Сталь свойства и применение: Сталь: состав, свойства, сферы применения

Содержание

Сталь: состав, свойства, сферы применения

Сталь – это сплав железа с углеродом с добавлением различных примесей, оказывающих влияние на основные характеристики продукта. При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, так как механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать.

Сталь – это один из основных промышленных материалов, используемых в разных отраслях, от машиностроения до медицины. Сырье представляет собой сплав, в котором соединяется железо с углеродом. Также добавляются и другие примеси, оказывающие значительное влияние на основные характеристики конечного продукта.

Состав стали

Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.

Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:

  • Углеродистая сталь. В ее составе кроме железа и углерода также есть фосфор, сера, марганец и кремний. В зависимости от процентного содержания углерода сырье разделено на высоко-, средне- и низколегированные марки. Этот материал можно применять, даже если перед вами стоит задача создать инструмент, использующийся под постоянным напряжением и высокими нагрузками.
  • Легированная сталь. К основным компонентам добавлены дополнительные легирующие элементы. Среди них – множество типов веществ, от кремния, бора и азота до хрома, циркония, ниобия, вольфрама и титана. Это влияет не только на стоимость, но и на качество продукции, область использования и характеристики. В продаже вы найдете множество типов продукции – жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. В зависимости от структуры сырье может быть доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Свойства и применение стали можно определить по ее марке.

В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:

  • Обыкновенного качества. В составе такого сплава углерода не более 0,6%. Основные стандарты, используемые в изготовлении –ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Многие виды продукции в маркировке указываются как «Ст», что означает стандартное качество. На рынке этот тип сырья –один из наиболее доступных по стоимости.
  • Качественный. К этой категории относятся легированная и углеродистая разновидности. Уже в маркировке указывается особенность состава, количество углерода в сотых долях. Основной стандарт, которого придерживаются изготовители, – ГОСТ 1577. Стоит такая сталь дороже, чем продукт обыкновенного качества. При этом материал намного более пластичен, хорошо сваривается и отлично защищен от механического воздействия.

Основные свойства стали

При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы подойти под конкретную область применения. Если не понимать такой особенности, есть риск покупки сырья, не соответствующего прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.

Рассмотрим основные характеристики материала.

Механические

Показывают, какие варианты обработки можно выбирать и где использовать. Есть несколько основных параметров:

  • Прочность. Показывает, какую нагрузку можно прикладывать к детали, пока не появятся первые признаки разрушения. Для каждой марки материала указывается этот параметр, а также предел текучести.
  • Предел прочности. Указывает на защищенность материала от механического напряжения.
  • Предел текучести. Дает представление о растягиваемости материала. Это помогает понимать, насколько сильно можно растянуть материал до момента, пока процесс будет продолжаться, даже когда нагрузка перестанет прикладываться.
  • Пластичность. Чтобы материал можно было использовать в изготовлении различных типов деталей и заготовок. Такая характеристика помогает сырью менять форму, прописывается, чтобы определить параметры относительного угла изгиба и удлинения.
  • Ударная вязкость. Напрямую связана с пределами динамических нагрузок. Характеристика указывает, насколько сильный удар сможет выдержать готовое изделие или заготовка, прежде чем начнет окончательно разрушаться.
  • Твердость. Показывает предельную нагрузку по площади до момента возникновения вдавливания. Может определяться разными методами, как Бринелля, так и Виккерса.

Физические

Параметры дают понять, возможно ли применение стали в строительстве или различных областях промышленности. Есть три значимых центральных показателя:

  • Плотность. В характеристике зашифровано, какая масса стали содержится в указанном объеме. Чем выше прочность, тем больше защищенность от деформации, сильного давления и других потенциальных угроз.
  • Теплопроводность. Параметр дает представление, насколько быстро тепло передается по заготовке. Параметр очень важен для промышленности, к примеру, при изготовлении радиаторов или труб для теплотрасс.
  • Электропроводность. Позволяет оценить безопасность применения материала в местах, где есть риск удара током. Также сплав можно выбрать и для установки в сферах, где имеют значение его проводниковые характеристики.

Химические

Весь набор параметров дает представление о том, как поведет себя материал в разных температурах или средах с разной степенью агрессивности. Есть четыре основных параметра:

  • Окисляемость. Процесс окисления вызывается контактом металла с кислородом, может стимулироваться увеличением температуры. На уровень окисляемости влияет содержание углерода и среда, в которой используются изделия. Чем больше подверженность окислению, тем быстрее на поверхности появится ржавчина.
  • Защищенность от коррозии. Указывается для разных сред. Может меняться при использовании на открытом воздухе, а также при контакте с водой или почвой.
  • Жаростойкость. Помогает понять, при каком нагреве на металле начинает постепенно развиваться коррозия. Характеристика напрямую связана с окисляемостью.
  • Жаропрочность. От жаростойкости отличается тем, что затрагивает не коррозийную стойкость и защиту от окалины, а саму прочность. Знание параметров поможет вам понять, до какой температуры нагреется заготовка, прежде чем ее можно будет сломать или деформировать.

Технологические

Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:

  • Ковкость. Чем она выше, тем быстрее можно будет придать форму постоянным внешним механическим воздействием.
  • Жидкотекучесть. Если этот параметр находится на высоком уровне, расплавленный материал сможет лучше заполнять пустоты.
  • Свариваемость. Помогает соединять различные заготовки между собой. Отличается как в зависимости от типа использованной сварки, так и самого сплава.
  • Обрабатываемость резанием. Сталь можно обрабатывать разными видами режущих инструментов для создания металлопроката и деталей с разными параметрами и областью применения.

Применение стали

Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.

По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:

  • Строительные. Применяются при создании металлоконструкций различного масштаба, арматуры, обшивки стен. Необходимые характеристики отличаются в зависимости от области применения. Так для одних видов сплава важна стойкость к коррозии во влажных средах, для других – защита от окисления при контакте с почвой. Но все используемые типы сырья должны хорошо свариваться, иметь повышенную прочность при постоянном или периодическом сильном механическом давлении. В сочетании с важной для строителей доступностью стоимости такими параметрами обладают низколегированные сплавы и варианты обычного качества.
  • Инструментальные. Применяются для изготовления инструментов различного назначения. Все сплавы разделены на три категории. Первая используется для создания штампованных деталей. Вторая – при производстве режущего инструмента, третья – измерительного с высокой точностью. Лучшим решением станет заказ высоколегированных и высокоуглеродистых материалов. Они не только хорошо защищены от износа, но и отличаются твердостью, хорошей теплопроводностью.
  • Конструкционные. Разнообразны по сфере использования: применяются для металлоконструкций, а также для деталей, крупных механических узлов. Лучшее решение – применение сплава с малой долей марганца. Легирование позволяет расширить список полезных характеристик. Эксперты рекомендуют обратить внимание на высокопрочные, автоматные, износостойкие и другие марки.

Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.

