Условные обозначения химических элементов:
хром ( Cr ) — Х никель ( Ni ) — Н молибден ( Mo ) — М титан ( Ti ) — Т медь ( Cu ) — Д ванадий ( V ) — Ф вольфрам ( W ) — В | азот ( N ) — А алюминий ( Аl ) — Ю бериллий ( Be ) — Л бор ( B ) — Р висмут ( Вi ) — Ви галлий ( Ga ) — Гл | иридий ( Ir ) — И кадмий ( Cd ) — Кд кобальт ( Co ) — К кремний ( Si ) — C магний ( Mg ) — Ш марганец ( Mn ) — Г | свинец ( Pb ) — АС ниобий ( Nb) — Б селен ( Se ) — Е углерод ( C ) — У фосфор ( P ) — П цирконий ( Zr ) — Ц |
ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА
Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.
Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)
Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.
Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).
Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.
ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ
Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.
Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.
Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.
Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.
Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.
Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.
Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах .
Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.
Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.
Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.
Церий — повышает прочность и особенно пластичность.
Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.
Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.
Углерод - неотъемлемая часть любой стали, так как сталь это сплав углерода с железом. Процентное содержание углерода определяет механические свойства стали. С увеличением содержания углерода в составе стали, твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость и свариваемость ухудшается.
Кремний - незначительное его содержание в составе стали особого влияния на ее свойства не оказывает. При повышении содержания кремния значительно улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость к окислению при высоких температурах.
Марганец - в углеродистой стали содержится в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства не оказывает. Однако он образует с железом твердое соединение повышающее твердость и прочность стали, несколько уменьшая ее пластичность. Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. Сталь в состав которой входит большое количество марганца приобретает существенную твердость и сопротивление износу.
Сера - является вредной примесью в составе стали, где она находится преимущественно в виде FeS. Это соединение придает стали хрупкость при высоких температурах - красноломкость. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.
В углеродистой стали допустимое содержание серы - не более 0,07%.
Фосфор - также является вредной примесью в составе стали. Он образует с железом соединение Fe3P. Кристаллы этого соединения очень хрупки, вследствие чего сталь приобретает высокую хрупкость в холодном состоянии - хладноломкость. Отрицательное влияние фосфора наибольшим образом сказывается при высоком содержании углерода.
Легирующие компоненты в составе стали и их влияние на свойства:
Алюминий - сталь, состав которой дополнен этим элементом, приобретает повышенную жаростойкость и окалиностойкость.
Кремний - увеличивает упругость, кислостойкость, окалиностойкость стали.
Марганец - увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок при этом не уменьшает пластичности.
Медь - улучшает коррозионностойкие свойства стали.
Хром - повышает твердость и прочность стали, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионностойкость. Содержание больших количеств хрома в составе стали придает ей нержавеющие свойства.
Никель - также как и хром придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность.
Вольфрам - входя в состав стали, образует очень твердые химические соединения - карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует расширению стали при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске.
Ванадий - повышает твердость и прочность стали, увеличивает плотность стали. Ванадий является хорошим раскислителем.
Кобальт - повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает стойкость против ударных нагрузок.
Молибден - увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, улучшает антикоррозионные свойства стали и сопротивление окислению при высоких температурах.
Титан - повышает прочность и плотность стали, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и увеличивает коррозионностойкость.
На нашей металлобазе Вы можете купить самые разнообразные виды металлопроката по оптовым ценам: арматуру, катанку, круг, листы г/к, листы х/к, листы рифленые, листы оцинкованные (оцинковка), листы с полимерным покрытием (полимер), проволоку Вр, проволоку ОК, проволоку оцинкованную, проволоку колючую, гвозди, канаты, метизы, угловой прокат, швеллер, двутавры, электроды, трубы профильные квадратные, трубы профильные прямоугольные, трубы круглые водогазопроводные и др.
www.pm.kg
Стали являются наиболее распространёнными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.
Достоинством является возможность получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.
Влияние углерода и примесей на свойства сталей
Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.
