из чугуна путем удаления части углерода в кислородном конвертере и добавления нескольких легирующих элементов, таких как марганец, хром, медь, никель, титан, молибден, вольфрам и ванадий. Сталь также производится путем переработки лома черных металлов в дуговой электропечи.

Существует много марок стали, но тремя основными типами стали являются углеродистая, легированная и нержавеющая. Около 93 процентов стали, производимой в Соединенных Штатах, — это углеродистая сталь, которая содержит максимум 2 процента углерода.Применения находят в бытовой технике, строительстве, судостроении, таре и упаковке, а также в автомобилестроении, машиностроении и производстве оборудования. Легированная сталь, составляющая около 5 процентов годового производства, содержит до 4 процентов легирующих элементов. Специальные области применения легированной стали включают использование в обрабатываемых деталях и производстве инструментов. Нержавеющая сталь, на которую приходится около 2% годового производства стали, получают путем добавления в сталь хрома и обычно никеля, чтобы сделать ее очень устойчивой к коррозии.

С 2008 года объемы производства стали значительно превысили видимое потребление стали, в первую очередь в результате быстрого экономического роста Китая и быстрого увеличения производственных мощностей. Это привело к притоку стальной продукции в Соединенные Штаты и другие страны-производители стали, которые уже имеют избыточные мощности. Спрос китайских производителей стали также вызвал беспрецедентный рост цен на железную руду и металлургический уголь. В краткосрочной перспективе ожидается, что объемы производства стали в мире и особенно в Китае будут по-прежнему превышать потребление стали, при этом цены на сталь и производственные затраты останутся стабильными.

Общие легирующие элементы для стали и их воздействия

Легированная сталь относится к типу стали, легированной различными элементами . Теоретически любую сталь можно назвать легированной, поскольку простейшая сталь легирована железом с содержанием углерода до 2,06%. Однако термин «легированная сталь» обычно относится к сталям, легированным другими элементами, кроме углерода. Общий вес легирующих элементов может составлять до 50%, чтобы придать материалу улучшенные свойства, такие как лучшая защита от износа или пластичность.Различают низколегированные и высоколегированные стали. Низколегированные стали характеризуются низким содержанием легирующих элементов, которые в сумме составляют менее 5%. Количество элементов в высоколегированной стали может быть больше или равно 5%, что в силу тенденции делает материал более дорогим. Помимо этих двух групп, существуют также нелегированные стали, в которых очень мало сплавов.

Бор

В качестве легирующего элемента даже небольшое количество бора (0. 001–0,003%) может значительно повысить прокаливаемость. Однако найти борсодержащую сталь непросто, поскольку она составляет всего 0,003% легированных сталей. Борирование — более популярный способ введения бора в стали. С диффузионными слоями Borocoat BorTec может быть достигнута твердость до 2,800HV. Кроме того, технология BorTec обеспечивает высокую твердость слоя даже на нелегированных сталях, улучшенную адгезию и высокую износостойкость. Подробнее читайте здесь.

Хром

Хром — один из самых популярных легирующих металлов для стали благодаря своей высокой твердости и коррозионной стойкости.Сам по себе хром представляет собой серый, твердый и хрупкий металл с высокой термостойкостью и температурой плавления 1907 ° C (3465 ° F). В стали легированы хромом для повышения прокаливаемости. Более высокое содержание хрома от 4 до 18% приводит к лучшей коррозионной стойкости. Например: один из наиболее распространенных стальных сплавов, а именно нержавеющая сталь, имеет содержание хрома не менее 10,5%, что делает его более устойчивым к воздействию воды, тепла или коррозии. В отличие от оксида железа в незащищенной углеродистой стали оксид хрома не растекается и не выпадает из материала.Он создает на поверхности пленку из плотного оксида хрома, которая блокирует дальнейшее коррозионное воздействие.

Медь

Медь, состоящая из более чем 400 сплавов, является одним из наиболее распространенных легирующих элементов. Что касается стали, медь растворяется в материале от 0,1 до 0,4% для повышения коррозионной стойкости. Медь также известна своей высокой теплопроводностью и электропроводностью. Его оксиды меди работают так же, как оксиды хрома.