Применение сталей | компания Металлинвест в Компании Металлинвест

Ст0 Для второстепенных элементов конструкций и неответственных деталей: настилов, арматуры, подкладки, шайб, перил, кожухов, обшивки и др.
ВСт2кп Неответственные детали повышенной пластичности, малонагруженные элементы сварных конструкций, работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.
ВСт2псВСт2спНеответственные детали, требующие повышенной пластичности или глубокой вытяжки, малонагруженные элементы сварных конструкций,работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.
ВСт2спВСт2псНеответственные детали, требующие повышенной пластичности или глубокой вытяжки, малонагруженные элементы сварных конструкций,работающие при постоянных нагрузках и положительных температурах.
ВСт3кпВСт3псДля второстепенных и малонагруженных элементов сварных и несварных конструкций, работающих в интервале температур от -10 до 400°С.
ВСт3псВСт3спНесущие и ненесущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.Фасонный и листовой прокат (5-й категории)толщиной до 10 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале от -40 до +425°С. Прокат от 10 до 25 мм - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при температуре от -40 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.
ВСт3спВСт3псНесущие элементы сварных и несварных конструкций и деталей, работающих при положительных температурах.Фасонный и листовой прокат (5-й категории) - для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках:при толщине проката до 25 мм в интервале температур от -40 до +425°С; при толщине проката свыше 25 мм в интервале от -40 до +425°С при условии поставки с гарантируемой свариваемостью.
ВСт3ГпсВСт3пс, 18ГпсФасонный и листовой прокат толщиной от 10 до 36 мм для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках при температуре от -40 до +425°С; и для ненесущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках при температуре от -40 до +425°С при гарантируемой свариваемости.
ВСт4кп Сварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей.
ВСт4псВСт4спСварные, клепаные и болтовые конструкции повышенной прочности в виде сортового, фасонного и листового проката, а также для малонагруженных деталей типа валов, осей, втулок и др.
ВСт5пс Детали клепаных конструкций, болты, гайки, ручки, тяги, втулки, ходовые валики, клинья, цапфы, рычаги, упоры, штыри, пальцы, стержни, звездочки, трубчатые решетки, фланцы и другие детали, работающие в интервале температур от 0 до +425°С; поковки сечением до 800 мм.
ВСт5спСт6сп, ВСт4спДетали клепаных конструкций, болты, гайки, ручки, тяги, втулки, ходовые валики, клинья, цапфы, рычаги, упоры, штыри, пальцы, стержни, звездочки, трубчатые решетки, фланцы и другие детали, работающие в интервале температур от 0 до +425°С; поковки сечением до 800 мм.
ВСт6пс Для деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев поршней и т. д.
ВСт6спВСт5спДля деталей повышенной прочности: осей, валов, пальцев поршней и других деталей в термообработанном состоянии, а также для стержневой арматуры периодического профиля.
Ст05кп Неответственные детали, изготавливаемые методом холодной штамповки и высадки.
Ст08Ст 10Детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности: шайбы, патрубки, прокладки и другие неответственные детали, работающие в интервале температур от -40 до 450°С.
Ст08(кп,пс)Ст 08Для прокладок, шайб, вилок, труб, а также деталей, подвергаемых химико-термической обработке, -втулок, проушин, тяг.
Ст10Ст08,15,08кпДетали,работающие в интервале температур от -40 до 450°С, к которым предъявляются требования высокой пластичности. После ХТО - детали с высокой поверхностной твердостью при невысокой прочности сердцевины.
Ст10(кп,пс)Ст08кп,15кп,10Детали,работающие в интервале температур до 450°С, к которым предъявляются требования высокой пластичности, а также втулки, ушки, шайбы, винты и другие детали после ХТО, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.
Ст15Ст10,20Болты, винты, крюки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой пластичности и работающие в интервале температур от -40 до 450°С; после ХТО - рычаги, кулачки, гайки и другие детали,к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и невысокой прочности сердцевины.
Ст15(кп,пс)Ст10кп,20кпЭлементы трубных соединений, штуцера, вилки и другие детали котлотурбостроения, работающие при температуре от -40 до 425°С. После цементации и цианирования - детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и невысокая прочность сердцевины (крепежные детали, оси, рычаги и другие детали).
Ст18кп Для сварных строительных конструкций в виде листов различной толщины и фасонных профилей.
Ст20(20А)Ст15,25После нормализации или без термообработки - крюки кранов, муфты, вкладыши подшипников и другие детали,работающие при температуре от -40 до 425°С под давлением, после ХТО - шестерни, червяки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины.
Ст20(кп,пс)Ст15кпПосле нормализации или без термообработки - патрубки, штуцера, вилки, болты, фланцы, корпуса аппаратов и другие детали из кипящей стали, работающие от -20 до 425°С;после цементации и цианирования - детали, от которых требуется высокая твердость поверхности и невысокая прочность сердцевины (крепежные детали, оси, пальцы, звездочки и другие).
Ст25Ст20, 30Оси, валы, соединительные муфты, собачки, рычаги, вилки, шайбы, валики, болты, фланцы, тройники, крепежные детали и другие неответственные детали;после ХТО - винты, втулки, собачки и другие детали, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.
Ст30Ст25, 35Тяги, серьги, траверсы, рычаги, валы, звездочки, шпиндели, цилиндры прессов, соединительные муфты и другие детали невысокой прочности.
Ст35Ст30,40,35ГДетали невысокой прочности, испытывающие небольшие напряжения:оси, цилиндры, коленчатые валы, шатуны, шпиндели, звездочки, тяги, ободы, траверсы, валы, бандажи, диски и другие детали.
Ст40Ст35, 45, 40ГПосле улучшения - коленчатые валы, шатуны, зубчатые венцы, маховики, зубчатые колеса, болты, оси и др. детали;после поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ - детали средних размеров, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при малой деформации (длинные валы, ходовые валики, зубчатые колеса).
Ст45Ст40Х, 50, 50Г2Вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.
Ст50Ст45, 50Г, 50Г2, 55После нормализации с отпуском и закалки с отпуском - зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие на трение.
Ст55Ст50, 60, 50ГПосле нормализации с отпуском и закалки с отпуском - зубчатые колеса, прокатные валки, штоки, тяжелонагруженные валы, оси, бандажи, малонагруженные пружины и рессоры, лемехи, пальцы звеньев гусениц, муфты сцепления коробок передач, корпуса форсунок и другие детали, работающие на трение.
Ст60Ст55, 65ГЦельнокатаные колеса вагонов, валки рабочие листовых станов для горячей прокатки металлов, шпиндели, бандажи, диски сцепления, пружинные кольца амортизаторов, замочные шайбы, регулировочные шайбы, регулировочные прокладки и другие детали,к которым предъявляются требования высокой прочности и износостойкости.
А12А20Оси, втулки, зубчатые колеса, шестерни, пальцы, винты, болты и другие малонагруженные мелкие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, к которым предъявляются повышенные требования по качеству поверхности и точности размеров.
А20А12Мелкие детали машин и приборов, малонагруженные детали сложной конфигурации, к которым предъявляются повышенные требования по качеству поверхности и точности размеров, после цементации и цианирования - малонагруженные детали,к которым предъявляются требования износостойкости и повышенного качества поверхности.
А30А40, А40ГОси, втулки, зубчатые колеса, шестерни, пальцы, винты, болты и другие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, к которым предъявляются повышенные требования по качеству поверхности, работающие при повышенных напряжениях и давлениях.
А40Г Оси, втулки, зубчатые колеса, шестерни, пальцы, винты, болты и другие детали сложной формы, обрабатываемые на станках-автоматах, к которым предъявляются повышенные требования к чистоте поверхности, работающие при повышенных напряжениях и давлениях.
АС12ХНАС14ХГН, АС19ХГНХраповики коленчатого вала, фланцы масляного насоса, штифты, рычаги переключения передач, тяги, гайки, муфты, оси.
АС14ХГНАС12ХН, АС19ХГНОси сателлитов, ступицы, скользящие муфты синхронизатора.
АС19ХГНАС12ХН, АС14ХГН,АС20ХГНМПромежуточные шестерни заднего хода, венцы синхронизаторов, шестерни коробки передач.
АС35Г2А40ГВалики масляного насоса, шпильки, оси.
АС30ХМАС38ХГМ, АС40ХГНМЧервяки рулевого управления, шестерни, валики, шпильки.
АС38ХГМАС30ХМ, АС40ХГНМКольца запорного подшипника, полуоси, шестерни, шпильки, шпиндели.
АС40ХГНМАС38ХНМОтветственные детали в автомобилестроении, шестерни, валики и т.д.
09Г210Г2, 9Г2С, 09Г2Д, 09Г2ТСтойки ферм, верхние обвязки вагонов, хребтовые балки, двутавры и другие детали вагоностроения, детали экскаваторов, элементы сварных металлоконструкций и другие детали, работающие при температуре от -40 до +450°С.
14Г215ХСНДДля крупных листовых конструкций, работающих до температуры -70°С.
12ГС12Г2А, 14Г2А, 15ГСДетали, изготовляемые путем вытяжки, ковки, штамповки.
16ГС17ГС, 15ГС, 20Г2С, 20ГС, 18Г2СФланцы, корпуса и другие детали, работающие при температуре от -40 до 475°С под давлением;элементы сварных металлоконструкций,работающих при температуре -70°С.
17ГС16ГСКорпуса аппаратов, днища, фланцы и другие сварные детали,работающие под давлением при температурах от -40 до +475°С.
17Г1С17ГССварные детали,работающие под давлением при температурах от -40 до +475°С.
09Г2С09Г2, 09Г2ДТ, 09Г2Т, 10Г2СРазличные детали и элементы сварных металлоконструкций,работающих под давлением при температурах от -40 до +475°С.
10Г2С110Г2С1ДРазличные детали и элементы сварных металлоконструкций,работающих при температуре от -70°С;аппараты, сосуды и части паровых котлов,работающих под давлением при температурах от -40 до +475°С.
10Г2Б0Г2БДля сварных металлических конструкций.
15Г2СФД Для сварных металлических конструкций в строительстве и машиностроении.
14Г2АФ16Г2АФМеталлоконструкции для промышленных зданий, подкрановые фермы для мостовых кранов.
16Г2АФ15Г2АФ, 14Г2АФМеталлоконструкции, сварные фермы. Для изделий машиностроения.
18Г2АФпс15Г2АФДпс, 16Г2АФ, 10ХСНД, 15ХСНДЛистовой прокат для несущих элементов сварных конструкций, работающих при переменных нагрузках в интервале температур до -60°С.
14ХГС15ХСНД, 16ГС, 14ГН, 16ГН, 14СНДСварные конструкции, листовые, клапанные конструктивные детали.
15Г2АФДпс18Г2АФпс, 16Г2АФ, 10ХСНД, 1БХСНДОтветственные сварные конструкции, в том числе северного исполнения.
20ХГ2Ц Для изготовления арматуры периодического профиля класса А-4 диаметром от 10 до 32 мм.
10ХСНД16Г2АФЭлементы сварных металлоконструкций и различные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и коррозионной стойкости с ограничением массы и работающие при температуре от -70 до +450°С.
10ХНДП В строительстве и машиностроении для сварных конструкций.
15ХСНД16Г2АФ, 15ГФ, 14ХГС, 16ГС, 14СНД 
35ГСВСт5сп, Ст6, Ст5псДля изготовления арматуры периодического профиля класса А-3 диаметром от 6 до 40 мм.
25Г2С Для изготовления арматуры периодического профиля класса А-4 диаметром от 10 до 32 мм.
15Х20ХВтулки, пальцы, шестерни,валики, толкатели и другие цементуемые детали,к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины,детали,работающие в условиях износа при трении.
20Х15Х,20Хн, 12ХН2, 18ХГТВтулки, обоймы, гильзы, диски и другие цементуемые детали,к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости при невысокой прочности сердцевины,детали,работающие в условиях износа при трении.
30Х30ХРА, 35Х, 35ХРАДля осей, валиков, рычагов, болтов,гаек и других некрупных деталей.
35Х40Х, 35ХРОси, валы, шестерни, кольцевые рельсы и другие улучшаемые детали.
38ХА40Х, 35Х, 40ХНЧервяки, зубчатые колеса, шестерни, валы, оси, ответственные болты и другие улучшаемые детали.
40Х45Х, 38ХА, 40ХН, 40ХС, 40ХФ, 40ХРОси, валы, вал-шестерни, коленчатые и кулачковые валы, зубчатые венцы, шпиндели, оправки, рейки и другие улучшаемые детали повышенной прочности.
45Х40Х, 50Х, 45ХЦ, 40ХГТ, 40ХФ, 40Х2АФЕВалы, шестерни, оси, болты, шатуны и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, твердости,износостойкости и работающие при незначительных ударных нагрузках.
50Х40Х, 45Х, 50ХН, 50ХФАВалы, шпиндели,установочные винты, крупные зубчатые колеса, редукторные валы, упорные кольца, валки горячей прокатки и другие улучшаемые детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, твердости,износостойкости и работающие при незначительных ударных нагрузках.
15Г20ГПосле улучшения - заклепки ответственного назначения; после цементации или цианирования - поршневые пальцы, фрикционные диски, пальцы рессор, кулачковые валики, болты, гайки, винты, шестерни,червяки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, твердости,износостойкости;без термообработки - сварные подмоторные рамы, башмаки, косынки, штуцера, втулки.
35Г Тяги, оси, серьги,траверсы, рычаги, муфты, валы, звездочки, цилиндры, диски, шпиндели, соединительные муфты паровых турбин, болты, гайки, винты и другие детали, к которым предъявляются требования невысокой прочности.
20ГСт20, 30ГПосле улучшения - заклепки ответственного назначения; после цементации или цианирования - поршневые пальцы, фрикционные диски, пальцы рессор, кулачковые валики, болты, гайки, винты, шестерни,червяки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, твердости,износостойкости;без термообработки - сварные подмоторные рамы, башмаки, косынки, штуцера, втулки.
30ГСт35, 40ГТяги, оси, серьги,траверсы, рычаги, муфты, валы, звездочки, цилиндры, диски, шпиндели, болты, гайки, винты и другие детали, к которым предъявляются требования невысокой прочности.
40ГСт45, 40ХОси, коленчатые валы, шестерни, штоки, бандажи, детали арматуры, шатуны, звездочки, распределительные валики, головки плунжеров и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности.
45Г40Г, 50ГКоленчатые валы, шатуны, оси, карданные валы, тормозные рычаги, диски трения, зубчатые колеса, шлицевые и шестеренные валы, анкерные болты.
50Г40Г, 50Диски трения, валы, шестерни, шлицевые валы, шатуны, распределительные валики, втулки подшипников, кривошипы, шпиндели, ободы маховиков, коленчатые валы дизелей и газовых двигателей и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и износостойкости.
10Г209Г2Крепежные и другие детали, работающие при температуре от -70°С под давлением.
35Г2Валы, полуоси, цапфы, рычаги сцепления, вилки, фланцы, коленчатые валы, шатуны, болты, кольца, кожухи, шестерни и другие детали, применяемые в различных отраслях машиностроения, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости.
40Г245Г2, 60ГОси, коленчатые валы, поршневые штоки, рычаги, распределительные валики, карданные валы, полуоси и другие детали.
45Г250Г2Валы-шестерни, коленчатые и карданные валы, полуоси, червяки, крышки шатунов, шатуны, звенья конвейерных цепей и другие крупногабаритные средненагруженные детали.