Влияние углерода.
Влияние углерода на свойства сталей показано на рис. 10.1
Рис.10.1. Влияние углерода на свойства сталей
С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности , а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.
Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.
Повышаются электросопротивление и коэрцитивная сила, снижаются магнитная проницаемость и плотность магнитной индукции.
Углерод оказывает влияние и на технологические свойства. Повышение содержания углерода ухудшает литейные свойства стали (используются стали с содержанием углерода до 0,4 %), обрабатываемость давлением и резанием, свариваемость. Следует учитывать, что стали с низким содержанием углерода также плохо обрабатываются резанием.
Влияние примесей.
В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор.
Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями.
Содержание марганца не превышает 0,5…0,8 %. Марганец повышает прочность, не снижая пластичности, и резко снижает красноломкость стали, вызванную влиянием серы. Он способствует уменьшению содержания сульфида железа FeS, так как образует с серой соединение сульфид марганца MnS . Частицы сульфида марганца располагаются в виде отдельных включений, которые деформируются и оказываются вытянутыми вдоль направления прокатки.
Содержание кремния не превышает 0,35…0,4 %. Кремний, дегазируя металл, повышает плотность слитка. Кремний растворяется в феррите и повышает прочность стали, особенно повышается предел текучести, . Но наблюдается некоторое снижение пластичности, что снижает способность стали к вытяжке
Содержание фосфора в стали 0,025…0,045 %. Фосфор, растворяясь в феррите, искажает кристаллическую решетку и увеличивает предел прочности и предел текучести , но снижает пластичность и вязкость.
Располагаясь вблизи зёрен, увеличивает температуру перехода в хрупкое состояние, вызывает хладоломкость, уменьшает работу распространения трещин, Повышение содержания фосфора на каждую 0,01 % повышает порог хладоломкости на 20…25ºС.
Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость.
Для некоторых сталей возможно увеличение содержания фосфора до 0,10…0,15 %, для улучшения обрабатываемости резанием.
Сера уменьшает пластичность, ухудшает свариваемость и коррозионную стойкость.
Содержание серы в сталях составляет 0,025…0,06 %. Сера – вредная примесь, попадает в сталь из чугуна. При взаимодействии с железом образует химическое соединение – сульфид серы FeS, которое, в свою очередь, образует с железом легкоплавкую эвтектику с температурой плавления 988ºС. При нагреве под прокатку или ковку эвтектика плавится, нарушаются связи между зёрнами. При деформации в местах расположения эвтектики возникают надрывы и трещины, заготовка разрушается – явление красноломкости.
Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах
Сера снижает механические свойства, особенно ударную вязкость аи пластичность (и ), а также предел выносливости. Она ухудшают свариваемость и коррозионную стойкость.
2. Скрытые примеси — газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке.
Азот и кислород находятся в стали в виде хрупких неметаллических включений: окислов (FeO, SiO2 , Al2O3)нитридов (Fe 2N), в виде твердого раствора или в свободном состоянии, располагаясь в дефектах (раковинах, трещинах).
Примеси внедрения (азот N, кислород О) повышают порог хладоломкости и снижают сопротивление хрупкому разрушению. Неметаллические включения (окислы, нитриды), являясь концентраторами напряжений, могут значительно понизить предел выносливости и вязкость.
Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов.
Флокены – тонкие трещины овальной или округлой формы, имеющие в изломе вид пятен – хлопьев серебристого цвета.
Металл с флокенами нельзя использовать в промышленности, при сварке образуются холодные трещины в наплавленном и основном металле.
Если водород находится в поверхностном слое, то он удаляется в результате нагрева при 150…180, лучше в вакууме мм рт. ст.
Для удаления скрытых примесей используют вакуумирование.
3. Специальные примеси, которые специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали — легированные сталями.
Назначение легирующих элементов.
Основным легирующим элементом является хром (0,8…1,2)%. Он повышает прокаливаемость, способствует получению высокой и равномерной твердости стали. Порог хладоломкости хромистых сталей - (0…-100) ºС.