Марганец

В легированной стали марганец обычно используется в сочетании с серой и фосфором.Managanese помогает снизить хрупкость и улучшает ковкость, прочность на разрыв и износостойкость. Марганец реагирует с серой, в результате чего образуются сульфиды марганца, предотвращающие образование сульфидов железа. Марганец также добавляется для лучшей закаливаемости, поскольку он приводит к более медленным скоростям закалки в методах закалки. Избыточный кислород можно удалить из расплавленной стали с помощью марганца.

Никель

Аустенитная нержавеющая сталь наиболее известна своим высоким содержанием никеля и хрома.Он используется для повышения прочности, твердости, ударной вязкости и коррозионной стойкости. Стали, легированные никелем, часто встречаются в сочетании с хромом, что приводит к еще более высокой твердости.

Титан

Титан используется в качестве стабилизирующего элемента в нержавеющих сталях. Он фиксирует углерод в инертных частицах, улучшая коррозионную стойкость и свариваемость. Поскольку титан является редким элементом на Земле, этот легирующий элемент может быть до 200 раз дороже, чем обычная углеродистая сталь.

Элементы стали | Американский опыт | Официальный сайт

Streamliners: потерянные поезда Америки | Статья

Элементы стали

Железо является основным ингредиентом различных форм железа и стали, но различные типы металлов содержат также и другие элементы. Иногда эти элементы нежелательны; в других случаях они добавляются намеренно.

Элементы, используемые в стали

Углерод (C): Углерод, неметаллический элемент, образует ряд органических и неорганических соединений и содержится в угле, нефти и известняке.Это основной упрочняющий элемент в углеродистых и низколегированных сталях. Атомный номер 6, атомный вес 12.01115.

Марганец (Mn): Марганец — хрупкий металлический элемент, который присутствует в руде пиролюзита. При производстве стали он вступает в реакцию с серой и помогает повысить термостойкость металла. Атомный номер 25, атомный вес 54,9380.

Фосфор (P): Фосфор — ядовитый неметаллический элемент, который помогает защитить металлические поверхности от коррозии. Атомный номер 15, атомный вес 30,9738.

Сера (S): Сера — неметаллический элемент, обнаруживаемый в основном в вулканических и осадочных отложениях. Сера в форме сульфида железа может сделать сталь слишком пористой и склонной к растрескиванию. Атомный номер 16, атомный вес 32,064.

Кремний (Si): Кремний — второй по распространенности элемент в земной коре, его можно найти в горных породах, песке и глине. Он действует как раскислитель при производстве стали. Атомный номер 14, атомный вес 28.086.

Никель (Ni): Никель — твердый металлический элемент, который содержится в магматических породах. Без никеля нержавеющая сталь была бы менее устойчива к нагреванию и коррозии. Атомный номер 28, атомный вес 58,71.

Хром (Cr): Хром, металлический элемент, находится в земной коре. Он используется в производстве нержавеющей стали, чтобы сделать сталь стойкой к окислению и коррозии. Атомный номер 24, атомный вес 51,996.

Элементы из стали (массовые проценты)

Чугун
Углерод 3.5%
Марганец 0,5%
Фосфор 0,13%
Сера 0,13%
Кремний 1,2%
Чугун содержит большое количество углерода, что делает его твердым и хрупким металлом. Чугун обычно использовался по всей Европе для изготовления церковных колоколов, а в колониальной Америке — для изготовления кастрюль и сковородок.

Кованое железо
Углерод 0,035%
Марганец 0,075%
Фосфор 0,075%
Сера 0,1%
Кремний — 0,1%
Кованое железо — прочный, долговечный металл с низким содержанием углерода. Такие предметы, как замки, болты, инструменты и заборы, изготавливаются из этого металла.Прутки из кованого железа также продавались и продавались для последующего преобразования в сталь или чугун.

Обычная сталь
Углерод 1,35%
Марганец 1,65%
Фосфор 0,04%
Сера 0,05%
Кремний 0,06%
В начале 20 века новые процессы в производстве стали позволили стали превзойти железо как наиболее широко используемую конструкционный металл.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

➤