50Г245Г2, 60ГШестерни, диски трения, шестеренные валы и другие детали, работающие на истирание.
47ГТ40ХГРТПолуоси автомобилей.
18ХГ20Х, 18ХГТ, 20ХГР, 15Х, 20ХНУлучшаемые и цементуемые детали.
18ХГТ30ХГТ, 25ХГТ, 12ХН3А, 12Х2Н4А, 20ХН2М, 14ХГСН2МА, 20ХГРУлучшаемые или цементуемые детали ответственного назначения, от которых требуется повышенная прочность и вязкость сердцевины, а также высокая поверхностная твердость, работающие под действием ударных нагрузок.
25ГС17Г1С, 17ГС, 25Г2СКрупные детали, изготавливаемые с применением ЭШС, цилиндры гидропрессов, валы гидротурбин и т.д.
20ХГР20ХН3А, 20ХН2М, 12ХН3А, 18ХГТ, 12ХН2Зубчатые колеса, вал-шестерни, червяки, кулачковые муфты, валики, пальцы, втулки и другие улучшаемые или цементуемые детали, работающие под действием ударных нагрузок.
30ХГТ18ХГТ, 20ХН2М, 25ХГТ, 12Х2Н4АУлучшаемые и цементуемые детали, от которых требуется высокая прочность, вязкая сердцевина и высокая поверхностная твердость, работающие при больших скоростях и повышенных удельных давлениях под действием ударных нагрузок.
15ХФ20ХФДля некрупных деталей, подвергаемых цементации и закалке с низким отпуском (зубчатые колеса, поршневые пальцы, распределительные валики, плунжеры, копиры).
40ХФА40Х, 65Г, 50ХФА, 30Х3МФВ улучшенном состоянии шлицевые валы, штоки, установочные винты, траверсы, валы экскаваторов и другие детали, работающие при температуре до 400 °С; после закалки и низкого отпуска - червячные валы и другие детали повышенной износостойкости.
40ХМФА Замки насосно-компрессорных труб, шлицевые валы, штоки, шатуны, крепежные детали трубопроводов, работающие при температуре до 400 °С.
33ХС Улучшаемые детали пружинного типа сравнительно небольших сечений, от которых требуется высокая прочность, износостойкость и упругость.
25ХГТ18ХГТ, 30ХГТ, 25ХГМНагруженные зубчатые колеса и другие детали, твердость которых более HRC 59.
38ХС40ХСВалы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, от которых требуется высокая прочность, износостойкость и упругость.
40ХС38ХС, 35ХГТВалы, шестерни, муфты, пальцы и другие улучшаемые детали небольших размеров, от которых требуется высокая прочность, износостойкость и упругость.
20ХГСА30ХГСАХодовые винты, оси, валы, червяки и другие детали, работающие в условиях износа и при знакопеременных нагрузках при температурах до 200°С.
25ХГСА20ХГСАОтветственные сварные и штампованные детали, применяемые в улучшенном состоянии:ходовые винты, оси, валы, червяки, шатуны, коленчатые валы, штоки и другие детали.
30ХГС40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 35ХГСАРазличные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, тормозные ленты моторов, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин, рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали.
30ХГСА40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА,35ХГСАРазличные улучшаемые детали: валы, оси, зубчатые колеса, фланцы, корпуса обшивки, лопатки компрессорных машин,работающие при температуре до 400 °С; рычаги, толкатели, ответственные сварные конструкции, работающие при знакопеременных нагрузках, крепежные детали, работающие при низких температурах.
35ХГСА30ХГС, 30ХГСА, 30ХГТ, 35МФланцы, кулачки, пальцы, валики, рычаги, оси, детали сварных конструкций и другие улучшаемые детали сложной конфигурации, работающие в условиях знакопеременных нагрузок.
30ХМ(30ХМА)35ХМ, 35ХРАШестерни, валы, цапфы, шпильки, гайки и различные другие детали, работающие при температуре до 450-500 °С.
35ХМ40Х, 40ХН, 30ХМ, 35ХГСАВалы, шестерни, шпиндели, шпильки, фланцы,диски, покрышки, штоки и другие ответственные детали, работающие в условиях больших нагрузок и скоростей при температуре до 450-500 °С.
38ХМА Ответственные детали общего назначения в машиностроении.
14Х2ГМР14ХНМДФРТяжелонагруженные сварные детали и узлы.
20ХН15ХР, 20ХНР, 18ХГТШестерни, втулки, пальцы, детали крепежа и другие детали, от которых требуется повышенная вязкость и умеренная прокаливаемость.
40ХН45ХН, 50ХН, 38ХГН, 40Х, 35ХГФ, 40ХНР, 40ХНМ, 30ХГВТОси, валы, шатуны, зубчатые колеса, валы экскаваторов, муфты, валы-шестерни, шпиндели, болты, рычаги, штоки, цилиндры и другие ответственные нагруженные детали, подвергающиеся вибрационным и динамическим нагрузкам, к которым предъявляются требования повышенной прочности и вязкости. Валки рельсобалочных и крупносортных станов для горячей прокатки металла.
45ХН40ХНКоленчатые валы, шатуны, шестерни, шпиндели, муфты, болты и другие ответственные детали.
50ХН40ХН, 60ХГВалки для горячей прокатки, валы-шестерни, зубчатые колеса, бандажи, коленчатые валы, шатуны, болты, выпускные клапаны и другие крупные ответственные детали.
20ХНР20ХНЗубчатые колеса, вал-шестерни, червяки, кулачковые муфты, валики, пальцы, втулки и другие нагруженные крупные детали, работающие в условиях ударных нагрузок.
12ХН2 (12ХН2А)20ХНР, 20ХГНР, 12ХН3А, 18ХГТ, 20ХГРШестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.
12ХН3А12ХН2, 20ХН3А, 25ХГТ, 12Х2Н4А, 20ХНРШестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.
20Х2МСт30, 22Х3МКруглые детали, изготавливаемые методом ЭШС, днища, обечайки, колонны гидропрессов, поковки для деталей, работающих под давлением.
12Х2Н4А0ХГРН, 12ХН2, 12ХН3А, 20Х2Н4А, 20ХГРЗубчатые колеса, валы, ролики, поршневые пальцы и другие крупные особо ответственные цементуемые детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
25Х2Н4МА Крупногабаритные шатуны и другие детали большой вязкости и прокаливаемости (для дизелестроения).
30ХН3А30Х2ГН2, 25Х2ГНТА, 34ХН2МВенцы ведомых колес тяговых зубчатых передач электропоездов, шестерни и другие улучшаемые детали. Может применяться при температуре -80 °С (толщина стенки не более 100 мм).
20ХН3А20ХГНР, 20ХНГ, 38ХА, 15Х2ГН2ТА, 20ХГРШестерни, валы, червяки, кулачковые муфты, поршневые пальцы и другие цементуемые детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок и при отрицательных температурах.
20Х2Н4А20ХГНР, 15ХГН2ТА, 20ХГНТРШестерни, валы, пальцы и другие цементуемые особо ответственные высоконагруженные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности, пластичности и вязкости сердцевины и высокой поверхностной твердости, работающие под действием ударных нагрузок или при отрицательных температурах.
38ХГН38ХГНМДетали экскаваторов, крепеж, валы, оси, зубчатые колеса, серьги и другие ответственные детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности.
20ХГНР20ХН3А, 12ХН2, 12ХН3АЗубчатые колеса, вал-шестерни, червяки, кулачковые муфты, валики, пальцы, втулки и другие ответственные детали, работающие в условиях ударных нагрузок.
30ХГСН2А Шестерни, фланцы, кулачки, пальцы, валики, оси, шпильки и другие ответственные тяжелонагруженные детали.
20ХН2М (20ХНМ)20ХГР, 15ХР, 20ХНР, 20ХГНРШестерни, полуоси, сателлиты, кулачки, шарниры и другие детали.
30ХН2МА Коленчатые валы, шатуны, ответственные болты, шпильки, диски, звездочки и другие ответственные детали, работающие в сложных условиях нагружения при нормальных, пониженных и повышенных температурах.
30Х3МФ Детали судовых дизелей, плунжеры топливных насосов высокого давления, направляющие, тонкостенные гильзы и другие детали (в том числе прецизионные), которые должны обладать износостойкостью при высоких давлениях.
38Х2Ю Трущиеся детали приборов, детали вспомогательных агрегатов, валики водяных насосов, работающие в подшипниках скольжения, плунжеры, направляющие втулки кондукторов.
38Х2Н2МА Валы, шатуны, болты, шпильки и другие крупные особо ответственные тяжелонагруженные детали сложной конфигурации, применяемые в улучшенном состоянии.
40ХН2МА40ХГТ, 40ХГР, 30Х3МФ, 45ХН2МФАКоленчатые валы, клапаны, шатуны, крышки шатунов, ответственные болты, шестерни, кулачковые муфты, диски и другие тяжелонагруженные детали. Валки для холодной прокатки металлов.
40Х2Н2МА38Х2Н2МАКрупные детали: валы, диски, редукторные шестерни, а также крепежные детали.
38ХН3МА38ХН3ВАВалы, оси, шестерни и другие особо ответственные детали.
18Х2Н4МА (18Х2Н4ВА)15Х2ГН2ТРА, 20Х2Н4АВ цементованном и улучшенном состоянии применяется для ответственных деталей, к которым предъявляются требования повышенной прочности, износостойкости и вязкости, а также для деталей, подвергающихся высоким вибрационным и динамическим нагрузкам. Сталь может применяться при температуре от -70 до 450 °С.
30ХН3М2ФА Диски паровых турбин.
38ХН3МФА Наиболее ответственные тяжелонагруженные детали, работающие при температурах до 400°С.
45ХН2МФА Торсионные валы, коробки передач и другие нагруженные детали, работающие при скручивающих повторно-переменных нагрузках и испытывающие динамические нагрузки.
20ХН4ФА18Х2Н4МАКлапаны впуска, болты, шпильки и другие ответственные детали, работающие в коррозионной среде при повышенных температурах (300-400°С).
38Х2МЮА38Х2ЮА, 38ХВФЮ, 20Х3МВФ, 38Х2ЮШтоки клапанов паровых турбин, работающие при температуре до 450°С, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания, иглы форсунок, тарелки букс, распылители, пальцы, плунжеры, распределительные валики, шестерни, валы, втулки и другие детали.
35ХН1М2ФА Диски паровых турбин, оси, валы и другие особо ответственные крупные детали с высокими требованиями к механическим свойствам.
38Х2Н3М Ответственные детали контейнеров с высокими требованиями по механическим свойствам при повышенных температурах.
34ХН1М38Х2НМ, 34ХН3М, 38Х2Н2МА, 40Х2Н2МАДиски, валы, роторы турбин и компрессорных машин, валы экскаваторов, оси, муфты, шестерни, полумуфты, вал-шестерни, болты, силовые шпильки и другие особо ответственные высоконагруженные детали, к которым предъявляются высокие требования по механическим свойствам и работающие при температуре до 500°С.
30ХН2МФА30ХН2ВФАВалы, цельнокованные роторы, диски, детали редукторов, болты, шпильки и другие ответственные детали турбин и компрессорных машин, работающих при повышенных температурах.
36Х2Н2МФА37ХН3МФАДля крупных ответственных деталей-дисков, крепежных болтов и т.д.
34ХН3М35ХНВ, 35ХГНМ, 38Х2НМ, 34ХН1М, 34ХН3МА, 34ХН3МФАКрупные особо ответственные детали с высокими требованиями к механическим свойствам.
38Х2НМ34ХН1М, 40ХН2МАОтветственные детали тяжелого и транспортного машиностроения типа осей, валов и другие высоконагруженные детали, а также детали, используемые в условиях низких температур.
38Х2НМФ4ХН1М, 40ХН2МА, 34ХН3МОтветственные детали тяжелого и транспортного машиностроения типа осей, валов и другие высоконагруженные детали, а также детали, используемые в условиях низких температур.
12К Для изготовления деталей, частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенной и пониженной температурах.
15К20КФланцы, днища, цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов, корпуса аппаратов и другие детали котлостроения и сосудов, работающих под давлением при температуре до 450°С.
16К Для изготовления деталей, частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенной и пониженной температурах.
18К Для изготовления деталей, частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенной и пониженной температурах.
20К15КФланцы, днища, цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов, корпуса аппаратов и другие детали котлостроения и сосудов, работающих под давлением при температуре до 450°С.
22К25КФланцы, днища, цельнокованые и сварные барабаны паровых котлов, полумуфты, патрубки и другие детали , работающие под давлением при температуре от -40 до 450°С.
12МХ Различные детали, работающие при температуре до 530°С.
12Х1МФ Различные детали, работающие при температуре 540 - 580°С.
25Х1МФ Различные детали, работающие при температуре до 540°С. Крепежные детали, работающие при температуре от - 40 до 500°С.
25Х2М1Ф Крепежные детали, работающие при температуре до 535°С, плоские пружины, болты, шпильки и другие детали.
20Х3МВФ Крепеж и детали, работающие при температуре до 540 - 560°С.
15Х5М Трубы, задвижки, крепеж и другие детали, от которых требуется сопротивляемость окислению при температуре до 600 - 650°С.
15ХМ Различные детали, работающие при температуре от - 40 до 560°С под давлением.
ШХ15ЩХ9, ШХ12, ШХ15СГШарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность.
ШХ15СГХВГ, ШХ15, 9ХС, ХВСГКрупногабаритные кольца шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 20 - 30 мм; шарики диаметром более 50 мм; ролики диаметром более 35 мм.
95Х18 Кольца, шарики и ролики подшипников, втулки, оси, стержни и другие детали,от которых требуются повышенная прочность и износостойкость и работающие при температуре до 500°С или подвергающиеся действию умеренных агрессивных сред(морской или речной воды, щелочных растворов, азотной и уксусной кислоты и др.).
ШХ4 Кольца железнодорожных подшипников.
Ст65Ст60, 70Рессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, износостойкость; детали, работающие в условиях трения при наличии высоких статических и вибрационных нагрузок.
Ст7065ГРессоры, пружины и другие детали, от которых требуются повышенные прочностные и упругие свойства, а также износостойкость.
Ст75Ст70, 80, 85Круглые и плоские пружины различных размеров, пружины клапанов двигателя автомобиля, пружины амортизаторов, рессоры, замковые шайбы, диски сцепления, эксцентрики, шпиндели, регулировочные прокладки и другие детали, работающие в условиях трения и под действием статических и вибрационных нагрузок.
Ст85Ст70, 75, 80Пружины, фрикционные диски и другие детали, к которым предъявляются требования высоких прочностных и упругих свойств и износостойкости.
60Г65ГПлоские и круглые пружины, рессоры, пружинные кольца и другие детали пружинного типа, от которых требуются высокие упругие свойства и износостойкость; бандажи, тормозные барабаны и ленты, скобы, втулки и другие детали общего и тяжелого машиностроения.
65ГСт70, У8А, 70Г, 60С2А, 9ХС, 50ХФА, 60С2, 55С2Пружины, рессоры, упорные шайбы, тормозные ленты, фрикционные диски, шестерни, фланцы, корпуса подшипников, зажимные и подающие цанги и другие детали, которым предъявляются требования повышенной износостойкости, и детали, работающие без ударных нагрузок.
55С20С2, 60С2, 35Х2АФПружины и рессоры, применяемые в автомобилестроении, тракторостроении, железнодорожном транспорте и других отраслях машиностроения.
60С25С2, 50ХФАТяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы пружинные.
60С2А60С2Н2А, 60С2Г, 50ХФАТяжелонагруженные пружины, торсионные валы, пружинные кольца, цанги, фрикционные диски, шайбы Гровера и др.
70С3А Тяжелонагруженные пружины ответственного назначения.
55ХГР Для изготовления рессорной полосовой стали толщиной 3 - 24 мм.
50ХФА60С2А, 50ХГФА, 9ХСТяжелонагруженные ответственные детали, к которым предъявляются требования высокой усталостной прочности, пружины, работающие при температуре до 300°С и другие детали.
60С2Н2А60С2А, 60С2ХАОтветственные и тяжелонагруженные пружины и рессоры.
60С2Х260С2ХФА, 60С2Н2АДля изготовления крупных высоконагруженных пружин и рессор ответственного назначения.
60С2ХФА60С2А, 60С2ХА, 9ХС, 60С2ВАОтветственные и тяжелонагруженные пружины и рессоры, изготовляемые из круглой калиброванной стали.
65С2ВА60С2А, 60С2ХАОтветственные и высоконагруженные пружины и рессоры.

