Что такое сталь?

04 Фев. 2021

Сталь – это немного историческое понятие, которое может сбивать с толку. До начала 20 века, когда выплавляли сталь, понятие это было довольно простое и разборчивое. Сегодня сталь – это несколько сотен различных сплавов железа с другими элементами, которые различаются по составу, свойствам и применению. В определении стали говорится, что это сплав железа с углеродом (до 2,11%) и другими легирующими добавками, полученный в процессах производства стали из жидкого состояния, предназначенный для полуфабрикатов, пластмасс и продуктов термической обработки. Наиболее часто используемые легирующие элементы: марганец, кремний, хром, никель, вольфрам, молибден, ванадий. Очень часто используемые: алюминий, кобальт, медь, титан и ниобий, его также добавляют в качестве легирующих элементов в сталь.

Помимо стали, мы также можем выделить два других сплава железа с углеродом, которые также являются популярными конструкционными материалами, это стальное литье и чугун.

Литая сталь

Литая сталь – это литейный сплав железа с углеродом (до 2,11%) и другими элементами, не подвергающийся пластической обработке. Литая сталь отличается крупнозернистой структурой, которую невозможно изменить пластической обработкой. Эта структура является основным виновником несколько худших свойств литой стали, чем сталь того же химического состава. Литая сталь в основном используется для отливки деталей машин, подверженных значительным динамическим нагрузкам.

Чугун

Чугун – это литейный сплав железа с углеродом, марганцем, кремнием, серой и фосфором, содержащий от 2,11% до 4,3% углерода в виде цементита или графита. Благодаря технологии плавки, литья, химическому составу или термообработке мы можем получить чугун с различными функциональными свойствами. Различают чугун: белый, серый, ковкий и ковкий. Применяется для арматуры, элементов машин и канализационных камер. Раньше из него также делали ванны, канализационные трубы и радиаторы.

Разрушение стали

По структуре и содержанию углерода мы постоянно делимся на:

• доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,77%,
• эвтектоидные стали с содержанием углерода 0,77%,
• сверхутектоидные стали, содержащие от 0,7% до 2,11% углерода.

Однако, из практических соображений, наиболее распространенное разделение стали основано на ее химическом составе:

• нелегированные стали,
• коррозионностойкие стали ,
• прочие легированные стали.

Нелегированная сталь

Нелегированные углеродистые стали делятся на качественные и специальные. Для нелегированных качественных сталей установлены требования к таким свойствам, как пластичность, регулируемый размер зерна или пластические рабочие свойства.

Нелегированные специальные стали характеризуются более высокой степенью металлургической чистоты и соответствуют, по крайней мере, одному из следующих требований, в том числе: прокаливаемость, ударная вязкость, низкий уровень неметаллических включений, максимальное содержание фосфора и серы до 0,02%.

Легированная сталь

По качеству, свойствам и применению легированная сталь делится на два класса:

1. Качественные легированные стали. Они классифицируются так же, как и нелегированные качественные стали. К качественным легированным сталям относятся:

• конструкционные, свариваемые, мелкозернистые стали, предназначенные для производства трубопроводов, работающих под давлением,
• электротехнические стали, содержащие в качестве легирующих элементов только кремний или кремний и алюминий,
• легированные стали для производства рельсов, шпунтовых свай и профилей горных опор,
• легированные стали, предназначенные для производства горячекатаного или холоднокатаного плоского проката для дальнейшей холодной обработки пластмасс,
• легированные стали, в которых единственным легирующим элементом является медь

2. Специальные легированные стали, в которых различные технологические и функциональные свойства достигаются за счет регулирования химического состава и точного проектирования производственного процесса. К ним относятся все марки настилов, не входящие в класс коррозионно-стойких и легированных качественных сталей.

Мы делим специальные легированные стали на:

• машинные стали,
• стали для оборудования, работающего под давлением,
• строительные стали,
• быстрорежущие стали ,
• легированные инструментальные стали ,
• стали для подшипников качения,
• стали с особыми физическими свойствами.

По общему содержанию легирующих элементов легированные стали можно разделить на:

• низколегированные, в которых концентрация одного элемента, кроме углерода, не превышает 2%, а сумма элементов в сумме не превышает 3,5%,
• среднелегированные, в которых концентрация одного элемента помимо углерода превышает 2%, но не превышает 8%, а сумма элементов в целом не превышает 12%,
• высоколегированные, в которых концентрация одного элемента, кроме углерода, превышает 8%, а сумма элементов в сумме не превышает 55%,

Казалось бы, сталь, которая практически известна тысячи лет, не может нас ничем удивить, что о ней уже все сказано, что ее следует заменить другим типом материала с лучшими физическими и структурными свойствами. Однако, похоже, что сталь будет незаменимым материалом на многие десятилетия, если не сотни лет. Возможности создания легированных сталей с разными свойствами практически безграничны. Существуют тысячи различных марок стали, и исследования новых продолжаются. Кроме того, сталь имеет очень важное преимущество по сравнению с другими материалами, так как ее очень легко перерабатывать. Благодаря этому мы даем ему «вторую жизнь», что в эпоху такого важного вопроса, как охрана окружающей среды, приобретает огромное значение.