Stal: rodzaje, właściwości, zakres

Stal: rodzaje, właściwości, gatunki, produkcja

Ta informacja jest raczej ważna dla tych, którzy zdecydowali się rozpocząć budowę własnego mieszkania i nie wiedzą, które produkty metalowe nadają się do tych celów. Czym więc jest stal, jakie rodzaje stali istnieją i jakie właściwości ma ten popularny dziś stop, zostanie opisane w magazynie budowlanym samastroyka.ru.

Czym jest stal i jaka jest jej różnica w stosunku do żeliwa

Stop żelazo-węgiel to dobrze znana stal. Zwykle udział węgla w stopie waha się od 0,1 do 2,14%. Wzrost stężenia węgla powoduje kruchość stali. Oprócz głównych składników stop zawiera również niewielkie ilości magnezu, manganu i krzemu, a także szkodliwe zanieczyszczenia siarką i fosforem.

Stal i żeliwo są bardzo podobne pod względem podstawowych właściwości. Mimo to istnieją między nimi znaczne różnice:

• stal jest mocniejszym i twardszym materiałem niż żeliwo;
• żeliwo, pomimo zwodniczej masywności produktów żeliwnych, jest lżejszym materiałem;
• ponieważ stal zawiera znikomy procent węgla, jest łatwiejsza w obsłudze. Odlewanie jest preferowane w przypadku żeliwa;
• produkty żeliwne lepiej zatrzymują ciepło, ponieważ ich przewodność cieplna jest znacznie niższa niż stali;
• Utwardzanie metalu, które zwiększa wytrzymałość materiału, nie jest możliwe w przypadku żeliwa.

Zalety i wady stopów stali

Ponieważ istnieje ogromna liczba marek, a produktów z nich jest jeszcze więcej, nie ma sensu mówić o zaletach i wadach. Ponadto właściwości metalu w dużej mierze zależą od technologii wytwarzania i przetwarzania.

W rezultacie możemy wskazać tylko kilka ogólnych korzystnych cech stali, takich jak:

• siła i twardość;
• lepkość i elastyczność, to znaczy zdolność do nie odkształcania się i wytrzymywania wstrząsów, obciążeń statycznych i dynamicznych;
• dostępność dla różnych metod przetwarzania;
• trwałość i zwiększona odporność na zużycie w porównaniu z innymi metalami;
• dostępność bazy surowcowej, opłacalność technologii produkcji.

Niestety, charakterystyczne stały się pewne wady:

• niestabilność korozji, w tym wysoki poziom korozji elektrochemicznej;
• stal jest metalem ciężkim;
• produkcja wyrobów stalowych odbywa się w kilku etapach, naruszenie technologii na którymkolwiek z nich prowadzi do obniżenia jakości.

Odmiany i klasyfikacje stopów stali

Trudno jest określić ilościowo ilość stopów stali produkowanych i używanych obecnie. Nie jest też łatwo je sklasyfikować, ponieważ ich właściwości zależą od wielu parametrów, takich jak skład, rodzaj i ilość dodatków, metody wytwarzania i przetwarzania, przeznaczenie i wiele innych.

Według jakości zwykle rozróżnia się stal zwykłą, wysokiej jakości, wysokiej jakości i bardzo wysokiej jakości. Głównym kryterium określającym jakość stopu jest udział szkodliwych zanieczyszczeń. W przypadku stali zwykłych charakterystyczne są wyższe wartości udziału zanieczyszczeń niż w przypadku stopów szczególnie wysokiej jakości.

Skład chemiczny stali . Produkcja stopów z żelaza opiera się na jego zdolności do tworzenia różnych faz strukturalnych w różnych temperaturach, tak zwanym polimorfizmie. Dzięki tej zdolności zanieczyszczenia rozpuszczają się w stopach żelaza o różnym składzie. Zwyczajowo dzieli się stopy stali na węglowe i stopowe .

Stal z definicji jest stopem żelaza z węglem, którego stężenie decyduje o jej właściwościach: twardości, wytrzymałości, ciągliwości, wiązkości. Praktycznie nie ma dodatkowych dodatków w składzie stali węglowej.

Zanieczyszczenia zasadowe – mangan, magnez i krzem – są zawarte w minimalnych ilościach i nie pogarszają jego właściwości i walorów. Krzem i mangan działają odtleniająco na stop, zwiększają elastyczność, odporność na zużycie i ciepło. Ale w przypadku wzrostu udziału są to pierwiastki stopowe. Stale o dużej zawartości manganu tracą swoje właściwości magnetyczne.

Zanieczyszczenia siarką i fosforem są znacznie bardziej szkodliwe dla obu rodzajów stali. Siarka w połączeniu z żelazem przyczynia się do wzrostu kruchości podczas obróbki w wysokich temperaturach (walcowanie, kucie), wzrostu zmęczenia i spadku odporności na korozję.

Fosfor, zwłaszcza z dużą zawartością węgla w stopie, zwiększa jego kruchość w normalnych warunkach temperaturowych. Ponadto istnieje cała grupa ukrytych szkodliwych zanieczyszczeń, których nie można usunąć podczas topienia. Te niemetaliczne wtrącenia w postaci azotu, wodoru i tlenu po obróbce na gorąco powodują, że metal się rozluźnia.

Rodzaje stali węglowej

Stale węglowe dzielą się na typy, które charakteryzują się proporcją zawartości węgla:

• stopy wysokowęglowe obejmują stopy z udziałem powyżej 0,6%;
• w stopach średniowęglowych stężenie węgla mieści się w zakresie od 0,25 do 0,6%;
• dopuszczalne wartości typowe dla stali niskowęglowych – nie więcej niż 0,25%.

Stale stopowe dzieli się na:

– niskostopowe z zawartością dodatków stopowych nieprzekraczającą 2,5%;

– średniostopowe, z udziałem dodatkowych pierwiastków do 10%;

– wysokostopowe, w których udział składników stopowych przekracza 10%.

Stale stopowe charakteryzują się niskim stężeniem węgla i obecnością różnych dodatków stopowych.

Zgodnie z przeznaczeniem stale dzieli się na grupy: konstrukcyjne, narzędziowe i specjalne.

Każda grupa jest podzielona na podgrupy i typy, które określają właściwości, cechy i zastosowania stopów.

Stale konstrukcyjne obejmują:

1. Konstrukcja, ich główną cechą jest dobra spawalność, są to stopy niskostopowe o normalnej jakości.
2. Do tłoczenia na zimno stosuje się wyroby walcowane ze stopów niskowęglowych o normalnej jakości.
3. Cementowane, stosowane do produkcji części o ścieraniu powierzchniowym.
4. Wysoka wytrzymałość charakteryzuje się podwójnym progiem wytrzymałości w stosunku do innych typów konstrukcji.
5. Stale sprężynowe z dodatkiem wanadu, bromu, krzemu, chromu i manganu są przeznaczone do długotrwałej sprężystości.
6. Stale łożyskowe z dużą zawartością węgla i dodatku chromu, które charakteryzują się wyjątkową odpornością na ścieranie, wytrzymałością i wytrzymałością.
7. Automaty zawierają domieszki siarki, ołowiu, telluru i selenu, które ułatwiają obróbkę metalu obrabiarkami – automatami, na których odbywa się produkcja detali masowych
8. Nierdzewne obejmują stopy o dużej zawartości chromu i niklu. Stężenie węgla w takich stopach jest minimalne.

Rodzaje stali narzędziowych

Stal do celów instrumentalnych Mam kilka odmian:

• Stosowane w produkcji narzędzi skrawających obejmują niektóre rodzaje stali węglowej, stali stopowej i stali szybkotnącej.
• Przyrządy pomiarowe wykonane są z odpowiednio twardych stopów o odporności na ścieranie i możliwości zachowania stałych wymiarów, najczęściej używa się do tego stali hartowanej i nawęglanej.
• Stal kuta charakteryzuje się twardością, żaroodpornością i hartownością. Ten typ jest podzielony na podgatunki, które obejmują stopy rolkowe i stale do obróbki w różnych temperaturach.

Do specjalnych zastosowań z wciągnikami należą stale, które są używane w określonych obszarach produkcyjnych:

• stal elektryczna – z nich produkowane są druty magnetyczne;
• superinvary – używane do produkcji precyzyjnych instrumentów;
• żaroodporne – działają w temperaturach powyżej 900 ° C;
• żaroodporne – mogą pracować w wysokich temperaturach w warunkach obciążenia.

Stalowa konstrukcja

Stężenie węgla w stopie decyduje nie tylko o właściwościach metalu, ale także o jego budowie wewnętrznej. Na przykład stopy niskowęglowe i średniowęglowe mają strukturę składającą się z ferrytu i perlitu. Wraz ze wzrostem udziału węgla rozpoczyna się tworzenie wtórnego cementytu. Stal stopowa zmienia również strukturę stopu.

Konstrukcja stali może być:

• perlit – o niskiej zawartości dodatków stopowych;
• martenzytyczne – stale o obniżonej krytycznej szybkości hartowania i średnim poziomie zanieczyszczeń stopowych;
• austenityczne – stopy wysokostopowe stosowane w środowiskach agresywnych.

Stale wyżarzone dzielimy na:

• stal podeutektoidalna o zawartości węgla poniżej 0,8%;
• stal nadutektoidalna, składająca się z perlitu i cementytu, jest stosowana jako stal narzędziowa;
• węglik (ledeburyt) – obejmuje stale szybkotnące;
• ferrytyczna – stal wysokostopowa o niskiej zawartości węgla.

Metody wytwarzania stali i technologia

Struktura tego stopu, jego skład i właściwości zależą od technologii produkcji stali. Stale konwencjonalne są produkowane w piecach lub konwertorach z paleniskiem otwartym. Z reguły są nasycone znaczną ilością zanieczyszczeń niemetalicznych.

Wysokiej jakości stopy są wytwarzane przy użyciu pieców elektrycznych. W procesie przetopu elektrożużlowego powstają wysokiej jakości stale stopowe zawierające minimalną ilość szkodliwych zanieczyszczeń.

W produkcji stali stosuje się proces odtleniania w celu usunięcia tlenu ze struktury stopu. Ilość usuwanego tlenu zależy od tego, jakie stale otrzymujemy: nisko utlenione, całkowicie odtlenione lub częściowo utlenione. Są klasyfikowane jako bulgoczące, spokojne i częściowo spokojne.

Gatunki stali

Pomimo tego, że stal jest jednoznacznie uznawana za najbardziej pożądany stop żelaza, ujednolicony system oznaczania jej rodzajów nie został jeszcze opracowany. Znakowanie alfanumeryczne jest najprostsze i najbardziej popularne.

Wysokogatunkowe stale węglowe oznaczane są literą „U” oraz dwucyfrową wartością liczbową (w setnych procentach) poziomu węgla w ich składzie (U11). W gatunku zwykłych stali węglowych litera jest po której następuje liczba wskazująca ilość węgla w dziesiątych częściach% – U8.

Litery są również używane do znakowania stali stopowych. Wskazują główny pierwiastek używany do stopowania. Poniższy rysunek przedstawia stężenie tego pierwiastka w składzie stali. Litera jest poprzedzona liczbą odpowiadającą procentowej zawartości węgla w metalu w setnych procentach.

Na przykład litera „A” na końcu gatunku wysokiej jakości stopu wskazuje na jego jakość. Ta sama litera pośrodku znaku informuje o głównym pierwiastku stopowym, w tym przypadku jest to azot. Litera na początku marki wskazuje, że jest to stal automatyczna.

Litera „Ш” na końcu oznaczenia, przeliterowana myślnikiem, wskazuje, że jest to specjalny stop wysokiej jakości. Stale wysokiej jakości, nie mają w oznaczeniu liter „A” i „W”. Ponadto istnieją dodatkowe oznaczenia wskazujące na szczególne właściwości stali. Na przykład stopy magnetyczne są oznaczone literą „E”, a elektryczne – „E”.

Oznakowanie alfanumeryczne jest prawdopodobnie jednym z najprostszych i najbardziej zrozumiałych dla konsumenta. Inne, bardziej złożone, są dostępne tylko dla specjalistów.