Определение, классификация и применение стали

Сталь — материал, в составе которого массовая доля железа составляет наибольший процент, а массовая доля углерода — менее 2%.

Сталь классифицируют по химическому составу, а также по другим ее характеристикам, согласно ГОСТ-стандартам. В зависимости от вида стали, области ее применения могут быть довольно разнообразными.

Основные виды стали

  1. Сталь углеродистая обыкновенного качества;
  2. Сталь углеродистая повышенного качества;
  3. Легированная сталь;
  4. Низколегированная сталь.

Посмотреть прайс-лист и узнать цену металлопроката из различных марок стали — оптовый прайс-лист или розничный прайс-лист на металлопрокат.

Особенности углеродистой стали обыкновенного качества

В данном виде материала массовая доля углерода не должна выходить за пределы допустимых стандартов, таких как — 0,06-0,49%. К такому виду стали относятся несколько марок данного материала: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, Ст4, Ст5, Ст6. Такая сталь должна соответствовать ГОСТ 380-94.

При изготовлении металлопрокатной продукции при работе с углеродистой сталью обыкновенного качества нужно придерживаться нормам технических условий, указанных по ГОСТ 535-2005.

По показателям данного материала, углеродистую сталь разделяют на пять категорий:

  • Не нормированную по химическому составу;
  • Ударная вязкость не нормируется при температуре +20 и −20;
  • Ударная вязкость нормируется при −20 и +20 градусах;
  • Ударная вязкость нормируется только при температуре −20;
  • Ударная вязкость стали нормируется только при температуре +20.

Не предусмотрена категория лишь для одной марки данного вида стали — Ст0, так как ее показатели и химический состав не нормируются.

Прокат углеродистой стали обычного качества разделяют на несколько видов, зависимо от назначения: для применения без обработки поверхности, для холодной механической обработки, а также для горячей обработки давлением.

Применение углеродистой стали


обычного качества:
  • Стальные профильные трубы;
  • Стальные круглые трубы;
  • Сортовый прокат;
  • Фасонный прокат;
  • Горячекатаные листы и рулоны и др.

Особенности качественной углеродистой стали

Классификация данной стали и ее марки:

  • Качественная конструкционная сталь — 10, 15, 20, 25;
  • Низкоуглеродистая качественная конструкционная сталь — 08, 08кп, 08пс;
  • Твердая качественная сталь — 30, 35, 40, 45 и т.д.
  • А также высокоуглеродистая сталь (повышенное содержание марганца), в маркировке таких сталей появляется буква «Г».

Применение марок качественной углеродистой стали:

  • Такие марки стали, как 08, 08кп, 08пс используются для изготовления листового проката. Такая сталь легко поддается профилированию, штамповке и давлению, так как является мягким материалом относительно своим показателям;
  • Высокой износоустойчивостью обладает твердая качественная углеродистая сталь, она устойчива к коррозии и используется в машиностроении, в изготовлении деталей машин;
  • В изготовлении стальных труб, а также в машиностроении широко используется качественная конструкционная сталь, которая не менее противостоит коррозиям, чем марки стали повышенной твердости.
  • Из высокоуглеродистого стального материала изготовляют такие высокопрочные детали, как рессоры, пружины, направляющие.

Особенности легированной стали

В данный вид стали для увеличение прочности, придания антикоррозийных свойств, добавляются легированные добавки.

Для того, чтобы понять химический состав данного вида стали ее определенно маркируют:

  • Первая цифра в обозначении легирующей стали означает количество углерода;
  • Далее буквами обозначаются легирующие элементы, которые входят в состав стали;
  • Последующие цифры показывают массовую долу этих элементов.

Используемые легирующие элементы для такого вида стали: Хром (Cr), Марганец (Mn), Никель (Ni), Азот (N), Молибден (Mo) и Ванадий (V).

Применение легированной стали

Применение легированная сталь нашла широкое. Ее используют в изготовлении высокой прочности и точности деталей для машин и других механизмов, рассчитанных на большую нагрузку: валы, оси, рычаги, поршни, подшипники, высокопрочные режущие элементы промышленного назначения, элементы электрического оборудования и др.

Особенности и применение низколегированной стали

В состав низколегированной стали входят легированные элементы, которые и придают материалу высокие антикоррозийные свойства.

Основные составные такой стали — Углерод (С), Кремний (Si), Марганец (Mn), а дополнительными элементами могут служить Алюминий (Al), Титан (Ti), Ванадий (V), Ниобий (Nb) и Азот (N).

Низколегированная сталь не покрывается цинком, ей достаточно обычной покраски для долговременного срока службы, изготовленного из нее, металлопроката.

Металлопрокату из низколегированной стали отдают преимущество в строительстве, с использованием его в условиях низких температур.

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.

Сталь

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

Классификация, свойства и назначение стали.

Справочная информация

Стали можно классифицировать:
*по химическому составу,
*по микроструктуре,
*по способу производства,
*по применению.
По химическому составу сталь подразделяют:
*углеродистая сталь (конструкционную сталь, инструментальную сталь),
*легированная сталь (низколегированною сталь, высоколегированная сталь).
По микроструктуре различают:
*перлитный класс,
*мартенситный класс,
*аустенитный класс,
*ферритный класс,
*карбидный класс.
По способу производства различают:
*сталь обыкновенного качества (или рядовая сталь):
углеродистая сталь с содержанием углерода не более 0,6%; она выплавляется чаще всего в больших мартеновских печах, а также в бессемеровских и томасовских конвертерах и разливается в сравнительно крупные слитки, марки сталей - Ст.0, Ст.1, Ст.3, Ст.4, Ст.5, Ст.6, Ст.7.
*сталь качественная - углеродистая сталь или легированная сталь, выплавляемая в основных мартеновских печах с соблюдением более строгих требований к составу, процессам плавки и разливки.
Содержание серы и фосфора в качественной стали не должно превышать (в зависимости от марки) 0,04% каждого из этих элементов.
Количество неметаллических включений меньше, чем в стали обыкновенного качества.
*сталь высококачественная - углеродистая сталь или легированная сталь, чаще всего усложненного химического состава. Такая сталь выплавляется в электрических или кислых мартеновских печах небольшого тоннажа.
Для высококачественной стали установлены суженные пределы содержания элементов.
Содержание серы и фосфора в высококачественной стали не должно превышать соответственно 0,030% и 0,035% (для некоторых марок стали установлено еще более низкое содержание этих элементов).
Эта сталь обладает также повышенной чистотой по неметаллическим включениям.
Высококачественная сталь обозначается буквой А, помещаемой после обозначения марок.
По применению различают:
*класс I - Сталь строительная, применяемая для строительных целей.
По химическому составу - эта сталь главным образом углеродистая, а по способу производства - сталь обыкновенного качества (рядовая).
Эта сталь, как правило, не подвергается термической обработке (закалке) и используется в состоянии, полученном обработкой давлением. .
*класс II - сталь машиностроительная (конструкционная сталь).
По химическому составу - это сталь углеродистая или легированная, по способу производства - качественная или высококачественная.
Большая часть стали этого класса подвергается термической обработке.
Для менее ответственных или малонагруженных деталей болты, клинья, дышала, валы маломощных механизмов и т. п) применяются также более дешевая сталь обыкновенного качества марок Ст.4, Ст.5, Ст.6, и Ст.7.
Кроме того применяют стали марок Ст.2 и Ст.3, используемые главным образом для строительных целей.
*класс III - сталь инструментальная.
По химическому составу сталь углеродистая и легированная, а по способу производства - качественная и очень редко рядовая сталь. Лишь в особых случаях инструментальная сталь применяется в качестве конструкционной для деталей машин специализированного назначения (шарикоподшипники, пружины).
*класс IV - сталь с особыми физическими свойствами.
По химическому составу - это легированная сталь.
По способу производства - высококачественная или качественная сталь, требующая в отдельных случаях соблюдения специальных условий выплавки (например, в вакууме, электрошлаковым переплавом или в атмосфере инертных газов) и последующей обработки.

 

 

 

Углеродистая сталь - свойства, марки, классификация и применение сталей

Сталь – это сплав, состоящий из двух обязательных компонентов, – железа и углерода. Дополнительные элементы – кремний менее 1%, марганец менее 1%, сера – менее 0,05%, фосфор менее 0,06%. Содержание углерода не более 2,14%. Сплавы с процентным соотношением C, превышающим 2,14%, относятся к чугунам. По химическому составу марки стали разделяют на углеродистые и легированные, которые содержат дополнительные добавки, придающие материалу желаемые характеристики. Углеродистые стальные сплавы классифицируют по степени раскисления, содержанию углерода, качеству.

Классификация углеродистых сталей по степени раскисления

Спокойные

Такие сплавы обладают наиболее однородной структурой. Для раскисления используют алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые практически полностью удаляют находящие в расплаве газы. Сочетание практически полного отсутствия газов с мелкозернистой структурой, обусловленной наличием остаточного алюминия, обеспечивает хорошее качество металла. Эти марки подходят для изготовления деталей, изделий и конструкций ответственного назначения. Основной недостаток – высокая стоимость.

Кипящие

Это наиболее дешевая и наименее качественная группа. Из-за использования минимального количества добавок для раскисления в материале присутствуют растворенные газы, которые являются причиной неоднородности структуры, химического состава, а следовательно механических свойств. Такие металлы обладают плохой свариваемостью, поскольку из-за присутствия газов высока вероятность образования трещин на швах.

Полуспокойные

Группа занимает промежуточное положение по стоимости и характеристикам. В отливке образуется гораздо меньше газовых пузырьков, по сравнению с кипящими сталями. При прокатке внутренние дефекты в основной массе устраняются. Такие материалы часто применяются в качестве конструкционных сплавов.

Виды нелегированных углеродистых сталей по содержанию углерода

Низкоуглеродистые с содержанием C не более 0,25%

Большая часть этой продукции выпускается в виде холоднокатаных или отожженных листов и полос. Свойства, а следовательно области ее применения, зависят от процентного соотношения компонентов:

  • До 0,1% C, Mn менее 0,4%. Высокая способность к горячей деформации и холодному волочению. Материалы востребованы при производстве проволоки, очень тонкого листа, используемого при изготовлении тары, а также для изготовления корпусов автомобилей.
  • C 0,1-0,25%. Способность к деформированию ниже, чем у вышеописанной группы, но твердость и прочность выше. Часто эти марки востребованы для производства деталей с цементуемым поверхностным слоем. Процесс цементации позволяет получить износостойкий поверхностный слой в сочетании с вязкой сердцевиной. Это актуально для валов и шестерен.
  • C на уровне 0,25%, Mn и Al – до 1,5%. Обладают высокой вязкостью. В металлы, предназначенные для штамповки, ковки, производства бесшовного трубного проката и листа для котлов, алюминий не добавляют.
  • C на уровне 0,15%, Mn – до 1,2%, Pb до 0,3% или без него, минимальное количество Si. Эту группу применяют в массовом производстве на автоматических линиях деталей, не предназначенных для восприятия серьезных механических и температурных нагрузок. Для изделий с высокими требованиями по пластичности, вязкости, коррозионной стойкости сплавы не применяются.

Среднеуглеродистые с C0,2-0,6%

Содержание марганца обычно находится в пределах 0,6-1,65%. Применяются при производстве продукции, запланированной для эксплуатации при высоких нагрузках. Обычно их производят спокойными. Упрочняются нагартовкой или термообработкой. Все стали этой группы могут подвергаться ковке. Данная металлопродукция широко применяется в машиностроении. Марки с высоким содержанием углерода (0,4-0,6%) востребованы при производстве железнодорожных рельсов, колес и осей вагонов.

Высокоуглеродистые – 0,6-2,0%

Повышение количества углерода до 1% приводит к росту прочности и твердости при постепенном снижении предела текучести и пластичности. При росте процентного соотношения C выше 1% начинается формирование грубой сетки из вторичного мартенсита, приводящей к понижению прочности материала. Поэтому стали с содержанием C более 1,3% практически не изготавливают.

Высокоуглеродистые марки имеют высокую себестоимость изготовления, обладают низкой пластичностью, плохо свариваются. Область применения этой группы достаточно ограничена – производство режущего инструмента, в том числе предназначенного для землеройной и сельскохозяйственной техники, изготовление высокопрочной проволоки.

Классификация конструкционных углеродистых сталей по качеству, их маркировка и применение

Конструкционные стали обыкновенного качества

Их производят в соответствии с ГОСТом 380-2005, в продажу поставляют в виде листового, сортового и фасонного проката. ГОСТ подразумевает выпуск следующих марок:

  • Ст0;
  • Ст1пс, Ст1сп, Ст1кп;
  • Ст2пс, Ст2сп, Ст2кп;
  • Ст3пс, Ст3сп, Ст3кп, Ст3Гсп, Ст3Гпс;
  • Ст4пс, Ст4сп, Ст4кп;
  • Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс;
  • Ст6пс, Ст6сп.

Буквенно-цифровая маркировка этой группы сплавов:

  • Ст – сталь;
  • цифры 0-6 обозначают номер марки;
  • наличие в обозначении буквы «Г» указывает на присутствие марганца в количестве 0,8% и более;
  • последние две буквы характеризуют степень раскисления, сп – спокойная, пс – полуспокойная, кп – кипящая.

Сталь качественная конструкционная

Изготавливается в соответствии с ГОСТом 1050-2-13 следующих марок – 05, 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 58, 60, а также марки 55ПП, 60ПП, 60ПП «селект» – пониженной прокаливаемости. В маркировке таких сплавов указывают степени раскисления, если они относятся к кипящим или полуспокойным, например 10 кп или 10 пс. Индекс сп в обозначении качественных конструкционных марок не указывается.

