Из какой стали делают

Так как кузнецу при изготовлении инструмента оправок, ножей или приспособлений приходится работать с различными марками сталей. А сам материал валяется у нас буквально под ногами то не плохо бы знать из какого сплава он состоит. Предлагаю не большую подборку материалов и сплавов из которых они сделаны. Сами изделия и из чего их лучше сделать и термо-обработать выложу попозже. И так что нарыл на просторах интернета :
РЕССОРЫ:
ГАЗ-24 — Сталь 50ХГА; Москвич 412, 2140 — Сталь 50ХГА; ГАЗ 52, 53 — Сталь 50ХГ; ЗИЛ-130 и мод. — Сталь 60С2 ;МАЗ — Сталь 60С2 ;КамАЗ — передние — Сталь 60С2, задние — Сталь 60С2ХГ
ТРАКТОРНЫЕ ПАЛЬЦЫ:
легированная сталь марок 18ХГТ, 20Г, ЗОСГ, ЗОХГТ, 35ХГ2, 40Х, 40СГ, 45Г2, 50Г, 65Г, Г13Л и другие.
Например, из стали 20Г изготавливают втулки звена гусеницы тракторов С-80 и С-100, а из стали 40Г и 50Г — пальцы звена гусеницы этих тракторов, сталь ПЗЛ (сталь Гадфильда) идет на траки гусеницы трактора ДТ-54, сталь 65Г применяют для изготовления ножей бульдозеров.

Напильники СССР Марка стали

ПРУЖИНЫ:
Пружина ЖД — из стали 50хга (рессоры автомашин, пружины подвижного состава железнодорожного транспорта)
ПОДШИПНИКИ:
ШХ4 (конструкционная подшипниковая сталь)

Источник: www.drive2.ru

Виды сталей для металлопроката: состав, свойства, ГОСТы

Металлопрокат – это продукция, получаемая способом прокатки металлической заготовки на прокатных станах. Исходные материалы: углеродистые (черные) и легированные стали. Рассмотрим подробнее, из чего производится металлопрокат.

Углеродистые стали: марки и краткие характеристики

Эта большая группа сталей разделяется на две основные категории: стали обыкновенного качества (ГОСТ 380-2005) и качественные (ГОСТ 1050-2005).

Виды углеродистых сталей для металлопроката

• Стали обыкновенного качества – наиболее распространенная и дешевая категория, отличается большим количеством примесей. Применяется для производства рядового горячекатаного проката – двутавра, уголка, швеллера, прутка, листа. Изготовление тонкого горячекатаного листового проката из стали обыкновенного качества регламентируется ГОСТом 16523-97, толстого – ГОСТом 14637-89. Такой прокат применяется для создания сварных, клепаных или конструкций на болтовых соединениях, а также для малонагруженных деталей машин – осей, валов, шестерен. Для них чаще всего применяется упрочнение термообработкой. Обозначаются такие стали буквами Ст и цифрой, обозначающей десятые доли процента углерода, например – Ст1, Ст2, Ст3.
• Качественные углеродистые стали маркируются двумя цифрами, обозначающими сотые доли процента содержания углерода. Главные отличия этих материалов от сталей обыкновенного качества – более строгие требования к микро- и макро структуре, установка узких рамок содержания углерода, меньшее количество фосфора и серы. Стали 15, 20, 25 используют без термообработки или в нормализованном состоянии для изготовления малоответственных деталей с цементацией поверхности. Металлопрокат из сталей 30, 35, 40, 45, 50 широко применяется в производстве деталей для всех отраслей машиностроения: шпинделей, штоков, фрикционных дисков, плунжеров, траверс.

По степени раскисления обе эти группы делятся на три категории:

• спокойные – из которых кислород, как вредная примесь, удален почти полностью;
• кипящие – содержат повышенное количество FeO, имеют меньшую стоимость, по сравнению со спокойными, хуже свариваются, склонны к старению и хладноломкости;
• полуспокойные – их качественные характеристики и стоимость занимают положение между спокойными и кипящими.

Металлопрокат из легированных марок стали

В производстве металлопроката, предназначенного для создания строительных конструкций, работающих в условиях высоких нагрузок и пониженных температур, применяют низколегированные конструкционные (строительные) стали типа 09Г2С, 10Г2С1, 10Г2С1Д. Они также выдерживают динамические и вибрационные нагрузки, хорошо свариваются. 09Г2С – материал, широко используемый в производстве фасонного проката.

Для работы при высоких нагрузках в условиях химически активных сред востребован металлопрокат из коррозионностойких марок сталей.

