Какой сплав называется сталью: Сталь – что это за сплав? Особенности, свойства и классификация по видам. Почему растут цены на сталь?

Содержание

Углеродистая и легированная сталь: классификация по химии

23 апреля 2021, 09:17

Углеродистая (нелегированная)
Легированная

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь — сплав железа с углеродом. Содержание углерода варьируется от 0,02 до 2,14%, дополнительные примеси: марганец Mn до 0,9%, кремний Si до 0,5%, сера S до 0,06%, фосфора P до 0,07%. Главной составляющей, определяющей свойства стали, является углерод.

Основа такого сплава — высокое содержание углерода. В зависимости от его процентного соотношения, сталь разделяют на виды:

низкоуглеродистую = углерода до 0,25%
среднеуглеродистую = углерода от 0,25 до 0,6%
высокоуглеродистую = углерода от 0,6% до 2,0%

Зачем потребовалась дополнительное разделение по степени содержания углерода? Такой выбор обусловлен последующей технологической обработкой.

Взаимодействие углерода с железом в составе стали определяет эксплуатационные и технологические свойства. Однако, если в сплаве содержание углерода меньше 0,05%, то такой сплав относят к технически чистому железу. Максимальное значение углерода теоретически может достигать 2%, а практически — редко встречается больше 1%.

Дополнительные элементы сплава называют легирующими добавками.

Легированная сталь

Легированная сталь — углеродистый сплав, в состав которого введены дополнительные элементы и специальные добавки для придания определенных механических, физических, химических свойств.

Стоит отметить, что в основу состава легированной стали входят все элементы углеродистой стали с добавлением специальных добавок, таких как: азот, хром, ванадий, вольфрам, никель, кобальт и др. Выделяют соотношение влияния легирующих элементов на углерод и разделяют их на две группы: образующие с углеродом химические соединения – карбиды (хром, марганец, титан, ванадий, вольфрам, молибден и др.

) и не образующие карбидов (никель, алюминий, кремний и др.). Легированные карбидообразующие сплавы имеют высокое сопротивление к износу.

В зависимости от легирующих элементов, входящих в легирующие сплавы, сталь подразделяют на виды:

низколегированную = добавок не более 2,5%
среднелегированную = добавки от 2,5% до 10%
высоколегированную = добавок более 10%

Если суммарное количество легирующих элементов превысит 50%, то такой сплав нельзя отнести к сплаву с основой из железа и его нельзя назвать сталью. Добавки же менее 1%, как правило, не могут серьезно повлиять на состав сплава — такой вид не будет отнесен к легированным сталям. Присутствие некоторых элементов (бор, ниобий) в сотых, тысячных долях процента заметно меняет свойства стали. Такую сталь называют микролегированной. Легирующие добавки повышают прочность, коррозийную стойкость стали, снижают опасность хрупкого разрушения.

— Осколкова Анастасия, контент-менеджер «ОНИКС»

Характеристики стали и чугуна, как основных железоуглеродистых сплавов

Из всего разнообразия металлов, применяемых в производстве кованых изделий, наибольшее распространение получили железоуглеродистые сплавы. К ним, в первую очередь, относятся сталь и чугун. Эти материалы служат для изготовления таких конструкций, как кованые заборы, ограждения, ворота. Также стальные и чугунные элементы являются частью конструкций фонарных столбов, кованых урн и других изделий.

Сталь – это железоуглеродистый сплав, содержание углерода в котором колеблется в пределах до 2%. Чугун же, являясь более хрупким металлом, имеет в своем составе углерод в количестве более 2%. При этом, как можно понять, чем выше процент содержания углерода в сплаве, тем ниже его показатели прочности. Кроме углерода в состав сплавов входят и другие компоненты (марганец, фосфор, сера, кремний), но преимущественную часть все-таки занимает железо.

Железо – это металл, который характеризуется важной особенностью, которая определяет его широкую сферу применения. Это аллотропичность, способность к превращениям в твердом состоянии. Такой показатель можно проследить при изменении температур. При температуре до 910 °С структура железа имеет кристаллическую решетку центрированого куба (так называемое «альфа-железо»). При повышении температуры решетка преобразуется в куб с центрироваными гранями, и такое железо имеет название «гамма-железо». При показателях температуры превышающих 1400 °С кристаллическая решетка принимает свою первоначальную конфигурацию и носит название «дельта-железо». При обычной температуре альфа-железо сохраняет магнитные свойства, которые теряются при достижении 768 °С. Немагнитное железо, существующее в период нагрева от 768 °С до 910 °С, называется «бета-железо». Таким образом, основными формами являются альфа- и гамма-железо, которые отличаются способностью к растворению углерода. Гамма-железо имеет свойство растворять большее количество углерода, что является важным показателем при термообработке стали.