Сталь 20: характеристики, свойства, аналоги

Сталь 20 – нелегированная качественная сталь, которая применяется для изготовления металлоконструкций и изделий, функционирующих при температуре от -40 до 450°С. Горячекатаный и кованый сортовой прокат из стали 20 выпускается в соответствии с требованиями стандарта ДСТУ 7809 и ГОСТ 1050

Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная.

Продукция: Листовой и сортовой прокат, в том числе фасонный.

 

Химический состав стали 20 в соответствии с ДСТУ 7809, %

Si

 Mn

P

S

Cr

Cu

Ni

0.17-0.37

0.35-0.65

≤0.035

≤0.040

≤0.25

≤0.30

≤0.30

 

Механические свойства стали 20 после нормализации

Предел текучести, Н/мм2, не менее

Временное сопротивление разрыву, Н/мм2, не менее

Относительное удлинение, %, не менее

Относительное сужение,%, не менее

245

410

25

55

 

Аналоги стали 20

США 

1020, 1023, 1024, G10200, G10230, h20200, M1020, M1023

Япония

S20C, S20CK, S22C, STB410, STKM12A, STKM12A-S, STKM13B, STKM13B-W

Евросоюз

1.1151, 2C22, C20E2C, C22, C22E

Китай

20, 20G, 20R, 20Z

Швеция

1450

Австралия

1020, M1020

Швейцария

Ck22

Южная Корея

SM20C, SM20CK, SM22C

 

Применение

Сталь 20 применяется в строительстве, машиностроении, производстве котлов и сосудов, изготовлении нагревательных элементов различного назначения. Нелегированная конструкционная качественная сталь 20 в виде листового и сортового проката используется для изготовления элементов сварных конструкций, трубопроводов, коллекторов, вкладышей подшипников, строп и другой продукции. Валы, шестерни, червяки, фрикционные диски, оси, шпиндели, пальцы, звездочки, шпильки и другие изделия из стали 20 после химико-термической обработки (цементация, азотирование, нитроцементация и др.) приобретают высокую поверхностную твердость и износостойкость при невысокой прочности сердцевины.

 

Сваривание

Сваривание происходит без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки стандартные: РДС, АДС, сварка под флюсом и газовой защитой, КТС.

Свойства, состав и применение стандартных сталей

Стальные трубы

Изображение предоставлено: Shutterstock / CHIARI VFX

Сталь - это общий термин для большого семейства железоуглеродистых сплавов, которые являются ковкими в определенном температурном диапазоне сразу после затвердевания из расплавленного состояния.

Основным сырьем, используемым в сталеплавильном производстве, является железная руда, уголь и известняк. Эти материалы превращаются в доменной печи в продукт, известный как «чушковый чугун», который содержит значительное количество углерода, марганца, серы, фосфора и кремния.Чугун твердый, хрупкий и непригоден для прямой переработки в кованые формы. Производство стали - это процесс рафинирования передельного чугуна, а также лома чугуна и стали путем удаления нежелательных элементов из расплава с последующим добавлением желаемых элементов в заранее определенных количествах. Первичной реакцией в большинстве сталеплавильных производств является соединение углерода с кислородом с образованием газа. Если растворенный кислород не удаляется из расплава до или во время разливки, газообразные продукты продолжают выделяться во время затвердевания.Если сталь сильно раскисляется добавлением раскисляющих элементов, газ не выделяется, и сталь называют «убитой», потому что она спокойно лежит в формах. Повышенная степень газовыделения (пониженное раскисление) характеризует стали, которые называются «полусплавленными», «покрытыми» или «ободными». Степень раскисления влияет на некоторые свойства стали. Помимо кислорода жидкая сталь содержит измеримые количества растворенного водорода и азота. Для некоторых критических сталеплавильных применений могут использоваться специальные методы раскисления, а также вакуумная обработка для уменьшения и контроля растворенных газов.

Содержание углерода в обычных марках стали колеблется от нескольких сотых процента до примерно 1 процента. Все стали также содержат различные количества других элементов, в основном марганца, который действует как раскислитель и облегчает горячую обработку. Кремний, фосфор и сера тоже присутствуют всегда, хотя и в следовых количествах. Другие элементы могут присутствовать либо в виде остатков, которые не добавляются намеренно, а являются результатом использования сырья или производства стали, либо в виде легирующих элементов, добавленных для изменения свойств стали.

Сталь может быть отлита для придания формы, или отлитый слиток или прядь могут быть повторно нагреты и подвергнуты горячей обработке путем прокатки, ковки, экструзии или других процессов в форму деформируемого стана. Кованые стали являются наиболее широко используемыми конструкционными материалами, предлагая множество форм, отделок, прочности и применимых температурных диапазонов. Никакой другой материал не предлагает сопоставимой универсальности в дизайне продукта.

Классификация стандартной стали

Деформируемые стали можно систематически классифицировать по группам на основе некоторых общих характеристик, таких как химический состав, практика раскисления, метод чистовой обработки или форма продукта.Химический состав - наиболее часто используемая основа для определения и присвоения стандартных обозначений деформируемым сталям. Хотя углерод является основным упрочняющим и упрочняющим элементом стали, ни один элемент не влияет на характеристики стали. Совместное действие нескольких элементов влияет на реакцию на термообработку, твердость, прочность, микроструктуру, коррозионную стойкость и формуемость. Стандартные стали можно условно разделить на три основные группы: углеродистые стали, легированные стали и нержавеющие стали.

Углеродистые стали

Сталь квалифицируется как углеродистая, если содержание в ней марганца ограничено 1,65 процента (макс.), Кремния - 0,60 процента (макс.), А меди - 0,60 процента (макс.). За исключением раскислителей и бора, если это указано, другие легирующие элементы не добавляются намеренно, но они могут присутствовать в виде остатков. Если любой из этих случайных элементов считается вредным для специальных приложений, могут быть указаны максимально допустимые пределы.В отличие от большинства легированных сталей углеродистые стали чаще всего используются без окончательной термообработки; однако они могут быть подвергнуты отжигу, нормализации, поверхностной закалке или закалке и отпуску для улучшения производственных или механических свойств. Углеродистые стали могут быть убитыми, полуфабрикатами, покрытыми колпаками или краями, и, при необходимости, может быть указан метод раскисления.

Легированные стали Легированные стали

включают не только те марки, которые превышают пределы содержания элементов для углеродистой стали, но также и любую марку, в которую добавляются элементы, отличные от тех, которые используются для углеродистой стали, в определенных диапазонах или определенных минимумах для улучшения механических свойств, характеристик изготовления, или любой другой атрибут стали.Согласно этому определению, легированные стали включают все стали, кроме углеродистых сталей; однако обычно стали, содержащие более 3,99% хрома, считаются «особыми типами» легированных сталей, включая нержавеющие стали и многие из инструментальных сталей.

В техническом смысле термин легированная сталь зарезервирован для тех сталей, которые содержат небольшое количество легирующих элементов (около 1-4 процентов) и обычно зависят от термической обработки для развития определенных механических свойств.Легированные стали всегда гибнут, но для особых критических применений могут быть рекомендованы специальные методы раскисления или плавления, включая вакуум. Легированные стали обычно требуют дополнительного ухода на протяжении всего процесса производства, поскольку они более чувствительны к термическим и механическим воздействиям.

Нержавеющая сталь

Нержавеющие стали - это высоколегированные стали, которые обладают превосходной коррозионной стойкостью по сравнению с углеродистыми и обычными низколегированными сталями, поскольку содержат относительно большое количество хрома.Хотя другие элементы также могут повышать коррозионную стойкость, их полезность в этом отношении ограничена.

Нержавеющие стали обычно содержат не менее 10 процентов хрома с другими элементами или без них. Однако в Соединенных Штатах было принято включать в классификацию нержавеющей стали те стали, которые содержат всего 4 процента хрома. Вместе эти стали составляют семейство, известное как нержавеющие и жаропрочные стали, некоторые из которых обладают очень высокой прочностью и стойкостью к окислению.Однако немногие из них содержат более 30 процентов хрома или менее 50 процентов железа.

В самом широком смысле стандартные нержавеющие стали можно разделить на три группы в зависимости от их структуры: аустенитные, ферритные и мартенситные. В каждой из трех групп есть один состав, который представляет собой основной сплав общего назначения. Все другие составы производятся из основного сплава, с определенными вариациями в составе, сделанными для получения очень специфических свойств.

Аустенитные марки немагнитны в отожженном состоянии, хотя некоторые из них могут стать слегка магнитными после холодной обработки.Их можно упрочнить только холодной обработкой, а не термообработкой, и они сочетают в себе исключительную коррозионную и жаропрочность с хорошими механическими свойствами в широком диапазоне температур. Аустенитные сорта далее подразделяются на две подгруппы: хромоникелевые типы и менее часто используемые хромомарганцево-малоникелевые типы. Основной состав хромоникелевой группы широко известен как 18-8 (Cr-Ni) и является аустенитным сортом общего назначения. Эта марка является основой для более чем 20 модификаций, которые можно охарактеризовать следующим образом: соотношение хром-никель было изменено для изменения характеристик формования; содержание углерода было уменьшено для предотвращения межкристаллитной коррозии; элементы ниобий или титан были добавлены для стабилизации структуры; или был добавлен молибден, или было увеличено содержание хрома и никеля для улучшения стойкости к коррозии или окислению.

Стандартные ферритные сорта всегда магнитные и содержат хром, но не содержат никель. Их можно до некоторой степени упрочнить холодной обработкой, но не термообработкой, и они сочетают в себе устойчивость к коррозии и нагреванию с умеренными механическими свойствами и декоративной привлекательностью. Ферритные сорта обычно ограничены более узким диапазоном коррозионных условий, чем аустенитные сорта. Основной ферритный сорт содержит 17 процентов хрома. В этой серии есть модификации для свободной обработки и сплавы с повышенным содержанием хрома для повышения устойчивости к образованию накипи.Также в эту ферритную группу входит сталь с 12-процентным содержанием хрома (основной состав мартенситной группы) с другими элементами, такими как алюминий или титан, добавленными для предотвращения закалки.

Стандартные марки мартенсита являются магнитными и могут упрочняться закалкой и отпуском. Они содержат хром и, за двумя исключениями, никель. Основная мартенситная марка обычно содержит 12 процентов хрома. В мартенситном ряду более 10 стандартных составов; некоторые модифицированы для улучшения обрабатываемости, а другие содержат небольшие добавки никеля или других элементов для улучшения механических свойств или их реакции на термическую обработку.Третьи имеют значительно повышенное содержание углерода в диапазоне инструментальных сталей и поддаются закалке до самого высокого уровня среди всех нержавеющих сталей. Мартенситные марки отлично подходят для работы в мягких средах, таких как атмосфера, пресная вода, пар и слабые кислоты, но не устойчивы к сильно коррозионным растворам.

Системы нумерации металлов и сплавов

Несколько различных систем нумерации были разработаны для металлов и сплавов различными торговыми ассоциациями, профессиональными инженерными обществами, организациями по стандартизации и частными предприятиями для их собственного использования.Цифровой код, используемый для идентификации металла или сплава, может быть связан или не иметь отношения к спецификации, которая представляет собой изложение технических и коммерческих требований, которым должен соответствовать продукт. Используемые системы нумерации включают системы, разработанные Американским институтом чугуна и стали (AISI), Обществом автомобильных инженеров (SAE), Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), Американским национальным институтом стандартов (ANSI), Американским обществом основателей стали, Американское общество инженеров-механиков (ASME), Американское общество сварщиков (AWS), Алюминиевая ассоциация, Ассоциация разработки меди, U.S. Министерство обороны (военные спецификации) и Главное бухгалтерское управление (федеральные требования).

Единая система нумерации (UNS) была разработана совместными усилиями ASTM и SAE, чтобы обеспечить средства сопоставления различных систем нумерации для металлов и сплавов, имеющих коммерческую ценность. Эта система позволяет избежать путаницы, возникающей при использовании более одного идентификационного номера для указания одного и того же материала или когда один и тот же номер присваивается двум совершенно разным материалам.Важно понимать, что номер UNS не является спецификацией; это идентификационный номер для металлов и сплавов, подробные спецификации которых приведены в другом месте. Номера UNS показаны в таблице 1; каждое число состоит из буквенного префикса, за которым следуют пять цифр. В некоторых случаях буква наводит на мысль о семействе металлов, идентифицированных серией, например, A для алюминия и C для меди. По возможности номера в группах UNS содержат последовательности нумерации, взятые непосредственно из других систем, чтобы облегчить идентификацию материала; е.g., соответствующий номер UNS для стали AISI 1020 - G10200. Номера UNS, соответствующие обычно используемым номерам AISI-SAE, которые используются для идентификации углеродистой, легированной и инструментальной стали, приведены в таблице 2.

Сводка

В этой статье описаны основные типы стандартных сталей. Узнайте больше о свойствах материалов из Руководства по машинному оборудованию, 30-е издание, которое опубликовано и доступно в Industrial Press на Amazon.