• Хромистые стали типа 12Х12, 20Х13, 30Х13, 40Х13 широко используются в машиностроении, изготовлении медицинской техники, предметов домашнего обихода, оборудования пищевой и химической индустрии.
• Стали, содержащие хром, никель и/или марганец. Наиболее популярные представители – 12Х18Н9, 12Х18Н10Т (хорошо проявляет себя в работе в окислительных средах, широко применяется в пищевой промышленности и медицине), 12Х18Н12Т. Это дорогие материалы, поэтому для менее ответственных случаев применяют аналоги, в которых часть никеля заменяется марганцем.
• Высоколегированные кислотостойкие стали. 06ХН28МДТ – используется для сварных конструкций, эксплуатируемых в условиях контакта с горячей серной кислотой.

Источник: metallz.ru

Какую сталь применяют в судостроении

Сталь на сегодня – основной материал, который применяется в морском и речном судостроении. Ее используют, главным образом, для обшивки. Также из стали делают несущие элементы конструкций и агрегаты. Чтобы обеспечить судну длительный срок службы, хорошую остойчивость, плавучесть и сделать корпус легким, тщательно подбирают материалы.

Учитывают их химический состав, физические свойства и экономическую целесообразность применения. В зависимости от целей сталь разделяют по множеству параметров. О ее классификации и применении поговорим ниже.

В основе каждого надежного корабля надежная сталь, параметры которой просчитаны

Стальной прокат и профиль, применяемый в судостроении

• Широкая горячекатаная полоса.
• Обратный уголок.
• Швеллер.
• Полособульбовый профиль.
• Двутавровая балка.
• Горячекатаный рулон.
• Квадратная заготовка горячей прокатки.
• Равнополочный уголок.
• Горячекатаный полукруг.
• Неравнополочный уголок.
• Горячекатаный листовой прокат.
• Полоса горячей прокатки.
• Горячекатаный квадрат.
• Круг горячей прокатки.

Отдельное место среди металлоизделий в строительстве судов занимает лист. Он применяется чаще всего.

Металлические листы в судостроении и их классификация

При производстве листового проката сначала делают заготовку. Ее выплавляют в мартеновских или электропечах. Заготовка уже имеет все необходимые свойства благодаря четко проработанному химическому составу. Затем ее накаляют и прокатывают через специальные валки, придавая нужные форму и толщину. Иногда вместо прокатки используют ковку или волочение.

Завершающий этап – нарезка листов на фрагменты нужного размера и их упаковка. Судостроительный листовой прокат классифицируют по нескольким параметрам. Остановимся на каждом из них подробнее.

Международные стандарты

Параметры судостроительных сталей указаны в нормативных документах. Основным является стандарт ASTM A131. Все нормативы по качеству судостроительных сталей должны быть сертифицированы в таких организациях, как:

• Российский регистр речного судоходства.
• Российский регистр морского судоходства.
• Судоходный регистр Ллойда в Великобритании.
• Американское бюро судоходства.
• Итальянский регистр судоходства.
• Det Norske Veritas (Норвегия).
• Germanischer Lloyd (Германия).
• Bureau Veritas (Франция).

Назначение

Все стальные листы делятся на прокат для речных и морских судов. Они отличаются классами текучести, атмосферостойкости, сопротивляемости и устойчивости к ударам. Естественно, к сталям для морских судов требования более строгие из-за повышенных нагрузок.

Уровень прочности

По устойчивости к механическим воздействиям все стали делятся на прочные. Это классы A, B, C и D. Они имеют предел текучести от 235 МПа.

Также существуют стали повышенной прочности. Их предел текучести от 315 до 690 МПа. Это классы сталей A, D, E и F под номерами 32, 36, 40, 42, 46, 50, 55, 62 и 69.

Марка стали

При выборе сталей под конкретные цели учитывается их предел текучести и ударная вязкость при определенной температуре. Далее подходящие значения соотносятся, и по ним находят нужную марку в одном из международных регистров. Благодаря такому подходу удается увеличить полезную нагрузку, снизить вес конструкции и подобрать оптимальную толщину проката.

Для чего применяют стальные листы в сборке судов

• Отделка палуб, корпусов, создание обшивки.
• Возведение понтонов, платформ и причалов.
• Сборка конструкций для портовых подъемников.
• Возведение шельфовых сооружений.

Основные параметры сталей для судостроения

К металлу для сборки военных, торговых и промышленных кораблей предъявляются особые требования. Все материалы, в том числе и сталь, проходят тщательный анализ. Рассчитываются их свойства и способность сохранять форму в самых жестких условиях. На основных параметрах судостроительных сталей остановимся подробнее.

Свариваемость

При строительстве судов используют сложные сплавы с легирующими и другими добавками. Свариваемость – это комплексный параметр, который означает надежность сварных соединений и их свойства. Благодаря сварке корпуса судов оказываются легче на 20 % по сравнению с клепаными. Ведь заклепки и уголки добавляют веса. Кроме того, сварной корпус получается более гладким.

Это значит, что он легче рассекает воду, способствуя набору скорости судна.

Устойчивость к коррозии

Речь идет именно о ржавчине, которая образуется от соленой воды. Поэтому к сталям для океанских и морских кораблей предъявляются повышенные требования по устойчивости к коррозии. Тем более что помимо хлоридов, содержащихся в соленой воде, образованию язв ржавчины на металле способствуют сероводород и остатки нефтепродуктов.

Устойчивость к деформации

По сути, это пластичность стали – ее способность сохранять форму неизменной под воздействием физических нагрузок. Чтобы определить устойчивость к деформации, оценивают относительное удлинение при растяжениях. Также важно знать предельную пластичность, которая определяется через сужение в шейке.

Упругость

Это свойство очень важно, когда речь о металле для корпуса или палубы. Упругость позволяет изделию менять форму от физических нагрузок и после их прекращения восстанавливаться. Обычно части кораблей испытывают следующие виды механических воздействий: перегиб, изгибающие воздействия и другие.

Прочность

Прочная сталь выдерживает механические нагрузки без изменения формы и разрушения. Также принимается во внимание жесткость сплава. В идеале, после нагрузок на листе не должно быть следов.

Корпуса больших судов сегодня производятся в основном из стали

Заключение

Фасонный, листовой и сортовой прокат для судов лучше всего заказывать на проверенных предприятиях. Необходимо, чтобы сталь соответствовала требованиям ГОСТ 5521. Иначе некачественные материалы могут стать причиной серьезных аварий и крупных незапланированных расходов.

• Трубы профильные прямоугольные от поставщика адронного коллайдера?
• Электросварная стальная труба
• Горячекатаный лист
• Холоднокатаный лист
• Шестигранник стальной
• Арматура а500с оптом
• Стальная труба оптом
• Металлопрокат оптом
• Где купить оцинкованные листы?
• Купить электроды
• Двутавровая балка
• Стальной уголок
• Листовая низколегированная сталь
• Бесшовные стальные трубы
• Арматура А1 оптом
• Арматура А3 оптом
• Стальная проволока
• Стальная квадратная труба
• Купить профнастил
• Арматура в Москве
• Оцинкованный лист 0.5 мм
• Оцинкованный лист 0.7 мм
• Оцинкованный лист 1 мм
• Виды и особенности ножничных подъемников
• Сфера применения подъемных столов
• Конструкция ножничного подъемного стола
• Чем ножничные подъемные столы отличаются от других видов подъемников
• Как изготавливаются подъемные столы
• Ремонт и техническое обслуживание подъемных столов
• Типы опор наружного освещения: фланцевые и прямостоечные
• Как изготавливают опоры освещения
• Защитные покрытия опор освещения
• Опоры освещения: стальные или железобетонные?
• Антивандальные опоры освещения
• Опоры освещения для парков
• Опоры для освещения дорог
• Опоры освещения на несколько рожков
• Изготовление лестниц из нержавеющей стали
• Закладные детали фундамента
• Сталь разных производителей: что мы из нее изготавливаем
• Марки стали, которые мы используем в металлопрокате
• Доклевеллеры и направляющие для колес — два атрибута крупных перегрузочных пунктов
• Перегрузочные мосты: виды и характеристики
• Подъемные столы по индивидуальному заказу
• ГОСТ 16523: чем отличаются редакции документа 1970, 1989 и 1997 года
• Элементы благоустройства городской среды
• Ограждения из нержавеющей стали
• Облицовка строительных конструкций нержавеющей сталью
• Металлоконструкции для сбора мусора: урны и мусорные баки
• Металлические остановки общественного транспорта

Источник: spk-region.ru

Инструментальные стали

Инструментальные стали используются в производственной, медицинской сферах для изготовления точных, высокопрочных инструментов с твердой режущей кромкой и высокими показателями износоустойчивости. Это наиболее сложные по составу и обработке сплавы.

Существует много видов инструментальной стали. Классифицируются они в зависимости от процентного содержания углерода и легирующих добавок. О том, где применяются такие сплавы, как маркируются, какими свойствами обладают, вы узнаете из нашего материала.

Назначение инструментальных сталей

Какая сталь инструментальная? Это металл, который содержит в составе углерод от 0,7 % и выше. Между собой инструментальные стали отличаются по содержанию вторичного карбида и по структуре делятся на доэвтектоидные, ледебуритные, заэвтектоидные. В доэвтектоидном сплаве нет вторичного карбида. В остальных структурах карбиды содержатся и формируются при эвтектоидных разновидностях или образуются при распаде мартенсита.

В современном производстве инструментальные стали в основном применяются для производства следующей продукции:

• штамповочные детали, которые изготавливают горячим или холодным деформированием;
• высокоточные изделия;
• металлорежущие инструменты;
• устройства для измерения;
• формы, для литья под давлением.

Марка инструментальной стали

Область применения

Изделия для работы под давлением 1 400–1 600 МПа. Износостойкие ролики профилировочного станка, эталонные зубчатые колеса, плашки резьбонакатные, кузнечные штампы, матрицы дыропрошивные сложные, пресс-штемпели вырубные и просечные, матрицы и пресс-штемпели холодного воздействия под давлением. Сталь этой марки не используют для сварных металлоконструкций

Ответственные детали с улучшенной износоустойчивостью, усталостной прочностью, находящиеся в напряженном состоянии в зоне контакта. К ним можно отнести сверла, развертки, метчики, лерки, гребенки, инструменты для фрезерования, штемпели машинные, клейма для холодных работ. Сталь этой марки не используют для сварных металлоконструкций

Молотовые штампы мелкие, крупные молотовые или прессовые вставки при горячей деформации конструкционной стали и цветных сплавов в крупном производстве, формующая оснастка для литья под давлением различных сплавов

Приспособления для горячей деформации на кривошипных штамповочных прессах, которые подвергаются в ходе работы высокоинтенсивному охлаждению (в основном для небольшого инструмента), формующая оснастка для литья под давлением медного сплава, ножи для горячей резки металла

Р6М5, Р6М5К5, Р6М5Ф3, Р6М5К8, Р18, Р7М2Ф6, Р12МФ5, Р9М4К8, Р10М4К14, Р12М3К5Ф2, Р12М3К8Ф2, Р12М3К10Ф2, Р12М3К10Ф2

Сверла, развертки, метчики, фрезы дисковые, червячные и концевые, инструменты для зенкерования и протягивания, шеверы

Общие характеристики инструментальной стали

Существуют общие критерии для всех марок стали. Но к отдельным видам инструментальной стали (в зависимости от способов использования) предъявляются еще и характерные требования.

VT-metall предлагает услуги:

Лазерная резка металла Гибка металла Порошковая покраска металла Сварочные работы

Отличия инструментальной стали от конструкционной:

• Твердость инструментальной стали 60–65 единиц по шкале Роквелла.
• Добавочная прочность, когда непостоянное сопротивление на разрыв выше 900 МПа.
• Сопротивляемость абразивному износу.
• Увеличенная прокаливаемость – способность инструментальной стали при закалке приобретать мартенситную структуру.
• Красностойкость – способность стали сохранять при красном калении повышенную прочность и износостойкость.

Сплавы, которые используются в условиях холодного деформирования, различаются границей текучести и упругости, иметь гладкий рабочий слой и не изменяться в размерах и формах. А сплавы, которые применяются в условиях горячего деформирования, имеют повышенную теплопроводность, стойкость к термической обработке после закалки и устойчивость к изменениям температуры. Стали, которые используют при производстве режущих инструментов, должны отвечать особым требованиям.

Типы инструментальных сталей по ГОСТу

Согласно ГОСТам, предусмотрена следующая классификация инструментальных сталей:

• Углеродистые инструментальные стали (ГОСТ 1435-99) с маркировкой У10, У12 и т. д. Цифрой указывается количество углерода в сплаве. Размерность берут в сотых долях процента. Если сталь имеет меньшее число отрицательных включений, а именно серы или фосфора, которые ухудшают механические свойства стали, то такой сплав принято обозначать добавлением литеры «А» (У12А и т. п.).
• Легированные инструментальные стали (ГОСТ 5950-2000). Обозначаются Х, 5ХВГ, 9ХС и т. п. Первая цифра в маркировке обозначает сотую долю процента карбидов в сплаве. Если цифры нет, то процент карбида составляет 1 %. Литеры указывают на наличие в сплаве легирующих веществ.

• Быстрорежущие инструментальные стали (ГОСТ 19265-73) обозначают буквой «Р». Цифра в маркировке показывает примерное количество вольфрама. Если в сплаве присутствуют кобальт или ванадий, то в маркировке пишут литеры «К» и «Ф». Хром в данной стали содержится в количестве 3-4 %, поэтому в маркировке его не показывают.
• Штампованные инструментальные стали (ГОСТ 1265-74) обозначают так же, как и легированные. Бывают холодного и горячего деформирования.

Характеристики высоколегированной инструментальной стали

Это существенно увеличивает термостойкость сплава (до +670 °С), износостойкость и прочность изделий. Также эти свойства повышают практически в четыре раза скорость шлифования данного соединения по сравнению с другими сплавами из этой же группы (УС или НЛИС).

Основные свойства быстрорежущей инструментальной высококачественной стали:

• Горячая твердость. Инструменты для резания изготавливают из быстрорежущей стали, которая способна сохранять твердость даже при температуре +600 °С. Это обусловлено тем, что в рабочем состоянии режущий инструмент интенсивно отдает тепло, часть (бывает до 80 %) которого идет на его разогрев. Это провоцирует отпуск материала и значительное снижение его твердости. Но стоит обратить внимание, что при температуре резания менее +200 °С твердость углеродистой стали будет выше, тем твердость быстрорежущей инструментальной стали при аналогичной обработке.
• Красностойкость. Все марки инструментальной режущей стали имеют повышенный показатель красностойкости – коэффициент, определяющий промежуток времени, за который сталь способна выдержать большую температуру и сохранить при этом свои рабочие свойства.
• Сопротивление разрушению. Быстрорежущая сталь более прочная, что позволяет сделать инструмент с большой глубиной и подачей резки.

Впервые быстрорежущая сталь («rapid steel», где «rapid» – это скорость) была создана в Британии.

Именно поэтому маркировка этой стали начинается с буквы «Р», а далее уже указывается цифра – процент содержания в ней вольфрама.

После указывают литеры «Ф», «М» и «К», показывающие долю в сплаве ванадия, молибдена и кобальта.

Быстрорежущую сталь принято делить на три группы в зависимости от наличия в ней отдельных элементов. Маркировка данного сплава указывает, к какому типу можно его отнести:

Наличие вольфрама в сплаве влияет на режущие показатели быстрорежущей стали.

Марки высоколегированной инструментальной стали

В обобщенный перечень высоколегированных инструментальных сталей и сплавов, которые последовательно появлялись в промышленности, входят Р9 и Р18 – самые первые марки легированной инструментальной стали. В состав сплава Р9 входит 0,8 % углерода, 4 % хрома, 9 % вольфрама, 2 % ванадия. Сплав Р18 содержит 0,8 % углерода, 4 % хрома, 18 % вольфрама, 1 % ванадия. Имеют повышенную теплоустойчивость.

Сталь Р18 отличается от Р9 увеличенной в два раза износостойкостью, т. к. содержит ориентировочно в 3 раза больше свободных карбидов. Также Р18 качественнее обрабатывается и меньше «прижигается». На основании этого сталь марки Р18 считается эталонной по отношению к другим маркам стали данной группы.

• молибденовые режущие сплавы – марки Р9М4, Р6М5, Р6М3;
• кобальтовые режущие сплавы – марки Р9К10, Р9К5;
• ванадиевые режущие сплавы – марки Р18Ф2, Р14Ф4, Р12Ф3, Р9Ф5;
• комбинированные быстрорежущие сплавы с легирующими добавками – марки Р18Ф2К5, Р12Ф2М3К8, Р12Ф4К5, Р6М5К5.

Эти и остальные марки (их больше 40) данной стали можно разделить на три группы в зависимости от производительности и теплоустойчивости – нормальная, повышенная и высокая:

Рекомендуем статьи

• Сплав железа и меди: область применения
• Углерод в металле и его влияние на свойства материала
• Легированные конструкционные стали: характеристики и применение

Режущие инструменты для станочного оборудования производят из качественной режущей инструментальной стали.

Чтобы обоснованно выбрать марку инструментальной стали для определенных условий работы, специалисты металлообрабатывающих производств должны знать марки сплавов, их особенности и характеристики, ориентироваться в свойствах легирующих добавок и отличать быстрорежущую сталь от инструментальной нержавеющей стали, а также делать выбор, основываясь на технологических и эксплуатационных показателях, зависимых от легирующих добавок, которые входят в состав режущих инструментальных сталей.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.

Источник: vt-metall.ru

Сталь: классификация, особенности и описание разновидностей сплава

Сталь – самый известный в мире сплав железа. По сути, говоря о железных конструкциях и предметах, мы говорим об изделиях (или их производстве) из той или иной стали. 99% сплава относится к категории конструкционных сталей, так что практически не существует инструментов или оборудования, где он бы ни использовался.

В этой статье мы постараемся затронуть такие темы как классификация марок, цена стали, ее свойства и применение в строительстве.

Что такое сталь

Сталь – сплав железа и углерода. В обычных случаях доля углерода колеблется от 0,1 до 2,14 %. Но, учитывая, что в состав легированных сталей может входить множество дополнительных ингредиентов, сегодня под сталью подразумевают такой сплав, где доля железа составляет не менее 45%.

О том, что такое сталь, и как ее производят, расскажет этот видеосюжет:

Понятие и особенности

Главные привлекательные качества стали – высокая прочность при доступности сырья и относительно простом способе производства. Именно такая комбинация и ставит сплавы железа в позицию абсолютного лидера. На сегодня попросту не существует такой области народного хозяйства, где стали не занимали бы позицию конструкционного материала.

• Железо и углерод – обязательные составляющие сплава. Из них железо обеспечивает пластичность и вязкость, благодаря чему сталь относят к деформируемым, ковким сплавам. А углерод – твердость и прочность, так как твердость всегда сочетается с хрупкостью. Добавка углерода невелика и даже в специализированных составах не превышает 3,4%.
• Кроме того, из-за способа производства, сталь всегда содержит какую-то долю марганца – до 1 %, и кремния – до 0,4%. Эти примеси мало влияют на свойства состава, если не превышают заданную норму. По тем же причинам в составе оказываются и вредные примеси – фосфор, сера, несвязанный азот и кислород. В процессе плавки и легирования от этих ингредиентов стараются избавиться, поскольку они уменьшают прочностные и пластичные свойства сплавов.
• В сплав вводят искусственно другие добавки с целью изменить качества материала. Так, добавка хрома придает стали жаропрочность, а никеля – стойкость к коррозии и вязкость.
• Чрезвычайно полезным качеством железных сплавов является то, что на изменение свойств влияют очень небольшие по весу добавки других веществ. Это позволяет значительно разнообразить качества материала. Кроме того, на свойства сплава очень сильно влияет метод изготовления собственно продукции – холодное деформирование, горячее, закалка и так далее.

Соотношение с чугуном

Наиболее близок к стали по свойствам и составу чугун. Часть материала и производится из предельного чугуна. Однако на практике различия в характеристиках оказываются весьма заметными:

• сталь прочнее и тверже, чем чугун;
• чугун на деле легче стали и имеет более низкую температуру плавления. Обманчивое впечатление создает массивность изделий из чугуна, поскольку он менее прочен;
• сталь легче поддается механической обработке благодаря низкому содержанию углерода. Чугун же предпочтительнее отливать;
• чугун имеет более низкую теплопроводность, то есть, изделия из него лучше хранят тепло, чем стальные;
• чугун нельзя подвергнуть такой процедуре, как закалка. А последняя может значительно увеличить прочность материала.

Далее рассмотрим достоинства и недостатки стали.

Преимущества и недостатки

Описывать плюсы и минусы материала довольно сложно. На практике мы имеем дело с продукцией из стали, причем из сплава самых разных марок, а, значит, и свойств. А одна из особенностей материала как раз и состоит в том, что метод изготовления изделии из него тоже влияет на его свойства. Качества сварной трубы не сравнить с характеристиками трубопровода из холоднокатаной стали.

В общем, можно говорить о следующих преимуществах стали:

• высокая прочность и твердость – свойственно всем видам;
• огромное разнообразие свойства, обусловленное разным составом и разными методами обработки;
• вязкость и упругость, достаточные для применения на всех участках, где требуется стойкость к ударным, статическим и динамическим нагрузкам при отсутствии остаточной деформации;
• легкость механической обработки – сварка, нарезка, сгибание;
• очень высокая износостойкость по сравнению с другими конструкционными материалами и, соответственно, долговечность;
• распространенность сырья и экономически выгодный метод производства, что обуславливает доступную стоимость сплавов.

К недостаткам можно отнести следующее:

• самый большой недостаток материала – нестойкость к коррозии. Чтобы избежать повреждений, выпускают специальные виды металла стали – нержавеющие, однако их стоимость заметно выше. Чаще проблему решают за счет покрытия стальных изделий защитным слоем металла или полимера;
• сплав накапливает электричество, что заметно усиливает электрохимическую коррозию. Сколько-нибудь объемные конструкции – корпуса машин, трубопроводы, нуждаются в специальной защите;
• сплав не отличается легкостью, стальные конструкции имеют большой вес и заметно утяжеляют объекты;
• изготовление стальных изделий – многоэтапный процесс. Недочеты и ошибки на любом из этапов оборачиваются значительным снижением качества.

Далее будет рассмотрена маркировка и классификация сталей по качеству, по назначению, а также по составу и иным характеристикам.

Разновидности металла

Подсчитать количество известных и используемых на сегодня сплавов – задача очень непростая. Классифицировать их не менее сложно: свойства материала зависят от состава, метода получения, характера добавок, способа обработки и так далее.

Чаще всего используются следующие классификации:

• по химическому составу сталей – углеродистые и легированные;
• по структурному составу – аустенитную, ферритную и так далее;
• по содержанию примесей – обычного качества, качественная и так далее;
• по методу обработки – термическая закалка – отжиг, термомеханическая – ковка, химико-термическая – азотирование;
• по назначению – инструментальные, конструкционные, специальные стали и так далее.

О нержавеющей стали поведает это видео:

Химический состав

Сплав, по сути своей – твердый раствор. Причем компонент в твердом основном материале растворяется по другим законам, чем в жидкости. Основой получения всех железных сплавов является способность железа к полиморфизму, то есть, формированию разных структурных фаз при разной температуре. Благодаря этому углерод и другие элементы, растворенные в железе при высокой температуре, не выпадают в осадок при понижении температуры, как это происходит с обычными жидкостями, а образуют совместную структуру.

По своему составы стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистые

Углеродистые – главным, то есть, определяющим свойства легирующим компонентом является углерод. Различают 3 вида:

• малоуглеродистые – менее 0,3 %. Сплавы отличаются ковкостью и стойкостью к динамическим нагрузкам;
• среднеуглеродистые – доля углерода варьируется от 0,3 до 0,7%;
• высокоуглеродистые содержат более 0,7% углерода. Их отличает более высокая прочность и твердость.

Это деление связано с теми преобразованиями, которые происходят в сплавах. До содержания углерода в 0,8 % сплав сохраняет доэвтектоидную структуру, то есть, имеет ферритно-перлитную структуру. При увеличении доли углерода структура меняется на эвтектоидную и заэвтектоидную, что соответствует перлиту и цементиту. Соотношение фаз во много определяет прочностные характеристики.

Различают по назначению 3 группы:

• А – нормируются механические качества. Группа подразделяется на 3 категории и 6 марок. Обозначается марка Ст от 0 до 6. Ст0 – это отбракованная по каким-то показателям сталь, используемая в незначимых конструкциях. Ст6 – в наибольшей степени соответствует понятию качественная сталь;
• Б – нормируется по своему химическому составу, делится на 2 категории и 6 марок, обозначается БСт от 0 до 6. С увеличением номера повышается прочность и текучесть материала;
• группа В нормируется и по механическим показателям, и по составу. Она делится на 5 марок, обозначается ВСт.

Легированные

Легированными называют стали, в которые специально вводят дополнительные ингредиенты для придания составу других качеств. Классификация производится по суммарному объему всех легирующих добавок – не примесей марганца или фосфора.

Различают 3 вида:

• низколегированные – с суммарным объемом добавок до 2,5%;
• среднелегированные – содержит от 2,5 до 10% примесей;
• в высоколегированных доля добавок превышает 10%.

Легирование значительно усложняет структуру твердого раствора, что приводит к возникновению сложнейшей классификации по структурному составу. Маркируются марки по составу: обязательно указывается доля углерода. А затем по уменьшению указывают доли легирующих добавок. Если доля примеси менее 1% вещество не указывается.

В качестве добавок применяют как неметаллы, так и металлы.

• Марганец – увеличивает прочность и твердость материала, улучшает режущие свойства. Но при этом способствует увеличению зерна, что уменьшается стойкость к ударным нагрузкам.
• Хром – улучшает стойкость к ударным и статическим нагрузкам, а также повышает жаропрочность. При большой доле хрома материал становится нержавеющим.
• Никель – увеличивает упругость сплава. При значительном содержании придает стали коррозийную стойкость и жаропрочность.
• Молибден – повышает твердость сплава, но при этом уменьшает хрупкость.

Наиболее известна из легированных сталей, конечно, нержавеющая. Чаще всего это хромо-никелевая и хромистая сталь с долей хрома до 27%.

Фазовый и структурный состав

Получение стали – процесс непростой и неоднозначный. Особенность его состоит в том, что при плавке сплав проходит через фазовые превращения, которые и обуславливают сочетание прочности и упругости.

Легирование углеродом происходит в 2 этапа. На первой стадии при нагреве до 725 С железо соединяется с углеродом, образуя карбид, то есть, химическое соединение, называемое цементитом. При нормальной температуре сталь включает смесь цементита и феррита. При повышении температуры выше 725 С цементит растворяется в железе, формирую другую фазу – аустенит.

С этой особенностью связана классификация сплава по структурному составу в нормализованном виде:

В отожженном состоянии выделяют такие структурные классы:

• доэвтектоидный,
• заэвтектоидный,
• ледебуритный,
• ферритный,
• аустенитный.

В чем смысл подобного деления? Дело в том, что легирующие добавки оказывают разное воздействие на разные структуры стали. Так, растворение в феррите легирующих элементов приводит к увеличению временного сопротивления, за исключением марганца и кремния, которые сплав упрочняют. При легировании аустенита понижается предел текучести при относительно высокой прочности. В результате материал легко и быстро упрочняется при деформации – наклепывании.

Классификация по раскислителю

При плавке металлов частой проблемой является растворенный в них газ – кислород, азот, водород, чтобы удалить его прибегают к раскислению. В зависимости от полноты процесса различают 3 вида:

• спокойная – металл не содержит закиси железа. В сплаве полностью отсутствуют газы, так что его свойства наиболее стабильны и однородны. Применяется для ответственных конструкций, поскольку технология его получения дорогая;
• полуспокойная – затвердевает без кипения, но сопровождается выделением газов. Какое-то количество газов остается, однако может быть удалено при прокатке сплава. Как правило, полуспокойная сталь используется как конструкционная;
• кипящая – содержит растворенные газы. Это сказывается на свойствах: материал склонен к трещинообразованию при сварке, например, но, так как производство кипящей стали требует меньше всего затрат, производится и такой сплав для многих простых конструкций.

Классификация по назначению

Довольно условное разделение сталей по сферам применения стали.

Сталь может включать полезные примеси, то есть, легирующие элементы, и вредные. По содержанию вредных и различают 4 группы:

Далее рассмотрим технологии и процесс производства стали, его этапы и виды.

Производство сплава

Процесс изготовления сплава сводится к переработке чугуна, при которой отжигаются лишние примеси и вводятся легирующие элементы. Используются при этом несколько методов.

• Мартеновский – расплавленный или твердый чугун с рудой плавят в мартеновской печи при 2000 С, чтобы отжечь лишний углерод. Добавки вводят в конце плавки. Сталь разливают в ковши и переправляют в прокатный цех.
• Кислородно-конвертерный – более производительный. Сквозь чугун в печи продувают воздух или смесь воздуха с кислородом, добиваясь более быстрого и полного отжига.
• Электроплавильный – плавка осуществляется в закрытой печи при 2200 С, что исключает попадание в сплав газов. Дорогостоящий метод, которым получают лишь высококачественные составы.
• Прямой метод – в шахтной печи окатыши, получаемые из железной руды продувают продуктами сгорания природного газа – смесью кислорода, угарного газа, аммиака, при температуре в 1000 С.

На этом процесс изготовления стали не заканчивается. В тех случаях, когда необходимо получить максимально прочный материал, прибегают к дополнительной обработке.

Термический метод

К термическим способам относится:

• отжиг – нагрев и медленное охлаждение разных видов и с разной скоростью;
• закалка – нагрев выше критической температуры, что вызывает перекристаллизацию сплава, и быстрее охлаждение;
• отпуск – процедура, осуществляет вслед за закалкой с целью уменьшить напряжение металла;
• нормализация – тот же отжиг, но проводимый не в печи, а на воздухе.

Термомеханический способ

Термомеханические методы сочетают механическое и термическое воздействие:

• высокотемпературная ТМО – закалка – наклеп, упрочнение, производится сразу же после нагрева, пока сплав сохраняет аустенитную структуру. Изменение вследствие пластической деформации при прокатке или штамповке сохраняется на 70% и после охлаждения и сталь оказывается более прочной;
• при низкотемпературной ТМО – холоднокатаная сталь. Сплав нагревают для аустенитного состояния, охлаждают ниже точек рекристаллизации, чтобы добиться появления мартенситной фазы – в пределах 400– 600 С. Затем производится закалка – наклеп, прокатка. При охлаждении эффект полностью сохраняется.

Термохимическая обработка

Термохимическая обработка представляется собой нагрев сплавов и выдержку их в определенных химических средах. К наиболее известным методам относят:

• цементацию – насыщение поверхности сплава углеродом. Таким образом получают износостойкий верхний слой;
• азотирование – насыщение стали азотом. Цель такая же – получение верхнего износостойкого слоя, но по сравнению с цементацией, азотирование обеспечивает более высокую стойкость к коррозии;
• нитроцементацию и цианирование – насыщение поверхностного слоя и углеродом и азотом. Обеспечивает более высокую скорость и производительность процесса.

Стоимость материала

Стоимость материала не менее разнообразна, чем количество марок. Условная сталь на Лондонской бирже металлов в декабре 2016 г стоит 325 $ за тонну. Стоимость нержавеющей стали заметно выше: холоднокатаная нержавеющая сталь сорта 304 в декабре оценивается в пределах от 1890 до 1925 $ за тонну.

Сталь – самый востребованный и самый распространенный металлический сплав в мире. Говоря о роли железа в народном хозяйстве, имеют в виду именно разнообразные стальные сплавы.

О том, как плавится сталь, смотрите в видео ниже:

Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:

Источник: stroyres.net