Формула стали в химии: Формула стали в химии

Содержание

Формулы металлов

Металлы востребованы всеми отраслями хозяйства. Они выступают сырьем для металлопроката, применяемого в производстве бытовых и промышленных изделий. В природе превалирующее количество металлов встречается в виде соединений, из которых чистое вещество восстанавливают путем проведения химических реакций. Применяемые формулы металлов характеризуют разновидность элемента и обуславливают тип допускаемой химической реакции.

Формулы металлов и соединений

Из 118 известных ученым химических элементов 96 относятся к веществам, проявляющим металлические свойства. Форма, в которой металл распространен в природе, обуславливается его химической активностью.

В зависимости от активности выделяют группы:

активные – литий, калий, барий, кальций, натрий, магний;
среднеактивные – алюминий, марганец, цирконий, хром, железо, никель, олово, свинец;
неактивные – медь, золото, серебро, платина, ртуть.

Свойства элементов зависят от электронного строения атома. Наиболее типичный металл имеет электронную формулу с 1-3 электронами низкой электроотрицательности. К особенностям типичных металлов относится и большой размер их атомов, что объясняет слабую связь валентных электронов с ядром. Это обуславливает легкую отдачу электронов во время вступления элемента в химические реакции. В активной группе электронная формула щелочного металла отличается присутствием 1 электрона – данные металлы проявляют свойства восстановителей.

Основные формулы металлов и соединений

Металлы в природе
Форма	Наименование вещества или соединения	Формула
В чистом виде	Самородное состояние	Ag, Au, Rt, Cu
В виде оксидов	Оксиды щелочноземельных и щелочных металлов	BaO, Li2 O, K2O, MgO, CaO, CuO, HgO, Na2O
В виде солей	Хлориды, фосфиды, фосфаты, сульфаты, фториды	KCl, BaSO4, Ca3(PO4)2
Формулы востребованных соединений и сфера применения
Группа соединений	Формула	Применение
Формулы гидроксидов – соединений металлов с гидроксильной группой	KOH Fe(OH)2 Ca(OH)2 Nh5OH Fe(OH)3	В пищевой, химической, текстильной промышленности
Формулы фосфатов – соединений металлов натрия, алюминия, кальция с атомами фосфорной кислоты	Na3PO4 Al3 (PO4)2 Ca3 (PO4)2	В производстве строительных материалов, стекла, в металлообработке, изготовлении зубных паст и стоматологических растворов
Формулы гидридов – соединений элементов с водородом	2NaH Cah3 Ch5 Sih5 h3S	Востребованы в получении металлов из оксидов, применяются для удаления окалин с металлов и создания защитной пленки на металлопрокате
Формулы нитратов	NaNO3 Ca(NO3)2 Al(NO3)3	В сельском хозяйства – в виде удобрений, на пищевых производствах – в качестве добавок

К формулам самых распространенных металлов в земной коре относятся элементы алюминий (Al), железо (Fe), кальций (Ca), натрий (Na), магний (Mg), калий (K) и титан (Ti).

Активность элемента обуславливается легкостью, с которой он вступает во взаимодействие с другими соединениями.

Особенности и применение высших оксидов

При взаимодействии элементов с кислородом образуются высшие оксиды. В природе оксидные соединения представлены в виде руд, являющихся основным сырьем металлургии. Для выделения чистых веществ их восстанавливают в условиях производства, ориентируясь на валентность основного элемента.

Процесс получения металлов из оксидов осуществляется с применением способов:

пирометаллургических – с помощью высоких температур;
гидрометаллургических – применением водных растворов щелочей, кислот, солей и последующим восстановлением методом электролиза или вытеснения активным элементом;
электрометаллургических – путем проведения электролиза или электротермии.

При выборе метода восстановления учитывается группа оксида. Группы классифицируют на солеобразующие и не образующие виды соединений.

Несолеобразующими считаются оксиды неметаллов, не реагирующие со щелочными и кислотными растворами.

Методы получения оксидов представлены в таблице

Технология	Примеры применяемых элементов и соединений	Образуемые вещества
Реакция с килородом	Магний и кислород	Высший оксид магния 2MgО
Сгорание металла в кислороде	Сульфид цинка и триплетный кислород	Оксиды цинка и серы
Разложение соединений при нагреве до высоких температур	Сульфат железа 2FeSO4	Оксид железа, двуокись и трехокись серы
Восстановление в высшие формы	Оксид железа II и кислород 4FeO + O2	Оксид железа III 2Fe2O3
Взаимодействие с водой при нагреве	Цинк	Оксид цинка, водород
Применение водоотнимающих составов	Гидрокарбонат натрия и соляная кислота	Вода, хлорид натрия и углекислый газ
Воздействие кислотой	Цинк и азотная кислота	Вода, высший оксид неметалла азота 2NO2, нитрат цинка Zn(NO3)2

В получении металлов применяют солеобразующие высшие оксиды. Восстановителями выступают более активные вещества, высший оксид неметалла углерода, электроток, графит, водород.