Чтобы найти источники поставок стали, посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Прочие изделия из стали

  • Типы профилей из конструкционной стали
  • Ведущие производители и поставщики арматуры
  • Типы арматуры
  • Виды стали
  • Типы нержавеющей стали
  • Ведущие сталелитейные компании и производители стали США в мире
  • Все о стали 5160 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 440 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 430 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 304 (свойства, прочность, применение)
  • Все о 52100 Сталь
  • Обработка стали для поверхностного упрочнения (цементирование)
  • Все о стали 9260 (свойства, прочность, применение)
  • Все о стали 4130 (свойства, прочность, применение)
  • Steel vs.Титан - прочность, свойства и применение

Больше от Metals & Metal Products

Углеродистая сталь

: свойства, примеры и применение

Углеродистая сталь - это железоуглеродистый сплав, содержащий до 2,1 мас.% Углерода. Для углеродистых сталей не существует минимального указанного содержания других легирующих элементов, однако они часто содержат марганец. Максимальное содержание марганца, кремния и меди должно быть менее 1,65 мас.%, 0,6 мас.% И 0,6 мас.% Соответственно.

Виды углеродистой стали и их свойства

Углеродистая сталь

может быть разделена на три категории в зависимости от содержания углерода: низкоуглеродистая сталь (или низкоуглеродистая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь [1].Их содержание углерода, микроструктура и свойства сравниваются следующим образом:

Содержание углерода (мас.%)

Микроструктура

Недвижимость

Примеры

Низкоуглеродистая Сталь

<0,25

Феррит, перлит

Низкая твердость и стоимость.Высокая пластичность, вязкость, обрабатываемость и свариваемость

AISI 304, ASTM A815, AISI 316L

Среднеуглеродистая Сталь

0,25 - 0,60

Мартенсит

Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и вязкость

AISI 409, ASTM A29, SCM435

Высокоуглеродистая Сталь

0.60 - 1,25

Перлит

Высокая твердость, прочность, низкая пластичность

AISI 440C, EN 10088-3

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь - наиболее широко используемая разновидность углеродистой стали. Эти стали обычно имеют содержание углерода менее 0,25 мас.%. Их нельзя закалить термической обработкой (с образованием мартенсита), поэтому обычно это достигается холодной обработкой.

Углеродистые стали обычно относительно мягкие и имеют низкую прочность.Однако они обладают высокой пластичностью, что делает их идеальными для обработки, сварки и низкой стоимостью.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) также часто классифицируются как низкоуглеродистые стали, однако они также содержат другие элементы, такие как медь, никель, ванадий и молибден. В совокупности они составляют до 10 мас.% От содержания стали. Высокопрочные низколегированные стали, как следует из названия, обладают более высокой прочностью, что достигается термической обработкой. Они также сохраняют пластичность, благодаря чему их легко формовать и обрабатывать.HSLA более устойчивы к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали.

Сталь среднеуглеродистая

Среднеуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,25–0,60 мас.% И марганца 0,60–1,65 мас.%. Механические свойства этой стали улучшаются за счет термообработки, включающей аутентификацию с последующей закалкой и отпуском, что придает им мартенситную микроструктуру.

Термическая обработка может выполняться только на очень тонких сечениях, однако могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель, чтобы улучшить способность стали подвергаться термообработке и, следовательно, закалке.

Закаленные среднеуглеродистые стали обладают большей прочностью, чем низкоуглеродистые стали, однако это происходит за счет пластичности и вязкости.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь содержит 0,60–1,25 мас.% Углерода и 0,30–0,90 мас.% Марганца. Он имеет самую высокую твердость и ударную вязкость среди углеродистых сталей и самую низкую пластичность. Высокоуглеродистые стали очень износостойкие благодаря тому, что они почти всегда подвергаются закалке и отпуску.

Инструментальные стали и штамповые стали - это разновидности высокоуглеродистых сталей, которые содержат дополнительные легирующие элементы, включая хром, ванадий, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению очень твердой износостойкой стали, что является результатом образования карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC).

Производство и обработка

Углеродистая сталь

может быть произведена из переработанной стали, первичной стали или их комбинации.

Чистая сталь производится путем объединения железной руды, кокса (полученного путем нагревания угля в отсутствие воздуха) и извести в доменной печи при температуре около 1650 ° C.Расплавленное железо, извлеченное из железной руды, обогащается углеродом из горящего кокса. Оставшиеся примеси соединяются с известью, образуя шлак, который плавает поверх расплавленного металла, откуда его можно извлечь.

Полученная жидкая сталь содержит примерно 4 мас.% Углерода. Затем это содержание углерода снижается до желаемого количества в процессе, называемом обезуглероживанием. Это достигается за счет пропускания кислорода через расплав, который окисляет углерод в стали, образуя монооксид углерода и диоксид углерода.

Примеры и применение

Сталь низкоуглеродистая

Низкоуглеродистая сталь часто используется в деталях кузова автомобилей, конструктивных формах (двутавровые балки, швеллер и уголки), трубах, конструктивных элементах и ​​компонентах мостов, а также пищевых банках.

Сталь среднеуглеродистая

Благодаря своей высокой прочности, износостойкости и вязкости среднеуглеродистые стали часто используются для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, коленчатых валов, зубчатых колес и деталей машин, требующих такого сочетания свойств.

Высокоуглеродистая сталь

Из-за высокой износостойкости и твердости высокоуглеродистые стали используются в режущих инструментах, пружинах, проволоке высокой прочности и штампах.

Сравнение свойств и областей применения различных марок

Примеры, свойства и области применения различных углеродистых сталей сравниваются в следующей таблице.

Тип

Название AISI / ASTM

Содержание углерода (мас.%)

Предел прочности (МПа)

Предел текучести (МПа)

Пластичность (% удлинения на 50 мм)

Приложения

Низкая

1010

0,10

325

180

28

Автомобильные панели, гвозди, проволока

Низкая

1020

0.20

380

205

25

Трубы конструкционные из листовой стали

Низкая

A36

0,29

400

220

23

Строительный

Низкая

A516 Класс 70

0.31

485

260

21

Сосуды низкотемпературные напорные

Средний

1030

0,27 - 0,34

460

325

12

Детали машин, шестерни, переключатели, оси, болты

Средний

1040

0.37 - 0,44

620

415

25

Коленчатые валы, муфты, холодноголовые детали.

Высокая

1080

0,75 - 0,88

924

440

12

Музыкальный провод

Высокая

1095

0.90 - 1,04

665

380

10

Пружины, режущие инструменты

сталь | Состав, свойства, типы, марки и факты

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали.

Железная руда - один из самых распространенных элементов на Земле, и одно из основных ее применений - производство стали.В сочетании с углеродом железо полностью меняет характер и становится легированной сталью.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в чистом виде не намного тверже меди. За исключением крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, является поликристаллическим, то есть состоит из множества кристаллов, которые соединяются друг с другом на своих границах. Кристалл - это упорядоченное расположение атомов, которое лучше всего можно представить в виде соприкасающихся друг с другом сфер.Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые определенным образом пронизывают друг друга. Для железа структуру решетки лучше всего представить единичным кубом с восемью атомами железа в углах. Для уникальности стали важна аллотропия железа, то есть его существование в двух кристаллических формах. В объемно-центрированном кубе (ОЦК) в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В расположении гранецентрированного куба (ГЦК) есть один дополнительный атом железа в центре каждой из шести граней единичного куба.Важно отметить, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК-схеме примерно на 25% больше, чем в ОЦК-схеме; это означает, что в структуре ГЦК больше места, чем в структуре ОЦК, для удержания посторонних (, т.е. легирующих) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912 ° C (1674 ° F) и от 1394 ° C (2541 ° F) до точки плавления 1538 ° C (2800 ° F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в более низком температурном диапазоне и дельта-железом в более высокотемпературной зоне.Между 912 ° и 1394 ° C железо находится в ГЦК-порядке, которое называется аустенитом или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за некоторыми исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительные количества других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а к сильным магнитным характеристикам железа. При температуре ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В чистом виде железо мягкое и обычно не используется в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь - добавление небольшого количества углерода. В твердой стали углерод обычно присутствует в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe 3 C, известный как цементит) или карбидом легирующего элемента, такого как титан.(С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде чешуек или кластеров графита из-за присутствия кремния, подавляющего образование карбидов.)

Влияние углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железо-углерод. Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т.е. - температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C указывает на то, что температуры затвердевания снижаются по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа.(Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Начало жидкой стали, содержащей, например, 0,77 процента углерода (показано вертикальной пунктирной линией на рисунке). затвердеть при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердеть при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этого момента все кристаллы железа находятся в аустенитном - т. Е. ГЦК - расположении и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении происходит резкое изменение примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа.Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) приблизительно 200 килограммов-сил на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм) по сравнению с DPH 70 килограммов-сил на квадратный миллиметр для чистого железа. При охлаждении стали с более низким содержанием углерода (, например, 0,25 процента) получается микроструктура, содержащая около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; он мягче, чем перлит, с DPH около 130.Сталь с содержанием углерода более 0,77%, например 1,05%, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Диаграмма равновесия железо-углерод.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Нержавеющая сталь - свойства, сорта и области применения

Спрос на нержавеющую сталь ежегодно увеличивается на колоссальные 5%. В 2019 году его мировое производство превысило 52 миллиона тонн.

В настоящее время нержавеющая сталь используется во многих отраслях промышленности.Помимо традиционных и морских конструкций, все большее распространение получает бытовая техника.

Хотя нержавеющая сталь дороже низкоуглеродистой стали, ее превосходные свойства приводят к увеличению срока службы и снижению стоимости цикла. Таким образом, более высокие первоначальные затраты окупаются в долгосрочной перспективе.

В этой статье мы подробнее рассмотрим этот металл и то, что делает его таким популярным в различных отраслях промышленности.

Что такое нержавеющая сталь?

Мы знаем, что сталь - это сплав железа и углерода с максимальным содержанием углерода 2.1%. Нержавеющие стали - это группа сталей, устойчивых к коррозии благодаря добавлению легирующих элементов .

Термин нержавеющая сталь используется для описания семейства из примерно 200 сплавов стали с замечательными жаропрочными и коррозионными свойствами. Процент углерода может варьироваться от 0,03% до 1,2%.

Его отличительной особенностью является высокое содержание хрома. Нержавеющая сталь содержит минимум 10,5% хрома, что улучшает ее коррозионную стойкость и прочность.

Хром в сплаве создает пассивный слой при окислении на воздухе. Этот слой действует как защита от дальнейшей коррозии, что делает сплав стойким к ржавчине. Этот механизм позволяет сохранять безупречный внешний вид в течение длительного времени при нормальных условиях работы.

Преимущества нержавеющей стали

Нержавеющая сталь с феноменальным успехом используется в различных отраслях промышленности уже более 70 лет. С каждым годом открывается все больше приложений, поскольку все шире выявляются его преимущества.

С увеличением спроса увеличилось производство, что сделало его более доступным, чем когда-либо. Повышенный спрос приводит к доступности как стандартных, так и нестандартных размеров. Кроме того, доступен широкий выбор отделки из нержавеющей стали.

Помимо полированной отделки, доступен целый ряд узорчатых и цветных поверхностей. Это позволяет найти подходящий вариант для ваших нужд.

Нержавеющая сталь также подлежит 100% вторичной переработке. Фактически, половина всей продукции нержавеющей стали производится из металлолома.Это делает его относительно экологически чистым материалом.

Примеры использования

Нержавеющая сталь - чрезвычайно универсальный материал. Предпочтительно там, где требуются тандемные свойства стали и коррозионная стойкость.

Его впервые использовали в столовых приборах, но из-за его свойств устойчивости к коррозии. Затем он попал в химическую промышленность. Сегодня нержавеющую сталь можно встретить практически повсюду.

Сценарии использования варьируются от отрасли к отрасли. Например, они используются для изготовления крохотных деталей для наручных часов.В то же время большие панели с определенной отделкой поверхности могут покрывать целые постройки.

Концертный зал Уолта Диснея

Несколько отраслей, где широко используется нержавеющая сталь:

  • Питание и общественное питание
  • Химическая и фармацевтическая промышленность
  • Производство медицинского оборудования
  • Архитектура и строительство
  • Бытовая техника
  • Оффшор и судостроение
  • Автомобилестроение
  • Энергетика и промышленность

Типы нержавеющей стали

Существует множество марок нержавеющей стали и различных вариантов отделки поверхности в зависимости от среды, которую металл должен выдерживать.По микроструктуре их можно разделить на четыре основные категории.

Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь имеет аустенит в качестве первичной микроструктуры. Аустенит - это твердый раствор железа и углерода, который возникает при температуре выше критической 723 ° C. Это семейство нержавеющих сталей демонстрирует высокую прочность и впечатляющую стойкость к повышенным температурам.

70% всей нержавеющей стали является аустенитной. Он содержит не менее 16% хрома и 6% никеля.

Аустенитные стабилизаторы - это элементы, которые добавляют для ускорения образования микроструктуры аустенита. Этот сорт нержавеющей стали является немагнитным металлом и не подлежит упрочнению при термообработке. Коррозионная стойкость может быть изменена в зависимости от условий эксплуатации.

Ферритная нержавеющая сталь

Ферритные стали обычно содержат только хром в качестве легирующего элемента. Содержание хрома колеблется от 10,5 до 18%. Они обладают средней коррозионной стойкостью и плохими технологическими характеристиками.Методы термообработки тоже не помогают упрочнять металл.