Основными составляющими любого железоуглеродистого сплава являются феррит и цементит. Это собственно и есть железо, содержание которого в сплаве колеблется от 93 до 99%, но с незначительным добавлением углерода. Содержание углерода в феррите совсем мало, а цементит имеет в своем составе 6% углерода. Существует также и такое понятие как перлит. Это смесь феррита с цементитом, которая образуется при температуре 723 °С.

Структура железа, которая появляется при достижении температуры 910 °С, т.е. когда мы говорим о дельта-железе, называется аустенитом. Это та структура, в которой может быть растворено наибольшее количество углерода.

Если мы говорим о белом чугуне, то целесообразно вспомнить и такую составляющую как ледебурит. Это смесь цементита и аустенита, которая содержит 4,3% углерода.

Таким образом, можно говорить о характеристиках стали и чугуна в зависимости от их структурных составляющих. Например, если сталь содержит цементит, она является в разы более хрупкой, чем та, которая имеет в своей структуре феррит. Сплавы, имеющие аустенит отличаются еще менее высокой прочностью.

Кроме этого на физические свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей. Как уже говорилось выше, сталь и чугун неизбежно имеют в своем составе серу, фосфор, марганец и кремний. Обычная сталь содержит до 0,05% серы, до 0,05% фосфора, до 0,8% марганца и до 0,4% кремния. Примеси фосфора и кремния в структуре стали не образуют отдельных зерен, а растворяются в феррите. Сера же в железе не растворяется, но при этом в структуре стали образует сульфиды железа и марганца. Эти химические соединения, а также оксиды металла называют неметаллическими включениями.

Разобравшись, какие же примеси существуют в составе железоуглеродистых сплавов, рассмотрим их непосредственное влияние на свойства металла.

Углерод, как самый важный компонент, оказывает наиболее серьезное влияние. Чем больше процент содержания углерода, тем выше хрупкость, но ниже показатели удлинения и сужения. Предел прочности и упругости стали определяется содержанием углерода до 0,9%. Дальнейшее увеличение углерода в составе провоцирует появление цементита в его структуре, а значит и повышение хрупкости.

Наличие марганца и кремния в составе сплавов обычной стали практически не оказывает никакого воздействия. Но вот сера и фосфор определенным образом могут навредить. Повышенный процент содержания серы реализуется в появлении так называемой красноломкости стали. Это значит, что при достижении 900-1200 °С в металле начинают образовываться трещины. Большое содержание фосфора вызывает обратный процесс, называемый хладноломкостью. Сталь становится хрупкой, особенно на морозе. Но иногда сера и фосфор оказывают и положительное влияние на свойства стали. Например, в некоторой степени облегчают обрабатываемость на станках.

В зависимости от содержания углерода и других примесей различают углеродистые и легированые стали. Легироваными называются те, в которых содержатся искусственно добавленные металлы (хром, никель и др.). Углеродистые же стали в своем составе, кроме постоянных примесей, о которых говорилось выше, ничего не содержат.

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

Обзор «стали»

Сталь является одним из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1 808 млн тонн нерафинированной стали, и около 50% этого производства было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает уникальными экологическими, химическими и физическими свойствами для этой марки стали. Сталь претерпела значительную эволюцию с течением времени, и около 75% всех типов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, то потребовалась бы только одна треть стали, которая использовалась тогда.

Типы стали

В основном сталь представляет собой сплав железа с небольшим содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных применений. В целом они делятся на 4 типа: углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире. Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Нержавеющая сталь используется для изготовления обычных предметов домашнего обихода. Легированные стали изготавливаются из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь
Когда к углеродистой стали добавляют другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь. Эти легированные стали демонстрируют различные экологические, химические и физические свойства, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для сплава. При этом соотношение легирующих элементов может обеспечивать различные механические свойства.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОРИИ ДЛЯ ВАС✕

Бюджет на 2019 г.: значительное развитие инфраструктуры; чтобы помочь таким отраслям, как цемент, сталь

Приведет ли увеличение доступного жилья в бюджете к повышению цен на цемент и сталь?

Ставка налога на товары и услуги на цемент, сталь, трубы, кровельные листы и другие строительные материалы: последствия для жилищного сектора поток чтенияДругое

SUBMIT

Эффекты легирования
Легирующие элементы могут изменить углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термической обработки и механические свойства. Современные технологии с высокоскоростными компьютерами позволяют предсказать свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячекатаном прокате или легировании. Например, если для определенных применений от стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, то одна только углеродистая сталь не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить количество углерода и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов получения высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Типы легированной стали

Легированная сталь бывает двух видов – низколегированная и высоколегированная. Как упоминалось ранее, состав и соотношение легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, а высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

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

Алюминий – может избавить сталь от фосфора, серы и кислорода
Хром – может повысить прочность, твердость и износостойкость
Медь – может повысить коррозионную стойкость и жесткость жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
Никель – может повысить коррозионную стойкость, стойкость к окислению и прочность
Кремний – может увеличить магнетизм и прочность
Вольфрам – может увеличить прочность и твердость
Ванадий – может увеличить коррозию, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

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

Обратитесь к ближайшим к вам дилерам Top Steel и получите бесплатные предложения

Изделия из легированной стали и их применение
Существуют сотни изделий, которые можно производить из легированных сталей различного состава. К ним относятся трубы и трубки из легированной стали, листы, листы и рулоны из легированной стали, стержни, стержни и проволока из легированной стали, кованые фитинги из легированной стали, фитинги для сварки встык из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое. Легированные стали широко используются в различных отраслях промышленности, таких как автомобили, горнодобывающая промышленность, машины и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и морские установки.

Применение в строительстве больших конструкций
В строительстве легированные стали используются для очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций. Даже в бетонных конструкциях в качестве армирования используются легированные стали для повышения прочности и снижения общего веса конструкций. Более мелкие изделия, такие как шурупы, гвозди и болты, изготовленные из легированных сталей, используются в строительстве.

Применение в строительстве мостов
В мостах используются специальные легированные стали, известные как атмосферостойкие стали. Они обеспечивают повышенную защиту от коррозии благодаря присутствию никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Атмосферостойкие стали также находят применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения эстетики. Атмосферостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, в том числе высокую безопасность, простоту и быстроту строительства, эстетичный внешний вид, малую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за его естественной выветренной отделки не требуется покраска, что позволяет избежать экологических проблем, вызванных красками. Атмосферостойкие стали чрезвычайно рентабельны в долгосрочной перспективе.

Плоский прокат из легированной стали
Из легированной стали изготавливают плоский прокат – плиты и полосы. Плиты доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем сварки пластин в готовые секции.

Ленты и рулоны из легированной стали
Полосы доступны в виде горячекатаных и холоднокатаных полос, а также горячеоцинкованных рулонов. Рулоны, оцинкованные горячим способом, используются для изготовления строительных изделий, таких как облицовка стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали
Легированные стали используются в производстве сортового проката, используемого в строительной отрасли, например балок, конструкционных профилей, стержней, рельсов, стержней и проволоки.

Фланцы из легированной стали
Другим важным продуктом из легированной стали являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной горловиной, которые имеют ту же толщину и скос, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или минусовой температуры. Фланцы с соединением внахлест представляют собой накладные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного обслуживания и осмотра.

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

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

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве, а также в других отраслях промышленности. Легированные стали обеспечивают экономичность, высокую производительность, коррозионную стойкость, долговечность, высокую прочность, высокое отношение прочности к весу, высокую производительность в суровых условиях и широкий ассортимент продукции для большинства областей применения.

Обратитесь к ближайшим к вам дилерам Top Steel и получите бесплатные расценки. Times Internet Limited/Economic Times не гарантирует, не ручается и не поддерживает какое-либо содержание или его подлинность. Цены на продукты, указанные в статье, могут быть изменены, в том числе в зависимости от предложений Amazon.

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

Обзор «стали»

Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, то потребовалась бы только одна треть стали, которая использовалась тогда.

Типы стали

Легированная сталь

Когда к углеродистой стали добавляют другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь.

Эти легированные стали демонстрируют различные экологические, химические и физические свойства, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для сплава. При этом соотношение легирующих элементов может обеспечивать различные механические свойства.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОРИИ ДЛЯ ВАС✕

Бюджет на 2019 г.: значительное развитие инфраструктуры; чтобы помочь таким отраслям, как цемент, сталь

Приведет ли увеличение доступного жилья в бюджете к повышению цен на цемент и сталь?

SUBMIT

Например, если для определенных применений от стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, то одна только углеродистая сталь не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить количество углерода и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов получения высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Типы легированной стали

Алюминий – может избавить сталь от фосфора, серы и кислорода
Хром – может повысить прочность, твердость и износостойкость

Медь – может повысить коррозионную стойкость и жесткость жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
Никель – может повысить коррозионную стойкость, стойкость к окислению и прочность
Кремний – может увеличить магнетизм и прочность
Вольфрам – может увеличить прочность и твердость
Ванадий – может увеличить коррозию, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Обратитесь к ближайшим к вам дилерам Top Steel и получите бесплатные предложения

Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций. Даже в бетонных конструкциях в качестве армирования используются легированные стали для повышения прочности и снижения общего веса конструкций. Более мелкие изделия, такие как шурупы, гвозди и болты, изготовленные из легированных сталей, используются в строительстве.

Углеродистая и легированная сталь: классификация по химии

Углеродистая сталь

Характеристики стали и чугуна, как основных железоуглеродистых сплавов

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

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

Добавить комментарий Отменить ответ