Основные формулы металлов, применяемые в производстве металлопроката

В отраслях, осуществляющих производство и обработку металлических сплавов, учитывают физические показатели элементов. Данные характеристики важны для выбора технологий выплавки сталей и последующих методов изготовления металлопроката.

Основные физические свойства металлов и их значение

Показатель	Что показывает	Где применяется
Плотность или масса металла	Вес вещества в единице объема	В расчете веса листа или круга металла в зависимости от приведенной толщины и площади, в расчете веса металла по размерам
Температура плавления	Температурный порог, по достижению которого материал меняет форму	В выплавке марок сталей, изготовлении изделий
Удельная теплоемкость	Количество теплоты, требуемое для нагрева единицы массы сплава на 1 градус	В выплавке сталей, тепловой обработке металлов
Удельное сопротивление	Способность вещества препятствовать прохождению электротока	В производстве диэлектриков и проводников
Теплопроводность	Способность материала передавать тепло к другим участкам	В расчетах эксплуатационных возможностей изделий

В основе формул металлов в химии лежат физические и химические характеристики веществ. Свойства элементов обуславливают выбор технологий производства сплавов, определяют возможности в обработке и эксплуатации материалов.

Формула стали

Home » Misc » Формула стали

Структура стали. Химические, механические и физические свойства.

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

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

А.Е.Ферсман

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

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

Рассматривая данный вопрос, начнем с химического состава.

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

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

Углерод улучшает и некоторые другие показатели:

твердость,
упругость,
устойчивость к износу,
выносливость.

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

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

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

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

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

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

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

Система железо- углерод

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

Диаграмма состояния системы железо- углерод

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

Структуры стали

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

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

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

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

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

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

Свойства стали

Конечно, не только углерод влияет на свойства стали. Состав дополнительных элементов и их количество придают стали определенные свойства. Примеси бывают полезными и вредными. Хорошие примеси влияют исключительно на сами кристаллы, а вредные негативно воздействуют на связь кристаллов между собой. К хорошим примесям относят : марганец (Mn), кремний (Si). К плохим: фосфор (Р), серу (S), азот, кислород и другие.

Физические и механические свойства стали

Основными физическими свойствами стали являются:

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

Основными механическими свойствами стали являются:

прочность
твердость
пластичность
упругость
выносливость
вязкость

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

Основными химическими свойствами стали являются:

степень окисления
устойчивость к коррозии
жаростойкость
жаропрочность

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

По качеству стали разделяют на:

обыкновенного качества,
качественная сталь,
высококачественная сталь.

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

Опубликовано: 24.12.2015

Вернуться к списку новостей

Сталь СТ3: химический состав и свойства

Сталь – это сплав двух элементов железа, углерода, легирующих примесей, которые добавляют в металл для придания ему нужных свойств. Ст3 – это конструкционная углеродистая сталь обыкновенного качества, широко распространена во всех сферах промышленного производства. Является самым распространенным металлом для несущих строительных конструкций. Из этого сплава делают лист, профиль, трубу, двутавры и другой металлопрокат.

Химический состав

Марки стали различаются по составу, который определяет механические характеристики, область применения и свариваемость материала.

Небольшое количество легирующих элементов и высокая пластичность Ст3 делает её самым распространённым сплавом, применяемым в строительстве. Ни одна стройка не может обойтись без проката из Ст3.

Химический состав материала включает следующие элементы:

железо – 97%;
углерод – 0,14-0,22%;
никель, медь, хром – каждый не больше 0,3%;
марганец — 0,4-0,65%;
кремний — 0,05-0,17%;
мышьяк менее 0,08%;
серы не более 0,05;
фосфор менее 0,04%.

Углерод определяет твёрдость, прочность, пластичность, показатели свариваемости, физико-механические свойства стали. Сера и фосфор – вредные примеси.

Легирующие элементы в структуре этого сплава, которые влияют на его характеристики – это марганец, хром, медь и никель.

Физические и механические свойства

Сталь Ст3 это самая используемая марка металла, применяемая в строительстве и в машиностроении. Низкая цена в сочетании с физико-механическими показателями, которые определили популярность этого материала.

Перечислим механические показатели Ст3:

предел текучести 205-255 МПа;
временное сопротивление разрыву 370-490 МПа;
относительное удлинение 22-26%;
ударная вязкость при температуре:
20 0С составляет 108 Дж/см2;
20 0С равняется 49 Дж/см2;
твёрдость HB 10-1: 131 МПа.