Как правило, они обладают лучшими инженерными качествами, чем аустенитные марки. В отличие от аустенитных марок они магнитные. Они также обладают хорошей устойчивостью к коррозии под напряжением, что снижает износ материалов, вызывающих коррозию.

Дуплекс из нержавеющей стали

Duplex представляет собой смесь аустенитной и ферритной нержавеющей стали. Таким образом, он обладает свойствами обеих составляющих. Он имеет высокое содержание хрома и низкое содержание никеля.Благодаря высокой прочности на разрыв и хорошей свариваемости дуплексные нержавеющие стали обладают уникальными преимуществами.

Обладает хорошей устойчивостью к коррозии под напряжением, но не такой высокой, как ферритные марки. Он прочнее, чем ферритные марки, но ниже, чем у аустенитных марок.

Мартенситная нержавеющая сталь

Этот тип нержавеющей стали состоит из высокоуглеродистой стали и с низким содержанием хрома. Как и ферритные марки, он магнитный. Он действительно показывает плохую свариваемость по сравнению с другими марками, но имеет более высокую закаливаемость и может подвергаться термообработке для улучшения свойств.

Мартенситная нержавеющая сталь

будет иметь более низкую коррозионную стойкость по сравнению с аустенитными и ферритными марками с таким же содержанием хрома и сплава.

Нержавеющая сталь с дисперсионным твердением

Эта подгруппа обеспечивает сочетание аустенитных и мартенситных свойств. Упрочнение достигается добавлением одного или нескольких элементов, таких как алюминий, молибден, ниобий, титан и медь.

Он способен развивать высокую прочность на разрыв за счет термической обработки.Он содержит хром и никель в качестве легирующих элементов. Эти марки используются в высокоскоростных приложениях, таких как лопатки турбин.

Марки нержавеющей стали

Сегодня на рынке представлены сотни марок нержавеющей стали. Выбор подходящего для вашего приложения важен, поскольку их свойства могут сильно отличаться друг от друга.

Система обозначения нержавеющей стали AISI (Американский институт железа и стали) до сих пор используется в промышленности. В системе нумерации используются трехзначные числа, начинающиеся с 2, 3 или 4.

200 серии

Эта серия используется для аустенитных марок, содержащих марганец. Эти хромомарганцевые стали имеют низкое содержание никеля (менее 5 процентов).

Серия

200 найти применение в:

  • Стиральные машины
  • Столовые приборы
  • Оборудование для пищевых продуктов и напитков
  • Автомобильная промышленность
  • Внутреннее оборудование и др.

300 серии

Эта серия используется для обозначения аустенитных нержавеющих сталей с углеродом, никелем и молибденом в качестве легирующих элементов.Добавление молибдена улучшает коррозионную стойкость в кислой среде, а никель улучшает пластичность.

AISI 304 и 316 - самые распространенные марки в этой серии. AISI 304 также широко известна как сталь 18/8, поскольку она содержит 18% хрома и 8% никеля.

Горячие продукты в контейнерах из нержавеющей стали

Приложения из нержавеющей стали серии 300 включают:

  • Пищевая промышленность и производство напитков
  • Автомобильная промышленность
  • Конструкции для критических условий
  • Медицинские инструменты
  • Ювелирные изделия и др.

400 серии

Ферритные и мартенситные сплавы составляют эту серию нержавеющей стали. Эти марки доступны для термической обработки. Обеспечивает хорошее сочетание прочности и высокой износостойкости. Однако коррозионная стойкость ниже, чем у серии 300.

Приложения для серии 400 включают:

  • Сельхозтехника
  • Валы двигателя
  • Детали газовых турбин и др.

Марки SAE

В системе нумерации SAE для обозначения нержавеющей стали используется 1-буквенный + 5-значный числовой код UNS.Обычная марка AISI 304 имеет обозначение SAE S30400. Хотя у большинства марок есть обозначения, недавно разработанные эксклюзивные марки могут быть названы их владельцами и не иметь кода SAE.

Механические свойства нержавеющей стали

Если вы не уверены, что означают указанные ниже свойства, вы можете проверить наш обзор свойств материала, чтобы увидеть более подробное описание каждого из них.

Источник: Matweb

Предел текучести

В зависимости от марки нержавеющая сталь может демонстрировать высокую прочность и низкое удлинение или низкую прочность и высокое удлинение.По пределу текучести они очень хорошо сравниваются с углеродистыми сталями.

Прочность при высоких температурах

Нержавеющая сталь сравнительно лучше других углеродистых сталей работает при более высоких температурах. Он показывает лучшую огнестойкость благодаря высокому коэффициенту сохранения прочности при повышенных температурах (выше 500 ° C). Он также имеет лучший коэффициент сохранения жесткости, чем углеродистая сталь при температуре выше 300 ° C.

Прочность на разрыв

Что касается прочности на разрыв, нержавеющая сталь превосходит такие материалы, как алюминий, латунь и низкоуглеродистая сталь.

Наибольшая прочность на разрыв наблюдается у дисперсионно-твердеющих и мартенситных марок. Эти марки могут иметь предел прочности на разрыв, который в два раза выше, чем у широко распространенных марок 304 и 316. В частности, дуплексная сталь имеет высокое соотношение прочности и пластичности.

Криогенная стойкость

Некоторые марки нержавеющей стали отлично подходят для работы в более широком диапазоне температур. Аустенитные стали демонстрируют исключительную вязкость и повышенную прочность на разрыв при отрицательных температурах.Это расширяет сферу их использования, значительно открывая новые возможности для современных приложений.

С другой стороны, ферритные, мартенситные и дисперсионно-твердые марки

не так хороши при криогенных температурах, поскольку их ударная вязкость падает при понижении температуры.

Пластичность

Пластичность различных марок нержавеющей стали может значительно отличаться. Некоторые марки обладают высокой пластичностью, что позволяет использовать сложные процессы глубокой вытяжки.

Повышенная степень деформационного упрочнения

Это свойство относится к способности металла увеличивать свою прочность за счет процессов холодной обработки.Нержавеющая сталь может быть подвергнута отжигу и холодной обработке, чтобы довести ее прочность до желаемого уровня.

Это означает, что один и тот же сплав можно использовать в нескольких приложениях, варьируя его прочность. Например, та же марка может использоваться в качестве пружины или гибкой проволоки путем отжига и холодной обработки.

Электропроводность и магнетизм

Источник: Matweb

Как и все металлы, нержавеющая сталь проводит электричество. Однако, как и у всех сталей, эта проводимость чрезвычайно мала.

В отраслях, где стандарты гигиены высоки или электроприборы могут подвергаться коррозионным или влажным средам, для защиты используются корпуса из нержавеющей стали.

Аустенитная нержавеющая сталь немагнитна, однако холодная обработка может использоваться для создания магнитных свойств некоторых марок. Все остальные типы обладают магнитными свойствами.

Химические свойства нержавеющей стали

Именно химические свойства делают этот материал особенным и придают ему уникальность.

Высокая стойкость к окислению

Это отличительное свойство нержавеющей стали позволяет использовать ее в различных отраслях промышленности. Высокая стойкость к окислению - результат наличия хрома в нержавеющей стали. В некоторых сортах процентное содержание хрома может доходить до 26%.

Другие металлы можно защищать покрытиями и антикоррозийными красками, но как только они стираются, начинается коррозия. В случае нержавеющей стали любое удаление естественного покрытия оксида хрома из-за повреждения поверхности сопровождается образованием нового покрытия на открытой поверхности, которое предотвращает коррозию.

Биологически инертный

Нержавеющая сталь биологически инертна, что делает ее логичным выбором для медицинского оборудования, такого как хирургические инструменты, травматические винты и пластины. Это свойство также делает его идеальным металлом для изготовления столовых приборов и кухонной техники.

Устойчивость к кислотам, щелочам и органическим материалам

Нержавеющая сталь устойчива к воздействию широкого спектра соединений. Он устойчив к кислотам, щелочам, а также к органическим соединениям. Устойчивость к кислотам различается для разных марок.Некоторые сорта могут противостоять высококонцентрированным кислотам, в то время как другие могут быть устойчивы только к низким концентрациям.

Аналогичная инертность наблюдается с основными соединениями и органическими соединениями. Это делает нержавеющую сталь очень подходящим материалом для использования в химической промышленности при хранении, транспортировке и других процессах.

Нержавеющая сталь также легко противостоит влаге, соли, сере, двуокиси углерода и хлоридам. Это помогает ему выжить в нескольких суровых условиях в течение более длительного периода, чем большинство других металлов.

Другая недвижимость

Важные свойства не ограничиваются только механическими и химическими свойствами. В приведенном ниже списке есть и другие, которые пригодятся для различных приложений.

Возможность вторичного использования

Как упоминалось ранее, переработка нержавеющей стали для изготовления новых продуктов возможна. Это снижает нагрузку на окружающую среду для наших сталелитейных нужд за счет меньшего количества сырья, а также уменьшения образования отходов.

Его небиоразлагаемый характер также предотвращает загрязнение ресурсов, поскольку он не разрушается и не просачивается в почву или водоемы.

Легко работать с

Нержавеющая сталь хорошо поддается механической обработке и обработке, что позволяет дизайнерам создавать изделия сложной формы. Лазерная резка нержавеющей стали, услуги обработки с ЧПУ, гибка и т. Д. Доступны без специального оборудования.

Возможность очистки

Изделия из нержавеющей стали легко чистить нетоксичными бытовыми продуктами, такими как моющие средства, мыло или чистящие жидкости. Это сохраняет их внешний вид на долгое время, увеличивая срок службы.

Это в конечном итоге снижает потери и делает первоначальную относительно дорогую покупку окупаемой в долгосрочной перспективе.

Эстетичность

Изделия из нержавеющей стали имеют высокий блеск, что делает их идеальным выбором для открытых поверхностей. Доступен широкий выбор вариантов отделки - от яркого до матового. Он может быть нанесен щеткой, выгравирован, тиснен и тонирован для создания эффекта.

Легирующие элементы

Что касается нержавеющей стали, на выбор предлагается большое количество марок.В зависимости от добавляемого легирующего элемента свойства могут значительно различаться. Все сводится к требованиям, предъявляемым к приложению, чтобы выбрать наиболее подходящий экономичный вариант.

Посмотрим, какие легирующие элементы можно добавлять и как они влияют на конечный продукт.

Источник: Matweb

Хром

Хром - определяющий легирующий элемент в нержавеющей стали. Это придает стали свойство быть «нержавеющим». Пассивный слой оксида хрома наряду с защитой поверхности также блокирует диффузию кислорода в металл, защищая внутреннюю структуру металла от коррозии.

Ионы оксида хрома также похожи по размеру на молекулы стали, что приводит к прочной связи между ними. Это позволяет ионам оксида оставаться прочно прикрепленными к поверхности при нормальных рабочих условиях.

Для того, чтобы сталь была «нержавеющей», необходимо минимум 10,5%. Однако добавление еще большего количества хрома является обычным явлением для повышения коррозионной стойкости.

Хром также действует как стабилизатор феррита, вызывая образование ферритной микроструктуры в сплаве.

Никель

Никель добавлен для дальнейшего повышения коррозионной стойкости. Он также является стабилизатором аустенита, вызывая образование аустенита.

Добавление 8-9% никеля дает полностью аустенитную структуру, которая обеспечивает отличные сварочные свойства. Дальнейшее увеличение процентного содержания никеля приводит к улучшению обрабатываемости и коррозионной стойкости.

Медь

Медь также действует как стабилизатор аустенита и улучшает свойства коррозионной стойкости и наклепа.

Добавляя его, мы производим изделия из нержавеющей стали, которые подходят для работы в холодных условиях с использованием винтов и гвоздей.

Кремний

Добавление кремния улучшает стойкость нержавеющей стали к высококонцентрированным азотной и серной кислотам. Это также способствует образованию феррита и делает металл стойким к окислению.

Азот

Азот - стабилизатор аустенита, улучшающий прочность и стойкость к локальной коррозии.Локальная коррозия относится к таким явлениям, как точечная коррозия, щелевая коррозия и межкристаллитная коррозия.

Молибден

Молибден и вольфрам улучшают общую и локальную коррозионную стойкость. Первый является стабилизатором феррита и, следовательно, при использовании в аустенитных сплавах должен быть уравновешен стабилизаторами аустенита для поддержания аустенитного состава.

Молибден также повышает жаропрочность при добавлении в мартенситную нержавеющую сталь.Добавление вольфрама к молибдену также улучшает упомянутые выше свойства.

Марганец

Марганец улучшает свойства прочности, ударной вязкости и закаливаемости нержавеющей стали. Добавление марганца помогает металлу лучше работать при горячей обработке.

Марганец также способствует растворению азота в нержавеющей стали и поэтому может быть добавлен для замены никеля в нержавеющей стали азотом.

Заключение

Нержавеющая сталь обладает коррозионной и жаростойкостью, помимо обычных свойств стали.Он обладает всеми преимуществами стали, а также некоторыми собственными. Он не подвержен коррозии, лучше переносит суровые условия окружающей среды и имеет более длительный срок службы.

Но это не совсем так, что он защищен от пятен. Во-первых, от марки зависит устойчивость к коррозии. Однако аномальные окружающие условия, такие как низкий уровень кислорода, плохая циркуляция и высокая соленость, могут необратимо испачкать его.

