Сталь (от нем. Stahl) — сплав железа
жүктеу/скачать 148,26 Kb.
|
что такое сталь и железо
- Бұл бет үшін навигация:
- Углеродистые стали
- Легированные стали
- Аустенитная сталь
- Ферритная сталь
- Мартенситная сталь
- Бейнитная сталь
- Перлитная сталь
- Сталь обыкновенного качества
- Качественная сталь
- ВЫСОКОКачественная сталь
- Сталь особо высококачественная
- Конструкционные стали
- Инструментальные стали
- Нержавеющие стали
- Стали жаропрочные
- Стали жаростойкие
| метеоритное железо. Считается, что феррум составляет основу ядра планеты Земля, встречается в мантии, земной коре. Весь металл, идущий на изготовление массовой продукции, представляет собой сталь.
Метеоритное железо Элемент, а также простое вещество играет важную роль в жизни человека. Занимает четвёртое место по распространённости среди химических элементов. Используется с давних времён. Среди всего многообразия металлических материалов, остаётся самым важным и востребованным.
Для чего вообще железо смешивать с углеродом? Это начали делать после того, как открыли влияние углерода на железо, выявили, как изменяются после этого физические свойства железа: оно становится более прочным, крепким, но при этом теряет пластичность. Добавление легирующих элементов еще больше усиливает этот эффект. Между собой стали подразделяются по различным признакам, а потому существует несколько их классификаций. Давайте рассмотрим их по порядку и начнем с уже упоминавшихся трех классов, сгруппированных по химическим признакам:
низкоуглеродистая (где присутствует до 0,25% углерода), среднеуглеродистая (от 0,25% до 0,6% углерода в сплаве) высокоуглеродистая (до 2% углерода). Главное отличие углеродистых сталей – их высокие прочность и твердость, а в химическом плане – еще и малое содержание иных примесей. Легированные сталиТак называют все сплавы железа и углерода с добавлением (для прочности конечного продукта) легирующих элементов. Так же, как и углеродистые, стали легированные разделяются по подгруппам, в зависимости от качества и количества легирующей примеси в них: низколегированные стали (в их сплаве менее 4% легирующих добавок) среднелегированные (от 4% до 11% легирующих элементов в сплаве) высоколегированные стали (в них более 11% легирующих элементов). В качестве легирующих элементов могут выступать хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo). В сочетании с железом и углеродом они обеспечивают получившийся материал износостойкостью и высокой прочностью. Далее, стали можно разгруппировать по их структуре: Аустенитная стальАустенитными сталями называют железные сплавы, которые при кристаллизации образуют однофазную аустенитную структуру γ-Fe c гранецентрированной кристаллической решеткой и сохраняют ее при охлаждении до криогенных температур. Данный класс также можно разделить на подгруппы: коррозийностойкие аустенитные стали жаростойкие аустенитные стали жаропрочные аустенитные стали хладостойкие аустенитные стали Другое название данного класса сталей – «сталь аустенитного класса». Ферритная стальТак называется сталь со структурой из легированного феррита с допустимыми добавлениями карбидов. Ферритную сталь (иное название – сталь ферритного класса) получают с добавлением к железу небольшого количества углерода и большой доли легирующего элемента, например, ванадия или кремния. Мартенситная стальМартенсит – это игольчатая микроструктура в некоторых чистых металлах и закаленных металлических сплавах. Мартенситными сталями, в свою очередь, называют сплавы с преобладанием мартенсита в структуре. Помимо железа в таких сплавах содержится небольшое количество углерода (около 0,2%), и сравнительно большое количество хрома – от 11% до 17%. Допускается и наличие в мартенситной стали других элементов: никеля, ванадия или молибдена. Стали мартенситного класса стойки к щелочным средам, способны к самозакаливанию, обладают невысокой пластичностью и высокой жаропрочностью.
доэвтектоидные стали (то есть, стали с содержанием углерода менее 0,8%) эвтектоидные стали (стали с содержанием 0,8% углерода в сплаве) заэвтектоидные стали (содержание углерода от 0,8% до 2%). Все они отличаются сравнительно небольшим содержанием легирующих элементов. Другой, наиболее простой способ классификации стали – по ее качеству, которое зависит от характеристик элементов, участвующих в создании сплава, и их количества в нем. Сталь обыкновенного качестваСамый дешевый вид стали, что обусловлено качеством сплава. В стали обыкновенного качества допускается присутствие загрязнений, сторонних (то есть, не входящих в «рецептуру» сплава) элементов и даже неметаллических вкраплений. Вместе с тем, у обыкновенной стали есть свои градации качества: А, Б и В, при этом, в маркировке стали указываются только буквы «Б» и «В». Если же в указании марки стали обыкновенного качества нет буквенного обозначения, то подразумевается по умолчанию, что она относится к классу «А». В чем же особенности этих подклассов?
сталь А – без указания химического состава, но с гарантией определенных механических свойств; сталь Б – химические свойства указываются, но не гарантируются механические свойства материала; сталь В – гарантируются определенные химические и механические свойства материала. Из марок стали обыкновенного качества не рекомендуется изготавливать изделия, которые должны выдерживать большие нагрузки во время эксплуатации. Другое название стали обыкновенного качества – «рядовая сталь». Качественная стальК составу этой стали предъявляются гораздо более высокие требования, чем к предыдущей. В ней тоже допускаются включения неметаллических элементов, но совсем незначительные. серы в сплаве такой стали – не более 0,4%. Столько же может содержаться и фосфора – не более четырех десятых процента. Плавят качественные стали в мартенах и кислородных конвертерах. Более высокие свойства качественной стали позволяют изготавливать изделия, которые допустимо использовать в сферах, где на них будет оказываться большая физическая нагрузка. ВЫСОКОКачественная стальК составу этого вида стали предъявляются высокие стандарты. В сплаве не должно быть неметаллических вкраплений, процентное соотношение вредных примесей допускается совсем мизерное (серы – до 0,030%, фосфора – до 0,035%). Также понижено допустимое присутствие в высококачественном сплаве углерода. Высококачественные стали выплавляются в электрических и кислых мартенах. Изготавливать из них можно любые металлические изделия, без боязни быстрой поломки или недостаточной износостойкости. При этом, нужно учитывать, что высококачественный сплав отличается повышенной вязкостью, нежели качественный. Сталь особо высококачественнаяОсобо высококачественные стали изготавливаются с помощью самых современных методов, позволяющих не допускать сторонних, не входящих в «рецептуру» элементов и добиваться предельно высокой частоты сплава. Плавка таких сталей производится в электропечах с электрошлаковым переплавом. В химическом составе особо высококачественных сплавов практически нет газов и неметаллических вкраплений. В конце марки особо высококачественных сталей принято ставить букву Ш. Поскольку производство таких материалов довольно трудоемкое и дорогое, то изготавливают из них изделия с наиболее ответственными функциями. Наконец, популярно разделение сталей по их назначению. Такая классификация содержит большое множество групп:
Отличаются инструментальные стали невысокой стоимостью, высокой твердостью, но, при этом, невысокой износостойчивостью. Внутри группы принято деление на следующие подгруппы: инструментальные углеродистые стали инструментальные легированные стали инструментальные валковые стали стали инструментальные штамповые стали инструментальные быстрорежущие. По названию всей группы не трудно догадаться, что из такого рода материалов изготавливают различные инструменты: метчики, топоры, молотки, пилы, фрезы и прочее.
Достигается это за счет включения в сплав с железом металла с антикоррозийными свойствами. Чаще всего в этой роли в нержавеющих сталях выступает хром или соединение хрома и никеля. Чем больше содержание хрома в сплаве, тем более коррозийно-стойкой оказывается сталь.
Изделия из таких сталей можно использовать длительное время в условиях высокой температуры, не опасаясь, что они начнут деформироваться и разрушаться. Соответственно, из жаропрочных сталей делают лопатки паровых турбин, газовые турбины, котельные установки, детали ракет и многое другое.
По легированию жаропрочных сталей их подразделяют на уже рассмотренные на этой странице классы: ферритные мартенситные мартенситно-ферритные аустенитные. Стали жаростойкиеДругое название – «окалиностойкие стали». Они отличаются стойкостью к коррозийному воздействию в газовых средах при повышенных температурах (имеются в виду температуры выше 550 °C). Поверхность их не окисляется и не начинает разрушаться при таком температурном режиме, что позволяет изготавливать из них изделия, которые предназначены для функционирования в условиях повышенных температур. Изделиями могут быть части двигателей машин и самолетов, конструкционные части печей, трубы теплоприемников. Чтобы добиться окалиностойких свойств, в сплав добавляют некоторые элементы, которые при повышении температур образуют на поверхности стали защитный слой. В современной металлургии элементами этими выступают хром или кремний, которые при окислении образуют оксиды. От количества хрома или кремния зависит степень жаростойкости материала. Чтобы добиться наиболее высоких жаростойких свойств, в сплав вводят и хром, и кремний одновременно. Внутри жаростойких сталей есть свое разделение на группы, различающиеся составом и структурой: стали хромистые ферритного класса стали хромокремнистые мартенситного класса хромоникелевые стали аустенитно-ферритного класса хромоникелевые аустенитные стали. Конец формы жүктеу/скачать 148,26 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|