Прочностные показатели предел текучести и относительное удлинение – зависят от толщины и формы проката. Чем больше толщина металлопроката, тем ниже значение показателя, самые низкие показатели у труб, высокие показатели у листов, толщиной 5-10 мм.

Плотность Ст3 составляет 7850 кг/м3. Сплав относится к хорошо свариваемым материалам.

Маркировка Ст3

Классифицируются низкоуглеродистые стали по составу степени расселения. Раскисление – это процесс удаления из расплава кислорода, являющегося вредной примесью. Он ухудшает механические и другие свойства материала.

По степени раскисления сплав бывает трёх видов:

спокойная обозначается «сп»;
полуспокойная – маркировка «пс»;
кипящая – «кп».

Проведём расшифровку материала Ст3Гпс. Буквы «Ст» обозначают сталь. Цифра «3» – это процентное содержание углерода, чем больше цифра, тем больший процент углерода содержится в металле. Буква Г — пишется, если процент содержания марганца в 0,8% и более. ПС – полуспокойная.

Разновидности сплава Ст3

Спокойная сталь раскисляется с использованием марганца, кремния и алюминия. Это дорогой и высококачественный материал. За счёт однородной структуры спокойный металл пластичнее и коррозионно устойчивее. Применяется для изготовления несущих ответственных конструкций, узлов машин, механизмов, которые работают при отрицательных температурах и динамических нагрузках.

Полуспокойная сталь раскисляется марганцем и алюминием. Показатели прочности и пластичности у этого материала близки к спокойной стали, но уступают ей. Применяется при возведении несущих металлоконструкций, где требования к прочностным показателям ниже, чем у конструкций из спокойного металла. Преимуществом этого сплава – его стоимость дешевле.

Кипящая сталь самая дешёвая, раскисляется только марганцем. При заливке этого расплава в слябы происходит активное кипение – выделяются содержащиеся в сплаве газы. В разных частях слитка может иметь неоднородные свойства. Кипящая металл хрупкий, плохо сваривается и подвержена коррозии. Применяется для изготовления конструкций, к которым не предъявляются высокие требования.

Применение Ст3

Из спокойной стали производят: лист, уголок, швеллер, арматуру, двутавровую балку и другой металлопрокат, который используют для изготовления:

трубопроводной арматуры, труб, фасонных изделий;
мостовых кранов, несущих железнодорожных металлоконструкций, каркасов зданий, внутрицеховых металлоконструкций, железнодорожных и автомобильных мостов;
ёмкостей для хранения воды и нефтепродуктов, железнодорожных вагонов, цистерн для перевозки нефтепродуктов;
кузовов автомобилей, корпусов судов;
других ответственные конструкции, применяемых во всех отраслях промышленности, работающих при низких температурах окружающего воздуха, в условиях динамических знакопеременных нагрузок.

Полуспокойная сталь используется для тех же металлоконструкций и деталей, что и спокойная, но при условии, что эти изделия не будут работать при температурах ниже -10 0С.

Кипящая сталь. Применяется для малонагруженных, второстепенных, ненагруженных металлоконструкций, которые работают при постоянных нагрузках. Из неё изготавливают заборы, заземление, кронштейны, листовую обшивку, другие элементы зданий и металлоконструкций.

Какая химическая формула стали?

••• arhendrix/iStock/GettyImages

Обновлено 11 апреля 2018 г. и двигатель классического автомобиля на автосалоне. Действительно, сталь присутствует во многих вещах, которыми люди пользуются каждый день. Понимание химического состава стали полезно при определении того, какую сталь следует использовать, а также для каких целей ее использовать. Поскольку сталь представляет собой смесь, а не химическое соединение, у нее нет установленной формулы химического соединения. Когда вы ищете правильный тип стали для использования, присадки определяют, какая сталь является лучшим выбором для ваших целей.

TL;DR (слишком длинно, не читал)

Сталь представляет собой смесь железа и углерода, сплавленную вместе с одним или несколькими другими металлами или неметаллами. Поскольку сталь представляет собой смесь, а не химическое соединение, у стали нет установленной формулы химического соединения. Соглашение об именах для стали зависит от состава стали — от того, что смешано с железом, например, от углеродистой стали или вольфрамовой стали.

Железо и углерод играют большую роль

Железо является умеренно химически активным металлом, склонным к химическому соединению с неметаллами, такими как кислород и углерод. Когда железо добывается или иным образом встречается в природе, оно обычно встречается в виде природного минерала. Когда железную руду нагревают в присутствии восстановителя, такого как монооксид углерода, образуется металлическое железо. Оттуда железо подвергается дальнейшей переработке для создания сплава железа с углеродом, который можно использовать для изготовления материала, известного нам как сталь.

Сплав железа с углеродом является основным материалом для стали. Доля углерода в сплаве обычно составляет от 0,15 до 0,30 процента, и она определяет начальную прочность и пластичность — способность сплава вытягиваться в проволоку или подвергаться обработке. Когда в сплаве больше углерода, сталь прочнее. Однако он менее пластичен, чем сплав с низким содержанием углерода.

После рафинирования железоуглеродистого сплава до желаемого соотношения углерода и железа могут быть добавлены дополнительные материалы для улучшения характеристик конечного стального сплава. Например, если конечным сплавом является нержавеющая сталь, в смесь добавляют хром и марганец.

Улучшение стали

Хотя некоторые виды стали, такие как мягкая сталь, могут состоять только из железа и углерода, несколько важных химических элементов используются для создания конструкционной стали. Например, марганец и ниобий используются для придания стали дополнительной прочности, а хром, никель или медь добавляются для снижения восприимчивости стали к ржавчине и коррозии. Точно так же молибден, ванадий, вольфрам или титан могут быть добавлены для улучшения других характеристик стали для улучшения характеристик. Стали могут быть дополнительно обработаны защитой от ржавчины с использованием гальванизации (покрытие цинком, часто путем погружения в расплавленный цинк) или гальваники (нанесение покрытия на поверхность с помощью электрического тока).

Статьи по теме

Ссылки

Калифорнийский государственный университет в Домингес-Хиллз: Состав и физические свойства сплавов
Массачусетский технический институт, кафедра гражданского и экологического проектирования: Химический состав конструкционных сталей
Университет Айовы: Изготовление стали и ее химический состав

Об авторе

Дэвид Сандовал имеет степень в области микроэлектроники и многолетний опыт работы в области технологий. Он написал статьи для eHow, Answerbag и wiseGEEK по таким дисциплинам, как химия, электроника и физика.

Формулы | Intsel Steel/Bushwick Metals

Intsel Steel

ФОРМУЛЫ ВЕСА ФОРМЫ

Следующие формулы формы могут использоваться для расчета номинального веса для различных профилей из углеродистой стали. Эти расчеты веса основаны на теоретическом весе стали в 40,80 фунтов на квадратный фут на один дюйм толщины. Эти формулы веса предназначены для номинального веса (и являются приблизительными), и их не следует рассматривать как точный вес. Все размеры должны быть в дюймах.

Раундов =	Диаметр в квадрате x 2,67 = Вес в фунтах на погонный фут.
Квадраты =	Диаметр в квадрате x 3,4 = Вес в фунтах на погонный фут.
*Шестиугольники =**	Диаметр в квадрате x 2,945 = Вес в фунтах на погонный фут.
*Восьмиугольники =**	Диаметр в квадрате x 2,817 = Вес в фунтах на погонный фут.
Плиты, листы и листы =	Толщина x Ширина x 3,45 = Вес в фунтах на погонный фут.
Круги пластин =	Диаметр в квадрате x толщина x 0,2225 = Вес на круг.
Round Tubing =	10.68 x (O.D. – W.T.) x W.T.
Square Tubing =	13.6 x (O.D. – W.T.) x W.T.
Rectangular Tubing =	13,6 x [(SL + SS) – WT] x WT
* Диаметр измеряется поперек граней. Н.Д. = Внешний диаметр Вт. = Толщина стенки SL = длинная сторона SS = короткая сторона

Общие формулы

Стоимость на ноги =
. Затраты на затраты на ноги =
.
Стоимость 100 кг =	Стоимость за сто футов / Вес за фут.
Area of a Circle =	Diameter x Diameter x 0.7854
Circumference of a Circle =	Diameter x 3.1416
Diameter of a Circle =	Circumference x 0.31831
Площадь треугольника =	Основание x Высота перпендикуляра x 0,5
Площадь прямоугольника =	Ширина x длина
Площадь квадрата =	Стоя x Стоя
Площадь параллелограммы =	база x xlitud Окружность =	Диаметр x 0,8862
Сторона квадрата x 1,4142 =	Диаметр описанной окружности
3 90 Увеличение диаметра круга в четыре раза.
Удвоение диаметра трубы увеличивает ее пропускную способность в четыре раза.

METRIC CONVERSION FORMULAS

Millimeters x .03937 = Inches

Inches x 25.40 = Millimeters

Meters x 3.2809 = Feet

Футов x 0,3048 = Метров

Kilometers x .621377 = Miles

Miles x 1.6093 = Kilometers

Liters x 61.023 = Cubic Inches

Cubic Inches x .

Learn more

Замена вентиля на пропановом баллоне
Петля тельмана
Время высыхания герметика
Поменять газовую плиту
Уложить плитку на пол своими руками
Силумин что это за материал
Как зажечь агв
Холодильник атлант двухкамерный старый модели
Расключение выключателя одноклавишного
Как определить сгоревший светодиод
Что такое селективность