Несмотря на вышеупомянутые риски, нержавеющая сталь является прекрасным материалом и оказывает очень положительное влияние на отрасль в целом.Из-за большого количества марок с разными свойствами всегда есть марка, которая идеально подходит для применения. Важно правильно выбрать сорт, чтобы обеспечить рентабельное вложение.

Характеристики нержавеющей стали

: марки, свойства и применение

Нержавеющая сталь - это название семейства сплавов на основе железа, известных своей коррозионной и жаростойкостью. Одной из основных характеристик нержавеющей стали является минимальное содержание хрома 10,5%, что придает ей превосходную устойчивость к коррозии по сравнению с другими типами сталей.Как и другие стали, нержавеющая сталь состоит в основном из железа и углерода, но с добавлением нескольких других легирующих элементов, наиболее заметным из которых является хром. Другими распространенными сплавами нержавеющей стали являются никель, магний, молибден и азот.

Каковы свойства нержавеющей стали?

Нержавеющая сталь обладает многими желательными свойствами, которые в значительной степени способствуют ее широкому применению при изготовлении деталей и компонентов во многих отраслях промышленности.Прежде всего, благодаря содержанию хрома он чрезвычайно устойчив к коррозии. Минимальное содержание 10,5% делает сталь примерно в 200 раз более устойчивой к коррозии, чем сталь без хрома. Другими благоприятными свойствами для потребителей являются его высокая прочность и долговечность, устойчивость к высоким и низким температурам, повышенная формуемость и простота изготовления, низкие эксплуатационные расходы, долговечность, привлекательный внешний вид, а также экологичность и пригодность для вторичной переработки. После того, как нержавеющая сталь введена в эксплуатацию, ее не нужно обрабатывать, покрывать или красить.

  • Коррозионностойкий
  • Высокая прочность на разрыв
  • Очень прочный
  • Термостойкость
  • Простота формования и изготовления
  • Низкие эксплуатационные расходы (длительный срок службы)
  • Привлекательный внешний вид
  • Экологически чистый (пригоден для вторичной переработки)

Система сортировки нержавеющей стали

Существует множество систем числовой классификации нержавеющей стали, определяемых в соответствии с их составом, физическими свойствами и областями применения.Каждый тип нержавеющей стали классифицируется по серийному номеру, а затем ему присваивается числовой класс. Самые популярные номера серий - 200, 300, 400, 600 и 2000. Наиболее распространены марки 304 и 316, которые состоят из аустенитных хромоникелевых сплавов. Нержавеющая сталь для столовых приборов входит в серию 400, которая производится из ферритных и мартенситных сплавов хрома. Тип 420 известен как хирургическая сталь, а тип 440 известен как сталь для лезвий бритвы.

Для получения дополнительной информации см. Нашу страницу о типах нержавеющей стали.

Классификация нержавеющей стали

Семейство нержавеющих сталей в первую очередь подразделяется на четыре основные категории на основе их кристаллической микроструктуры.

Ферритный

Ферритная сталь - это нержавеющая сталь класса 400, известная своим высоким содержанием хрома, которое может составлять от 10,5% до 27%. Они также обладают магнитными свойствами, обладают хорошей пластичностью, стабильностью при растяжении и устойчивостью к коррозии, термической усталости и коррозионному растрескиванию под напряжением.

Применение ферритной нержавеющей стали

Типичные области применения ферритных нержавеющих сталей включают автомобильные компоненты и детали, нефтехимическую промышленность, теплообменники, печи и товары длительного пользования, такие как бытовые приборы и пищевое оборудование.

аустенитный

Пожалуй, самая распространенная категория нержавеющей стали, аустенитная сталь с высоким содержанием хрома, с различным содержанием никеля, марганца, азота и некоторого количества углерода. Аустенитные стали делятся на подкатегории серии 300 и серии 200, которые определяются используемыми сплавами.Аустенитная структура серии 300 отличается добавлением никеля. В серии 200 в основном используются марганец и азот. Марка 304 - самая распространенная нержавеющая сталь.

Применение аустенитной нержавеющей стали

Иногда его называют 18/8 из-за 18% хрома и 8% никеля. Он используется в кухонном оборудовании, столовых приборах, пищевом оборудовании и конструктивных элементах в автомобильной и авиакосмической промышленности. Марка 316 - еще одна распространенная нержавеющая сталь.Он используется в производстве широкого спектра продуктов, таких как оборудование для приготовления пищи, лабораторные столы, медицинское и хирургическое оборудование, оборудование для лодок, фармацевтическое, текстильное и химическое оборудование.

Подробнее о нержавеющей стали 304 и 316

Мартенситный

Мартенситные нержавеющие стали относятся к серии нержавеющих сталей класса 400. Они имеют от низкого до высокого содержания углерода и содержат от 12% до 15% хрома и до 1% молибдена.Он используется, когда требуется устойчивость к коррозии и / или окислению наряду с высокой прочностью при низких температурах или сопротивлением ползучести при повышенных температурах. Мартенситные стали также магнитны и обладают относительно высокой пластичностью и вязкостью, что облегчает их формование.

Применение мартенситной нержавеющей стали

Области применения мартенситных нержавеющих сталей включают широкий спектр деталей и компонентов, от лопаток компрессора и деталей турбин, кухонной утвари, болтов, гаек и винтов, деталей насосов и клапанов, стоматологических и хирургических инструментов до электродвигателей, насосов, клапанов, машин. детали, острые хирургические инструменты, столовые приборы, лезвия ножей и другие ручные режущие инструменты.

Дуплекс

Как следует из названия, дуплексные нержавеющие стали обладают смешанной микроструктурой из феррита и аустенита. Содержание хрома и молибдена высокое, от 22% до 25% и до 5%, соответственно, с очень низким содержанием никеля. Дуплексная структура придает нержавеющей стали множество желаемых свойств. Во-первых, он предлагает вдвое большую прочность, чем обычные аустенитные или ферритные нержавеющие стали, с превосходной коррозионной стойкостью и ударной вязкостью.

Применение дуплексной нержавеющей стали

Обозначенная в серии марок 2000, дуплексная нержавеющая сталь идеально подходит для применения в сложных условиях, таких как химическая, нефтегазовая промышленность и оборудование, морские суда, среда с высоким содержанием хлоридов, целлюлозно-бумажная промышленность, грузовые танки для судов и грузовиков, а также биотопливные установки, емкости для хранения хлоридов или сосуды под давлением, транспорт, теплообменные трубы, строительство, пищевая промышленность, опреснительные установки и компоненты для систем FGD.

различных типов стали и свойств

По данным Всемирной ассоциации производителей стали, существует более 3500 различных марок стали, обладающих уникальными физическими, химическими и экологическими свойствами.

По сути, сталь состоит из железа и углерода, хотя именно количество углерода, а также уровень примесей и дополнительных легирующих элементов определяют свойства каждой марки стали.

Содержание углерода в стали может варьироваться от 0.1% -1,5%, но наиболее широко используемые марки стали содержат только 0,1% -0,25% углерода. Такие элементы, как марганец, фосфор и сера, присутствуют во всех сортах стали, но, в то время как марганец оказывает положительное влияние, фосфор и сера вредны для прочности и долговечности стали.

Различные типы стали производятся в соответствии со свойствами, необходимыми для их применения, и используются различные системы классификации для различения сталей на основе этих свойств.

Сталь можно условно разделить на четыре группы в зависимости от их химического состава:

  1. Углеродистые стали
  2. Легированные стали
  3. Нержавеющая сталь
  4. Инструментальная сталь

В таблице ниже показаны типичные свойства сталей при комнатной температуре (25 ° C).Широкий диапазон предела прочности на разрыв, предела текучести и твердости во многом обусловлен различными условиями термообработки.

Углеродистые стали

Углеродистые стали содержат следовые количества легирующих элементов и составляют 90% от общего объема производства стали. Углеродистые стали можно разделить на три группы в зависимости от содержания в них углерода:

  • Низкоуглеродистые стали / Мягкие стали содержат до 0,3% углерода
  • Среднеуглеродистые стали содержат 0.3-0,6% углерода
  • Высокоуглеродистая сталь содержит более 0,6% углерода

Легированные стали

Легированные стали содержат легирующие элементы (например, марганец, кремний, никель, титан, медь, хром и алюминий) в различных пропорциях, чтобы влиять на свойства стали, такие как ее прокаливаемость, коррозионная стойкость, прочность, формуемость, свариваемость или пластичность. Применения легированной стали включают трубопроводы, автозапчасти, трансформаторы, генераторы и электродвигатели.

Нержавеющая сталь

Нержавеющие стали обычно содержат от 10 до 20% хрома в качестве основного легирующего элемента и ценятся за высокую коррозионную стойкость. Сталь, содержащая более 11% хрома, примерно в 200 раз более устойчива к коррозии, чем низкоуглеродистая сталь. Эти стали можно разделить на три группы в зависимости от их кристаллической структуры:

  • Аустенитные стали: аустенитные стали немагнитны и не подвергаются термообработке и обычно содержат 18% хрома, 8% никеля и менее 0%.8% углерода. Аустенитные стали составляют самую большую часть мирового рынка нержавеющей стали и часто используются в пищевом оборудовании, кухонной утвари и трубопроводах.
  • Ферритная сталь: Ферритные стали содержат следовые количества никеля, 12-17% хрома, менее 0,1% углерода, а также другие легирующие элементы, такие как молибден, алюминий или титан. Эти магнитные стали не могут быть упрочнены термической обработкой, но могут быть упрочнены холодной обработкой.
  • Мартенситные: Мартенситные стали содержат 11-17% хрома, менее 0.4% никеля и до 1,2% углерода. Эти магнитные и термообрабатываемые стали используются в ножах, режущих инструментах, а также в стоматологическом и хирургическом оборудовании.

Инструментальная сталь

Инструментальные стали содержат вольфрам, молибден, кобальт и ванадий в различных количествах для повышения термостойкости и долговечности, что делает их идеальными для режущего и сверлильного оборудования.

Стальные изделия также можно разделить по формам и областям применения:

  • Длинные / трубчатые изделия включают стержни и стержни, рельсы, проволоку, уголки, трубы, а также профили и секции.Эти продукты обычно используются в автомобильной и строительной отраслях.
  • Плоские изделия включают пластины, листы, бухты и полосы. Эти материалы в основном используются в автомобильных деталях, бытовой технике, упаковке, судостроении и строительстве.
  • Прочая продукция включает клапаны, фитинги и фланцы и в основном используются в качестве материалов для трубопроводов.

Какие бывают марки стали

Сталь представляет собой комбинацию железа и углерода, но знаете ли вы, что существует более 3500 различных марок стали? Марка стали определяется количеством углерода, другими сплавами, которые она содержит, и способом ее обработки.

Четыре типа стали

Сталь

классифицируется как способ классификации и часто подразделяется на четыре группы: углерод, сплав, нержавеющая сталь и инструмент.

  • Углеродистые стали , помимо углерода и железа, содержат только следовые количества элементов. Эта группа является наиболее распространенной, на ее долю приходится 90% производства стали. Углеродистая сталь делится на три подгруппы в зависимости от количества углерода в металле: низкоуглеродистые стали / мягкие стали (до 0,3% углерода), среднеуглеродистые стали (0.3–0,6% углерода) и высокоуглеродистых сталей (более 0,6% углерода).
  • Легированные стали содержат легирующие элементы, такие как никель, медь, хром и / или алюминий. Эти дополнительные элементы используются для влияния на прочность, пластичность, коррозионную стойкость и обрабатываемость металла.
  • Нержавеющая сталь содержит 10–20% хрома в качестве легирующего элемента и ценится за высокую коррозионную стойкость. Эти стали обычно используются в медицинском оборудовании, трубопроводах, режущих инструментах и ​​оборудовании для пищевой промышленности.
  • Инструментальная сталь является отличным оборудованием для резки и сверления, поскольку она содержит вольфрам, молибден, кобальт и ванадий для повышения термостойкости и долговечности.

Какие марки стали бывают?

Системы классификации стали

позволяют классифицировать сталь на основе всех различных факторов, которые могут влиять на ее свойства и использование.

Например, скорость охлаждения стали может влиять на то, как ее молекулы соединяются вместе, а также на количество времени, в течение которого сталь выдерживается при нескольких критических температурных точках во время процесса охлаждения.На основе этого процесса термообработки две стали с одинаковым содержанием сплава могут иметь разные марки.

  • Система классификации ASTM присваивает каждому металлу буквенный префикс на основе его общей категории («A» - обозначение для материалов из чугуна и стали), а также последовательно присваиваемый номер, который соответствует конкретным свойствам этого металла.
  • В системе оценок SAE для классификации используется четырехзначный номер. Первые две цифры обозначают тип стали и концентрацию легирующих элементов, а последние две цифры указывают концентрацию углерода в металле.

Стандарты классификации стали

широко используются учеными, инженерами, архитекторами и государственными учреждениями для обеспечения качества и стабильности материалов. Эти стандарты обеспечивают общий язык для описания свойств стали с большой определенностью и направляют производителей продукции в отношении надлежащих процедур обработки и нанесения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *