Сталь и изделия из неё настолько прочно вошли в жизнь и быт современного человека, что существование без металлических предметов трудно представить. Когда это касается посуды, мелких инструментов, бытовой техники и оборудования совсем не обязательно знать марку, классификацию сплавов, области их применения.
Эти сведения важны, скорее, для тех, кто решился приступить к строительству собственного жилья, и не знает какие металлоизделия подходят для этих целей. Итак, о том, что такое сталь, какие виды стали существуют, и какими свойствами обладает этот популярный на сегодняшнее время сплав, будет рассказано в строительном журнале samastroyka.ru .
Что такое сталь, и её отличие от чугуна
Железоуглеродистый сплав — это и есть всем известная сталь. Обычно доля углерода в сплаве варьируется от 0,1 до 2,14%. Увеличение концентрации углерода делает сталь хрупкой. Кроме основных компонентов в сплаве содержатся и небольшие количества магния, марганца и кремния, а так же вредных серных и фосфорных примесей.
Как делают сталь
По основным свойствам сталь и чугун очень схожи. Несмотря на это между ними существуют значительные различия:
- сталь более прочный и твёрдый материал, нежели чугун;
- чугун, несмотря на обманчивую массивность чугунных изделий, более лёгкий материал;
- поскольку в составе стали ничтожно малый процент углерода, её легче обрабатывать. Для чугуна более предпочтительна отливка;
- изделия из чугуна лучше сохраняют тепло, благодаря тому, что его теплопроводность значительно ниже чем у стали;
- закалка металла, повышающая прочность материала, невозможна в отношении чугуна.
Достоинства и несовершенства стальных сплавов
Поскольку марок стали огромное количество, а изделий из неё ещё больше, то говорить о плюсах и минусах стали бессмысленно. Тем более, что свойства металла во многом зависят от технологий изготовления и обработки.
Что такое сталь
Вследствие этого можно только выделить несколько общих преимущественных особенностей стали, таких как:
- прочность и твёрдость;
- вязкость и упругость, то есть способность не деформироваться и выдерживать ударные, статические и динамические нагрузки;
- доступность для разных способов обработки;
- долговечность и повышенная износоустойчивость в сравнении с другими металлами;
- доступность сырьевой базы, экономичность производственных технологий.
К сожалению, стали свойственны и некоторые минусы:
- неустойчивость к коррозии, в том числе высокий уровень электрохимической коррозии;
- сталь — тяжёлый металл;
- изготовление изделий из стали производится в несколько этапов, нарушение технологии на любом из них приводит к снижению качества.
Разновидности и классификации стальных сплавов
Сегодня сложно определить количество производимых и используемых стальных сплавов. Так же не просто их классифицировать, поскольку их свойства зависят от множества параметров, таких как состав, характер и количество добавок, способы изготовления и обработки, назначения и многих других.
Фрагмент ВИДЕО УРОКА по Технологии — Сталь и её виды.
По качеству принято различать обычные, качественные, высококачественные и особовысококачественные стали. Доля вредных примесей является основным критерием для определения качества сплава. Для обыкновенных сталей характерны более высокие значения доли примесей, чем для особовысококачественных сплавов.
Химический состав стали. В основу производства сплавов из железа положена его способность формировать различные структурные фазы при разных температурах, так называемый полиморфизм. Благодаря этой способности, растворённые в железе примеси, образуют сплавы различных составов. Принято делить стальные сплавы на углеродистые и легированные.
Сталь по определению является сплавом железа с углеродом, от концентрации которого зависят его свойства: твёрдость, прочность, пластичность, вязкость. В составе углеродистой стали практически не содержится дополнительных добавок.
Сталь: виды, свойства, область применения
Значительно более вредные для обоих видов сталей примеси серы и фосфора. Сера, соединяясь с железом, способствует повышению хрупкости при обработке высокими температурами (прокат, ковка), увеличению усталости, уменьшению устойчивости к коррозии.
Фосфор, особенно при большой доле углерода в сплаве, повышает его хрупкость в обычных температурных условиях. Кроме этого, существует целая группа скрытых, неудаляющихся во время плавки вредных примесей. Эти неметаллические включения в виде азота, водорода и кислорода при горячей обработке делают металл более рыхлым.
Виды углеродистой стали
Углеродистые стали делятся на виды, которые характеризуются долей содержания углерода:
- к высокоуглеродистым относятся сплавы с долей более 0,6 %;
- в среднеуглеродистых сплавах концентрация углерода находится в пределах от 0,25 до 0,6 %;
- допустимые значения, характерные для низкоуглеродистых сталей — не более 0,25 % .
Легированные стали подразделяются на:
— низколегированные, с долей легирующих добавок не более 2,5 %;
— среднелегированные, с долей дополнительных элементов до 10%;
— высоколегированные, в которых доля легирующих элементов составляет более 10%.
Легированные стали отличаются низкой концентрацией углерода и наличием различных легирующих добавок.
В соответствии с назначением стали делят на группы конструкционных, инструментальных и сталей особого назначения.
Разновидности и классификации стальных сплавов
Каждая группа делится на подгруппы и виды, которые конкретизируют свойства, особенности и области применения сплавов.
К конструкционным сталям относятся:
Виды инструментальной стали
Стали инструментального назначения имеют несколько разновидностей:
- Используемые в производстве режущих инструментов, к ним относятся некоторые виды углеродистой, легированной и быстрорежущей стали.
- Измерительные инструменты производятся из достаточно твёрдых сплавов, обладающих износоустойчивостью и способностью к сохранению постоянных размеров, чаще всего для этого используют закалённую и цементированную сталь.
- Для штамповой стали характерны твёрдость, термоустойчивость и прокаливаемость. Этот вид делится на подвиды, к которым относят валковые сплавы и стали для разнотемпературной обработки.
К сталям особого назначения относят марки сталей, которые применяются в конкретных производственных областях:
- электротехнические стали — из них производят магнитные провода;
- суперинвары — используют в производстве высокоточных приборов;
- жаростойкие — работают при температурах более 900 °C;
- жаропрочные — могут работать при высоких температурах в нагруженных состояниях.
Структура стали
Концентрация углерода в сплаве определяет не только свойства металла, но и его внутреннюю структуру. К примеру, мало- и среднеуглеродистые сплавы имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. При увеличении доли углерода начинается формирование вторичного цементита. Легирование стали тоже меняет структуру сплава.
Виды углеродистой стали
По структуре стали могут быть:
Отожженные стали делятся на:
Способы изготовления стали и технологии
От технологии изготовления стали зависят структура этого сплава, его состав и свойства. Обычные стали производятся в мартеновских печах или конвертерах. Как правило, они насыщены значительным количеством неметаллических примесей.
Высококачественные сплавы производят с использованием электропечей. Особовысококачественные легированные стали, содержащие минимальное количество вредных примесей, производятся в процессе электрошлаковой переплавки.
При производстве сталей используют процесс раскисления, направленный на выведение кислорода из структуры сплава. От количества удалённого кислорода зависит, какие получаются стали: малораскисленные, совершенно раскисленные или полураскисленные. Их классифицируют, как кипящие, спокойные и полуспокойные.
Марки стали
Несмотря на то, что сталь однозначно признаётся самым востребованным сплавом железа, единая система маркировки её видов по настоящее время не сложилась. Наиболее проста и популярна буквенно-численная маркировка.
Качественные углеродистые стали маркируют с использованием литеры «У» и двузначным числовым значением (в сотых %) уровня углерода в их составе (У11).В марке обычных углеродистых сталей за буквой следует число, указывающее на количество углерода в десятых % — У8.
Литеры используются и в маркировке легированных сталей. Они указывают на основной элемент, применяемый для легирования. Идущая следом цифра показывает концентрацию данного элемента в составе стали. Перед литерой ставят цифру, соответствующую доле углерода в металле в сотых %.
Сталь: виды, свойства, марки, технология производства
Например, стоящая в конце марки высококачественного сплава буква «А» указывает на его качество. Эта же литера в середине марки уведомляет об основном элементе легирования, в данном случае им является азот. Литера в начале марки сообщает о том, что это автоматная сталь.
Литера «Ш» в конце маркировки, прописанная через дефис, говорит о том, что это особовысококачественный сплав. Качественные стали, не имеют в маркировке литер «А» и «Ш». Кроме того, существует дополнительная маркировка, указывающая на особые характеристики сталей. Так, например, магнитные сплавы отмечают литерой «Е», а электротехнические — «Э».
Буквенно-числовая маркировка, пожалуй, одна из самых простых и понятных для потребителя. Другие, более сложные, доступны только для специалистов.
Источник: samastroyka.ru
24 вида стали, которые вы должны знать [Часть 1]
Сталь, состоящая из железа и углерода, является одним из самых универсальных сплавов в мире. Она используется для изготовления всего, от автомобилей и грузовиков до железнодорожных путей, гвоздей, бытовой техники и многого другого. В этой статье мы рассмотрим 24 вида стали которые необходимо знать каждому кто связан с металлообработкой.
1. Углеродистая сталь
Углеродистая сталь помимо углерода обычно содержит небольшое количество кремния, марганца, серы и фосфора. Углеродистую сталь можно разделить на углеродистую конструкционную сталь, углеродистую инструментальную сталь и конструкционную сталь с высокой режущей способностью.
Углеродистую конструкционную сталь можно разделить на конструкционную сталь для строительства и конструкционную сталь для машиностроения.
По содержанию углерода углеродистую сталь можно разделить на низкоуглеродистую (C ≤ 0,25%), среднеуглеродистую (C 0,25%~0,6%) и высокоуглеродистую (C>0,6%).
2. Углеродистая конструкционная сталь
Этот тип стали в основном гарантирует механические свойства, поэтому его марка отражает его механические свойства, выражаемые Q+число, где «Q» означает предел текучести, а число представляет собой значение предела текучести, например, Q275 представляет собой предел текучести 275МПа.
Например, Q235-A — F представляет собой кипящую сталь класса A с пределом текучести 235 МПа, а Q235-c представляет собой спокойную сталь класса C с пределом текучести 235 МПа.
Их часто прокатывают в тонкие листы, арматуру, сварные стальные трубы и т.д. и используют для мостов, зданий и других конструкций, а также для производства обычных заклепок, винтов, гаек и других деталей.
Как правило, стальной прокат, полосовая сталь и листовая сталь используются в качестве конструкционных элементов, а также шатунов, шестерен, муфт, штифтов и других деталей для производства простых машин.
3. Высококачественная конструкционная сталь
Этот вид стали должен обеспечивать как химический состав, так и механические свойства. Марка выражается двумя цифрами, т.е. 10000% от средней массовой доли углерода в стали. Например, сталь 45 означает, что средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,45%; 08 сталь означает, что средняя массовая доля углерода в стали составляет 0,08%.
Высококачественная углеродистая конструкционная сталь в основном используется для изготовления деталей машин. Как правило, для улучшения механических свойств требуется термическая обработка. Существуют различные области применения в зависимости от массовой доли углерода.
Сталь 08, 08F, 10, 10F, обладающая высокой пластичностью и ударной вязкостью, обладает отличными характеристиками холодной штамповки и сварки, часто подвергается холодной прокатке в тонкие листы, которые используются для изготовления деталей холодной штамповки корпусов приборов, автомобилей и тракторов, такие как автомобильные кузова, кабины и т. д.;
Сталь 15, 20, 25 используется для изготовления науглероженных деталей с небольшими размерами, малой нагрузкой, требованиями к износостойкой поверхности и низкой центральной прочностью, таких как поршневой палец. После термической обработки (закалка+высокотемпературный отпуск) сталь 30, 35, 40, 45 и 50 имеет хорошие комплексные механические свойства, то есть обладает высокой прочностью, высокой пластичностью и вязкостью, и используется для изготовления деталей оси.
Например, сталь 40 и 45 часто используется для изготовления коленчатых валов, шатунов, шпинделей станков общего назначения, зубчатых колес станков и других деталей оси с низким напряжением; Стали 55, 60 и 65 имеют высокий предел упругости после термической обработки (закалка+среднетемпературный отпуск).
Они обычно используются для изготовления пружин с малой нагрузкой и небольшим размером (размер сечения менее 12~15 мм), таких как пружины для регулирования давления и скорости, плунжерные пружины, спиральные пружины и т.д.
4. Углеродистая инструментальная сталь
Углеродистая инструментальная сталь — это разновидность высокоуглеродистой стали, которая в основном не содержит легирующих элементов. Содержание углерода в ней колеблется от 0,65% до 1,35%.
Она имеет низкую себестоимость, хорошую обрабатываемость, высокую твердость и износостойкость после обработки. Поэтому она широко используется для производства различных режущих инструментов, пресс-форм и измерительных инструментов.
Однако, этот вид стали имеет плохую красностойкость, то есть, когда рабочая температура превышает 250 ℃, твердость и износостойкость стали резко падает и теряет работоспособность.
Кроме того, углеродистая инструментальная сталь плохо поддается закалке, если из нее изготавливают крупные детали, и в ней легко возникают деформации и трещины.
Популярные станки для обработки металла:
Рабочая зона 1500х3000 мм. Источник 2000 Вт Raycus. Резка нержавеющей стали до 8 мм, углеродистой стали до 16 мм.
Источник: www.stankoff.ru
Марки стали
Доброго времени суток, дорогие друзья! Мы часто говорим, что нам нужна сталь углеродная сталь или легированная. Многие из вас знают только, что такое лист стали, но в подробности никогда не вдавались. Давайте сегодня рассмотрим, что такое сталь, какие виды ее бывают, как ее маркируют. Эта информация поможет вам в приобретении нужной стали при постройке загородного дома.
Что такое сталь и какой бывает
В зависимости от химического состава различают стали углеродистые (ГОСТ 380-71, ГОСТ 1050-75) и легированные (ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5632-72, ГОСТ 14959-79).
Углеродистая сталь – это сплав железа с углеродом с примесями кремния, серы, марганца и фосфора.
К недостаткам углеродистой стали я отношу:
- при нагревании свыше 200 о С утрачивание прочности, твердости и режущей способности;
- низкую коррозионную устойчивость в среде электролита, в агрессивных средах, в атмосфере и при высоких температурах;
- низкие показатели электротехнических свойств;
- высокий коэффициент теплового расширения.
Легированная сталь – это сплав железа, в который наряду с обычными примесями добавляют легирующие элементы, резко улучшающие ее свойства и в значительной степени меняющие ряд ее механических и физических свойств. Так, в процессе плавки в сплав добавляют следующие легирующие элементы: азот, бор, алюминий, фосфор, кобальт, ванадий, медь, молибден, титан, цирконий, хром, вольфрам, никель и ниобий. А также кремний и марганец в большом количестве. По химическому составу (ГОСТ 5200) легированная сталь делят на три группы:
- низколегированная сталь — не более 2,5% примесей;
- среднелегированная — 2,5-10%;
- высоколегированная — свыше 10%.
Основное отличие легированной стали от углеродистой состоит в том, что легированная обладает ценнейшими свойствами и не имеет недостатков. Так изделия из легированной стали обладают следующими преимуществами:
- долгий срок службы;
- увеличение производительности;
- экономия металла и, следовательно, снижение стоимости изделия;
- упрощение процесса проектирования и монтажа.
Следующая картинка показывает, как классифицирует сталь производитель.
По химическому составу углеродистые стали делят на:
- малоуглеродистые (менее 0,3% С);
- среднеуглеродистые (0,3 – 0,7% С);
- высокоуглеродистые (более 0,7% С).
Свойства стали можно изменять, применяя различные виды обработки:
- термическая — закалка, отжиг;
- химико-термическая — цементация, азотирование;
- термомеханическая — прокатка, ковка.
Назначение стали
- Ст20 – малонагруженные детали (упоры, валики, копиры и т.п.);
- Ст35 – выдерживающие небольшие напряжения (тяги, валы, рычаги, оси, диски);
- Ст45 – требующие повышенной прочности (Муфты, оси, зубчатые рейки, валы).
Конструкционные легированные стали эксплуатируют в изготовлении пружин, рессор, автомобильных деталей, гусениц трактора, деталей турбин и т.д.
Конструкционные стали делят на следующие группы:
- цементируемые стали применяют для изготовления деталей, работающих на износ и подвергающихся действию переменных и ударных нагрузок;
- улучшаемые стали подвергают термообработке и закалке при температуре 820 о -880 о С, после чего они принимают структуру сорбита и хорошо воспринимают ударные нагрузки;
- жаростойкие и жаропрочные сплавы обладают высокой стойкостью к химическому разрушению в газовых средах при температуре эксплуатации +950 о . Их применяют при изготовлении деталей газовых турбин реактивной авиации, при перекачке нефти и нефтепродуктов, в нагревательных металлургических печах, в судовых газотурбинных установках;
- автоматные стали используют для изготовления малонагруженных деталей массового производства (гайки, болты, винты и т.п.) Автоматные стали содержат повышенное количество серы и фосфора, поэтому лучше обрабатываются резанием, что в итоге обеспечивает ровную и чистую поверхность детали;
- износостойкие сплавы предназначены для изготовления деталей, работающих в экстремально тяжелых условиях (ковши экскаваторов, траки гусеничных машин, крестовины железнодорожных путей и т.д.). Они обладают повышенной твердостью благодаря легирующим элементам, таким как марганец, и способны выдержать высокое давление и удары, и воздействия абразивного трения;
- коррозийно-стойкие или нержавеющие стали содержат большое количество никеля и хрома (не менее 12%). Чем больше процент содержания хрома, тем выше коррозийная стойкость, так как хром образует защитную оксидную пленку. Применяют их для изготовления клапанов гидравлических прессов, лопаток турбин, пружин, дисков, труб.
Инструментальные стали используют при производстве режущих инструментов (зубил, молотков, отверток, ножей, ножниц, сверл), а также для изготовления деталей измерительных приборов и хирургических инструментов. Такую сталь используют при изготовлении штампов горячего и холодного деформирования и деталей машин, которые испытывают повышенный износ в процессе умеренной динамической нагрузки (шариковые или роликовые подшипники, ходовые винты и зубчатые колеса, которые используются в аппаратах высокой точности и т.п.). Инструментальная сталь отличается высокой прочностью и твердостью, производится по технологии горячего проката и классифицируется по категориям:
- углеродистая (пониженной прокаливаемости);
- легированная (повышенной прокаливаемости);
- быстрорежущая.
Рассмотрим самый лучший вид инструментальной стали подробнее.
Инструментальная легированная сталь относится к среднелегированным сталям. Высокую прочность, износоустойчивость, способность выдерживать высокие температуры и при этом не терять твердость и другие ценные свойства придет инструментальным сталям введение марганца, кремния, никеля, хрома, вольфрама, ванадия и молибдена. Углеродистые стали более хрупкие, особенно после закалки, поэтому инструменты из такой стали теряют свою твердость при нагреве до 2000 о С. Инструментальную легированную сталь используют для производства разнообразного ударно-штампованного, измерительного, режущего и прочего инструмента.
Инструментальная легированная сталь делится на две группы:
- для режущего и измерительного инструмента марок 7XФ, 8ХФ, 11Х, 13Х, ХВ5, В1, 9ХС, ХВГ, 9ХВГ, ХВГС, 9Х5Ф, 9Х5ВФ,8Х4ВФ1. Из них изготавливают пилы, резцы, фрезы, метчики, развертки, сверла, клейма;
- для штампованного инструмента марок 9Х, Х6ВФ, Х12, 5ХНМ, 5ХГМ, 6ХВТ. Ее применяют для изготовления горячих и холодных штампов, молотовых штампов, пресс-форм.
Быстрорежущая сталь отличается высокой твердостью и теплостойкостью. Она входит в группу высоколегированных сталей. Марки быстрорежущей стали: Р18, Р12, Р9, Р6М3, Р9Ф5, Р9К10, Р18Ф2 и др. Эти стали применяют при обработке широкого круга конструкционных материалов, для резьбонарезных инструментов, работающих с ударными нагрузками, для отделки материалов с абразивными свойствами (пластмасс, эбонита) и т.д. Быстрорежущую сталь отличается крайне высокой твердостью и красностойкостью до температуры 600 о С. Такая сталь способна выдерживать нагрев при высокой скорости резьбы, что позволяет увеличить скорость работы металлообрабатывающего оборудования и продлить срок его службы.
Есть еще стали с особыми химическими свойствами. Это легированные стали, с определенными характеристиками, которые обусловлены свойствами легирующего элемента. К особым химическим и физическим свойствам стали относятся:
- магнитные и немагнитные;
- электротехническая стал;
- нержавеющие жаропрочные;
- окалийные;
- с особыми температурными свойствами.
Отличия по способу раскисления
Раскисление стали – это процесс удаления оксидов кислорода из жидкого металла, путем добавления веществ, способных соединяться с кислородом. Так, хорошими раскислителеми являются С — углерод, Si-кремний, Mn-марганец. Продукты раскисления удаляются в виде газа либо всплывают в шлак. Выделяют три способа раскисления:
Маркировка сталей
Маркировку сталей в России производят по ГОСТам путем сочетания букв и цифр в зависимости от химических элементов, входящих в состав сплава, процент их содержания, типа самой стали. Чтобы разобраться в марке стали, вам нужно понять принцип маркировки металла. Прежде всего, марка стали зависит от ее типа.
Давайте посмотрим на типы:
Для улучшения химических и физических свойств стали добавляют следующие легирующие элементы:
- Х — хром повышает прочность и твердость;
- Н – никель обеспечивает коррозийную стойкость и увеличивает прокаливаемость;
- Г – марганец увеличивает прочность и твердость;
- С – кремний улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах;
- М – молибден увеличивает упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозийные свойства и повышает устойчивость к окислению;
- В – вольфрам увеличивает твердость и изменениям при высоких и низких температурах;
- Т – титан повышает прочность и плотность, улучшает обрабатываемость и обеспечивает стойкость к коррозии;
- К – кобальт повышает жаропрочность, магнитные свойства и увеличивает сопротивляемость ударам;
- Д – медь улучшает антикоррозийные свойства;
- Ф – ванадий повышает прочность и твердость стали, увеличивает плотность и является хорошим раскислителем;
- Р – бор обеспечивает твердость, износостойкость, горячую пластичность, улучшает свариваемость жаростойких аустентных сталей;
- Б – ниобий улучшает стойкость к кислотам и уменьшает коррозию в сварных конструкциях;
- Е – селен снижает ломкость, тем самым обеспечивая хорошую механическую обработку;
- Ц – цирконий обеспечивает стойкость к коррозии за счет снижения кислорода, азота и серы и повышает механические свойства листовой углеродистой стали;
- Ю – алюминий (повышает жаростойкость и окалийность);
- Ч – указывает на наличие редкоземельных металлов такие как: церий, лантан, неодим и прочие.
Теперь немного о том, как расшифровывать марикровку.
Расшифровка марки стали 12Х18Н10Т показывает, что в сплаве: 12 — 0,12% углерода, Х18 — 18% хрома, Н10 — 10% никеля, Т — процент титана не превышает 1,5%. Классифицируют ее как легированную, коррозийно-стойкую, жаростойкую и жаропрочную.
Буква «А» в конце марки обозначает высококачественную сталь (30ХГСА), в середине марки – азот (25Х2ГНМБАЮ-Ш), в начале марки – сталь автоматная (А35Г2).
Особо высококачественная сталь обозначается буквами Ш, ВД, ВИ, ПД и т.д. в конце наименования марки, где ВД означает, что сталь или сплав получен вакуумно-дуговым переплавом, Ш — электрошлаковым переплавом, ВИ — методом вакуумно-индукционной выплавки, ПД — плазменно-дуговым.
Высоколегированные стали сложного состава иногда обозначают по порядковому номеру разработки и освоения на заводе (например, ЭИ, ЭП – «Электоросталь»).
Компания «УралСибМет» уже более 15 лет поставляет только высококачественный металлопрокат и строительные материалы, в том числе стальную продукцию, по доступным ценам и с возможностью доставки по Иркутской области, Бурятии и Забайкальскому краю.
С материалами от «УралСибМет» Ваше строительство будет гарантировано надежным.
Источник: uralsibmet.net