Дополнительные легирующие элементы.
Бор - 0.003%. Увеличивает прокаливаемость, а также повышает порог хладоломкости (+20…-60) ºС.
Марганец – увеличивает прокаливаемость, однако содействует росту зерна и повышает порог хладоломкости до (+40…-60) ºС.
Титан (~0,1%) вводят для измельчения зерна в хромомарганцевой стали.
Введение молибдена (0,15…0,46%) в хромистые стали увеличивает прокаливаемость, снихает порог хладоломкости до –20…-120 ºС. Молибден увеличивает статическую, динамическую и усталостную прочность стали, устраняет склонность к внутреннему окислению. Кроме того, молибден снижает склонность к отпускной хрупкости сталей, содержащих никель.
Ванадий в количестве (0.1…0.3) % в хромистых сталях измельчает зерно и повышает прочность и вязкость.
Введение в хромистые стали никеля, значительно повышает прочность и прокаливаемость, понижает порог хладоломкости, но при этом повышает склонность к отпускной хрупкости (этот недостаток компенсируется введением в сталь молибдена). Хромоникелевые стали, обладают наилучшим комплексом свойств. Однако никель является дефицитным, и применение таких сталей ограничено.
Значительное количество никеля можно заменить медью, это не приводит к снижению вязкости.
При легировании хромомарганцевых сталей кремнием получают, стали – хромансиль (20ХГС, 30ХГСА). Стали обладают хорошим сочетанием прочности и вязкости, хорошо свариваются, штампуются и обрабатываются резанием.Кремний повышает ударную вязкость и температурный запас вязкости.
Добавка свинца, кальция способствует улучшению обрабатываемость резанием. Применение упрочнения термической обработки улучшает комплекс механических свойств.
Распределение легирующих элементов в стали.
Легирующие элементы растворяются в основных фазах железоуглеродистых сплавов ( феррит, аустенит, цементит), или образуют специальные карбиды.
Растворение легирующих элементов происходит в результате замещения атомов железа атомами этих элементов. Эти атомы создают в решетке напряжения, которые вызывают изменение ее периода.
Изменение размеров решётки вызывает изменение свойств феррита – прочность повышается, пластичность уменьшается. Хром, молибден и вольфрам упрочняют меньше, чем никель, кремний и марганец. Молибден и вольфрам, а твкже кремний и марганец в определенных количествах, снижают вязкость.
В сталях карбиды образуются металлами, расположенными в таблице Менделеева левее железа (хром, ванадий, титан), которые имеют менее достроенную d–электронную полосу.
В процессе карбидообразования углерод отдаёт свои валентные электроны на заполнение d электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обусловливающую металлические свойства карбидов.
При соотношении атомных радиусов углерода и металла более 0,59 образуются типичные химические соединения: Fe3C, Mn3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.
При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59 образуются фазы внедрения: Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – которые имеют простую кристаллическую решетку и трудно растворяются в аустените.
Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.
4. Случайные примеси.
Классификация и маркировка сталей
Классификация сталей
Стали классифицируются по множеству признаков.
а) низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;
б) среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
в) высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %
а) углеродистые стали обыкновенного качества:
б) качественные стали;
в) высококачественные стали.
а) в мартеновских печах;
б) в кислородных конверторах;
в) в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.
а) конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;
б) инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;
в) специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.
Маркировка сталей
Принято буквенно-цифровое обозначение сталей
Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).
Стали содержат повышенное количество серы и фосфора
Маркируются: Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.
Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 — это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существуют три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.
Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп — кипящая, пс — полуспокойная, сп — спокойная.
Качественные углеродистые стали
Качественные стали поставляют с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности в основном спокойная.
Конструкционные качественные углеродистые стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.
Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.
Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.
Инструментальные качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом , указывающим содержание углерода в десятых долях процента.
Сталь У8, сталь У13.
Содержание углерода соответственно 0,8 % и 1,3 %
Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А для обозначения высокого качества стали.
Сталь У10А.
Качественные и высококачественные легированные стали
Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.
Обозначения легирующих элементов:
Х – хром, Н – никель, М – молибден, В – вольфрам, К – кобальт, Т – титан, А – азот ( указывается в середине марки), Г – марганец, Д – медь, Ф – ванадий, С – кремний, П – фосфор, Р – бор, Б – ниобий, Ц – цирконий, Ю – алюминий.
Легированные конструкционные стали
Сталь 15Х25Н19ВС2
В начале марки указывается двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах,
Если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.
В указанной марке стали содержится 0,15 % углерода, 35% хрома, 19 % никеля, до 1,5% вольфрама, до 2 % кремния.
Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки указывается символ А.
Легированные инструментальные стали
Сталь 9ХС, сталь ХВГ.
В начале марки указывается однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,
Далее перечисляются легирующие элементы с указанием их содержания.
Все легированные инструментальные стали – высококачественные.
Некоторые стали имеют нестандартные обозначения.
Быстрорежущие инструментальные стали
Сталь Р18
Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость). Содержание углерода более 1%. Число показывает содержание основного легирующего элемента – вольфрама .
В указанной стали содержание вольфрама – 18 %.
Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.
Шарикоподшипниковые стали
Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС
Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента, в указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 %. Также указываются входящие с состав стали легирующие элементы. Содержание углерода более 1 %.
По структуре углеродистые стали подразделяются на: доэвтектоидные, эвтектоидную и заэвтектоидные.
Эвтектоидная сталь содержит 0,8 % С и имеет перлитную структуру (рис. 2, б). Перлит – эвтектоидная смесь феррита и цементита. Перлит любой углеродистой стали содержит 0,8 % С. Строение перлита таково, что дисперсные частицы цементита равномерно расположены в ферритной основе. В литой, горячекатаной и кованой стали присутствует пластинчатый перлит, состоящий из пластинок феррита и цементита. В отожженной стали присутствует зернистый перлит, где цементит находится в форме зернышек. На рис. 2, б схематически изображено пластинчатое строение перлита, в котором темные полосы представляют тени на светлом фоне феррита от выступающих после травления шлифа цементитных частиц. При микроскопическом исследовании для случая большой степени дисперсности цементитных частиц или малых увеличений микроскопа двухфазное строение перлита может не выявляться. В таких случаях перлит выявляется и виде сплошного темного фона.
Рис. 2. Микроструктура углеродистых сталей: а) доэвтектоидной; б) эвтектоидной; в) эаэвтектоидной (слева – схематическое изображение)Доэвтектоидные стали содержат от 0,02 до 0,8 % С и имеют феррито-перлитную структуру (рис. 2, а). Здесь светлые зерна – это феррит, а темные участки представляют собой перлит, являющийся двухфазной структурной составляющей, состоящей из пластинок феррита и цементита.
Количественное соотношение этих структурных составляющих зависит от массовой доли углерода в стали. Поскольку феррит содержит очень мало углерода (менее 0,006 %), то основным носителем углерода в доэвтектоидной стали является перлит, характеризующийся постоянной массовой долей углерода (0,8 %). Поэтому с увеличением в стали массовой доли углерода доля перлита в структуре увеличивается, а феррита соответственно уменьшается. Изменение структуры влечет за собой изменения механических свойств. Направление этих изменений можно определить на основе сопоставления свойств структурных составляющих. Перлит содержит 88 % ферритной фазы и 12 % цементитной и поэтому, по сравнению с ферритной структурной составляющей, обладает большей твердостью и прочностью. Следовательно, с увеличением массовой доли углерода в доэвтектоидной стали увеличивается доля перлита в ее структуре, что приводит к увеличению твердости и прочности и уменьшению пластичности и ударной вязкости.
Заэвтектоидные стали содержат углерода от 0,8 до 2,14 % и имеют структуру, которая состоит из перлита и цементита (рис. 2, в).
Структурно-свободный цементит (цементит вторичный) в объеме медленно охлажденной стали располагается вокруг перлитных зерен и металлографически это проявляется в виде цементитной сетки. Такое расположение вторичного цементита способствует повышению хрупкости и снижению вследствие этого, прочности. Поэтому от цементитной сетки избавляются путем отжига на зернистый перлит, добиваясь более равномерного распределения зерен цементита в стали.
Начало страницыС увеличением содержания углерода в структуре стали увеличивается содержание цементита. При содержании до 0,8% с сталь изготавливается из феррита и в дополнение к перлиту и при содержании более 0,8% С
в конструкции стали перлит является структурно свободным вторичным веществом. Людмила Фирмаль
Феррит обладает низкой прочностью, но относительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но он хрупкий. Таким образом, по мере увеличения содержания углерода твердость и прочность стали возрастают, вязкость и пластичность стали уменьшаются(рис. 7.1).
Увеличение прочности происходит при содержании стали до 0,8-1,0% С при увеличении содержания углерода более 1,0%, причем не только пластичность, но и прочность стали снижается. Это происходит потому, что вокруг зерен перлита образуется сеть хрупкого цементита, которая легко разрушается в момент загрузки.
Углерод оказывает большое влияние на технические характеристики стали: свариваемость, обрабатываемость за счет давления и резки. При увеличении содержания углерода снижается свариваемость, при высоких температурах снижается способность к деформации, особенно в холодных условиях.
Среднеуглеродистая сталь, содержащая 0,3-0,4%C, лучше всего обрабатывается резанием. Людмила Фирмаль
Низкоуглеродистая сталь дает низкое качество поверхности и трудно вырваться стружки во время обработки. Высокоуглеродистая сталь повышает твердость и сокращает срок службы инструмента.
Смотрите также:
Учебник по материаловедению
Маркировка сталей
Сочетания букв и цифр дают характеристику легированной стали. Если впереди марки стоят две цифры, они указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Одна цифра впереди марки указывает среднее содержание углерода в десятых долях процента. Если впереди марки нет цифры, это значит, что углерода в ней либо 1%, либо выше 1%. Цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание данного элемента в процентах, если за буквой отсутствует цифра – значит содержание данного элемента около 1% (не более 1,5%). Буква А в конце марки, как и в углеродистой, так и в легированной стали, обозначает высококачественную сталь, т.е. сталь, содержащую меньше серы и фосфора.
Указанная система маркировки охватывает большинство существующих легированных сталей. Исключение составляют отдельные группы сталей, которые дополнительно обозначаются определенной буквой: Р – быстрорежущие, Е – магнитные, Ш – шарикоподшипниковые, Э – электротехнические.
Пример расшифровки марки стали
Условные обозначения химических элементов:
азот ( N ) - А
алюминий ( Аl ) - Ю
бериллий ( Be ) - Л
бор ( B ) - Р
ванадий ( V ) - Ф
висмут ( Вi ) - Ви
вольфрам ( W ) - В
галлий ( Ga ) - Гл
иридий ( Ir ) - И
кадмий ( Cd ) - Кд
кобальт ( Co ) - К
кремний ( Si ) - C
магний ( Mg ) - Ш
марганец ( Mn ) - Г
свинец ( Pb ) - АС
медь ( Cu ) - Д
молибден ( Mo ) - М
никель ( Ni ) - Н
ниобий ( Nb) - Б
селен ( Se ) - Е
титан ( Ti ) - Т
углерод ( C ) - У
фосфор ( P ) - П
хром ( Cr ) - Х
цирконий ( Zr ) - Ц
Влияние примесей на стали и ее свойства
Углерод находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.
Кремний, если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает. При повышении содержания кремния значительно улучшаются упругие свойства, магнитопроницаемость, сопротивление коррозии и стойкость против окисления при высоких температурах.
Марганец, как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. Однако марганец образует с железом твердый раствор и несколько повышает твердость и прочность стали, незначительно уменьшая ее пластичность. Марганец связывает серу в соединение MnS, препятствуя образованию вредного соединения FeS. Кроме того, марганец раскисляет сталь. При высоком содержании марганца сталь приобретает исключительно большую твердость и сопротивление износу.
Сера является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, - свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость.
В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%.
Увеличение хрупкости стали при повышенном содержании серы используется иногда для улучшения обрабатываемости на станках, благодаря чему повышается производительность при обработке.
Фосфор также является вредной примесью. Он образует с железом соединение Fe3P, которое растворяется в железе. Кристаллы этого химического соединения очень хрупки. Обычно они располагаются по границам зерен стали, резко ослабляя связь между ними, вследствие чего сталь приобретает очень высокую хрупкость в холодном состоянии (хладноломкость). Особенно сказывается отрицательное влияние фосфора при высоком содержании углерода. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.
Легирующие элементы и их влияние на свойства стали
Хром – наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.
Никель сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.
Вольфрам образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.
Ванадий повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.
Кремний в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.
Марганец при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.
Кобальт повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Молибден увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.
Титан повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.
Ниобий улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.
Алюминий повышает жаростойкость и окалиностойкость.
Медь увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.
Церий повышает прочность и особенно пластичность.
Цирконий оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.
Лантан, цезий, неодим уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.
Сталь 20 относится к разряду обогащенных углеродом конструкционным сталям высокого уровня качества. На производства поставляется в нескольких вариациях – серебрянка, калиброванная, кованная или горячекатаная. Можно выделить пять типов данной разновидности стали по требованиям к ее механическим свойствам.
Типы стали по требованию к механическим свойствам:
Сталь 20 может быть при необходимости заменена схожими материалами марок 15 и 25.
Для начала процесса ковки достаточно разогреть сталь до +1280 градусов Цельсия, а завершаться процесс должен при температуре -750 градусов Цельсия, при том что охлаждение поковки производится воздушным способом. Сталь марки 20 относится с типу нефлокеночувствительных, а также она не склонна к отпускной способности. Возможность сваривания данного типа стали ничем не ограничена, за исключением тех деталей, которые подвергались химико-термической обработке.
Сталь 20 зачастую используется в процессе производства тех деталей, которые работают со сравнительно небольшим нагружением. Это могут быть оси, пальцы или шестерни, а также и те детали, которые будут подвергаться цементированию для продления срока службы. Помимо всего, такой тип стали может быть использован в процессе изготовления особо тонких деталей, в большинстве своем работающих на истирание. Без термической обработки этот вид стали используется в производстве крюков подъемных кранов, а также прочих деталей, эксплуатация которых производится под некоторым давлением в диапазоне температур от -40 до +450 градусов Цельсия. Химико-термическая обработка наделяет сталь 20 всеми необходимыми свойствами для использования ее в качестве основы для деталей, главной особенностью которых является высокий уровень прочности поверхности.
Состав марки стали 20 очень разнообразен, ведь в нем представлен углерод, марганец, кремний, медь, мышьяк, никель, фосфор и сера. По сути своей данный тип стали представляет собой очень интересную смесь, в составе которой имеется феррит и перлит. В процессе термической обработки структуру материала можно изменить до пакетного мартенсита. Стоит отметить, что данные преобразования структуры приведут к тому, что прочность стали увеличиться, а ее пластичность, наоборот, уменьшиться. Если сталь 20 подвергнуть термической обработке, после этого она может быть использована в процессе изготовления особой продукции метизного типа.
C | Si | Mn | S | P | Ni | Cr | Cu | As | Fe |
0,17 - 0,24 | 0,17 - 0,37 | 0,35 - 0,65 | до 0,04 | до 0,04 | до 0,25 | до 0,25 | до 0,25 | до 0,08 | ~98 |
США | 1020, 1023, 1024, G10200, G10230, h20200, M1020, M1023 |
Германия | 1.0402, 1.0405, 1.1151, C22, C22E, C22R, Ck22, Cm22, Cq22, St35, St45-8 |
Япония | S20C, S20CK, S22C, STB410, STKM12A, STKM12A-S, STKM13B, STKM13B-W |
Франция | 1C22, 2C22, AF42, AF42C20, C20, C22, C22E, C25E, XC15, XC18, XC25 |
Англия | 050A20, 055M15, 070M20, 070M26, 1449-22CS, 1449-22HS, 1C22, 22HS, 430, C22, C22E |
Евросоюз | 1.1151, 2C22, C20E2C, C22, C22E |
Италия | C18, C20, C21, C22, C22E, C22R, C25, C25E |
Бельгия | C25-1, C25-2 |
Испания | 1C22, C22, C25k, F.112, F.1120 |
Китай | 20, 20G, 20R, 20Z |
Швеция | 1450 |
Болгария | 20, C22, C22E |
Венгрия | A45.47, C22E |
Польша | 20, K18 |
Румыния | OLC20, OLC20X |
Чехия | 12022, 12024 |
Австралия | 1020, M1020 |
Швейцария | Ck22 |
Юж.Корея | SM20C, SM20CK, SM22C |
T | E 10- 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
20 | 2,13 | 52 | 7859 | |||
100 | 2,03 | 11,60 | 50.6 | 7834 | 486 | 219 |
200 | 1,99 | 12,60 | 48.6 | 7803 | 498 | 292 |
300 | 1,90 | 13,10 | 46.2 | 7770 | 514 | 381 |
400 | 1,82 | 13,60 | 42.8 | 7736 | 533 | 487 |
500 | 1,72 | 14,10 | 39.1 | 7699 | 555 | 601 |
600 | 1,60 | 14,60 | 35.8 | 7659 | 584 | 758 |
700 | 14,80 | 32 | 7617 | 636 | 925 | |
800 | 12,90 | 7624 | 703 | 1094 | ||
900 | 7600 | 703 | 1135 | |||
1000 | 695 |
Соответствие по ГОСТ | Вид поставки | σВ (МПа) | δ 5 (%) | ψ (%) | HB (не более) |
1050-74 | Сталь калиброванная: | ||||
горячекатаная, кованая и серебрянка 2-й категории после нормализации | 410 | 25 | 55 | ||
5-й категории после нагартовки | 490 | 7 | 40 | ||
5-й категории после отжига или высокого отпуска | 390 | 21 | 50 | ||
10702-78 | Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой: | ||||
после отпуска или отжига | 390-490 | 50 | 163 | ||
после сфероидизирующего отжига | 340-440 | 50 | 163 | ||
нагартованная без термообработки | 490 | 7 | 40 | 207 |
Температурные испытания, °С | σ0,2, МПа | σВ, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, Дж/см2 |
20 | 280 | 430 | 34 | 67 | 218 |
200 | 230 | 405 | 28 | 67 | 186 |
300 | 170 | 415 | 29 | 64 | 188 |
400 | 150 | 340 | 39 | 81 | 100 |
500 | 140 | 245 | 40 | 86 | 88 |
700 | 130 | 39 | 94 | ||
800 | 89 | 51 | 96 | ||
900 | 75 | 55 | 100 | ||
1000 | 47 | 63 | 100 | ||
1100 | 30 | 59 | 100 | ||
1200 | 20 | 64 | 100 |
σ-1, МПа | J-1, МПа | n | δ5, МПа | σ0,2,МПа | Термообработка, состояние стали |
206 | 1Е+7 | 500 | 320 | ||
245 | 520 | 310 | |||
225 | 490 | 280 | |||
205 | 127 | Нормализация 910 С, отпуск 620 С. | |||
193 | 420 | 280 | |||
255 | 451 | Цементация 930 С, закалка 810 С, отпуск 190 С. |
Сечение, мм | σ0,2, МПа | σВ, МПа | δ5, % | y , % | KCU, Дж/м 2 | HB | HRC |
Цементация 920-950 °С, воздух. Закалка 800-820 °С, вода. Отпуск 180-200 °С, воздух. | |||||||
50 | 290-340 | 490-590 | 18 | 45 | 54 | 156 | 55-63 |
Коррозионная стойкость | В среде H2S: скорость общей коррозии ≤ 0,5 мм/год; стойкость к водородному растрескиванию CLR ≤ 3 % CTR ≤ 6 %; стойкость к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением ≥ 75 % от σ0,2. По ТУ 14-3-1971-97 металл труб должен выдерживать испытания на водородное растрескивание по стандарту NACE ТМ 02 84 (испытательная среда NACE TM 01 77). Предельные значения коэффициентов длины (CLR) и толщины трещин (CTR) не должны превышать соответственно 3 и 6%. Металл труб должен выдерживать испытания на стойкость к сульфидному растрескиванию под напряжением. Пороговое напряжение СКРН должно быть не менее 75% (254 МРа) от минимального гарантируемого предела текучести материала. Скорость общей коррозии металла труб не должна превышать 0,5 мм/год. |
Наплавка | Наплавка уплотнительных поверхностей деталей трубопроводной арматуры в соответствии с ОСТ 26-07-2028-81 производится ручной электродуговой наплавкой электродами типа Э-20Х13 с обмазкой УОНИ-13НЖ, НИИ-48, НИИ-48Ж-1 или проволокой СВ-12Х13 или СВ-20Х13. Подготовка поверхности под наплавку производится механической обработкой. Наплавка производится с предварительным и сопутствующим нагревом детали до 400-450 °C не менее чем в 3 слоя толщиной не менее 4 мм без учета припуска на механическую обработку. Термообработка после наплавки производится путем отпуска при 550-600 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=301-350, при 600-650 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=240-300, при 400-450 °C (выдержка 2-5 ч) на твердость НВ=351-400. Температура печи при загрузке деталей для отпуска должна быть не более 300 °C. |
Обрабатываемость резаньем | В горячекатанном состоянии при НВ 126-131 и sВ=450-490 МПа Kn тв.спл.=1,7 Kn б.ст.=1,6. |
Свариваемость | Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки. Способы сварки РДС, АДС под флюсом и газовой защитой, КТС. Для ручной дуговой сварки используются электроды МР-3 или УОНИ13/45А; для автоматической под флюсом - проволока Св-08А, Cв-08ГA или Св-10Г2 с флюсом АН-348А; для сварки в защитных газах Ar и CO2 - сварочная проволока Св-08Г2С. |
Склонность к отпускной хрупкости | Не склонна. |
Температура ковки | Начала - 1280 °C, конца - 750 °C. Охлаждение на воздухе. |
Флокеночувствительность | не чувствительна. |
Соответствие по ГОСТ | Вид поставки | Сечение, мм | KCU при +20 | KCU при -40 | KCU при -60 |
19281-73 | Сортовой и фасонный прокат | от 5 до 10 | 64 | 39 | 34 |
от 10 до 20 вкл. | 59 | 34 | 29 | ||
от 20 до 100 вкл. | 59 | 34 | - |
Температура испытания, °C/s0,2 | |||||||
150 | 200 | 250 | 300 | 320 | 350 | 400 | 450 |
≥215 | ≥210 | ≥196 | ≥180 | ≥160 | ≥137 | ≥127 |
НТД | C | S | P | Mn | Cr | Zn | V | Sn | Si | Sb | Pb | Ni | N | Mo | Fe | Cu | Bi | As | Al |
ТУ 14-1-3987-85 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | - | - | - | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-1-5058-91 | 0,18-0,24 | ≤0,012 | ≤0,020 | 0,35-0,65 | ≤0,15 | ≤0,0040 | ≤0,040 | ≤0,005 | 0,17-0,37 | 0,00015-0,00045 | ≤0,0030 | ≤0,10 | ≤0,010 | - | - | ≤0,10 | 0,0002-0,00045 | ≤0,010 | - |
ГОСТ 11017-80 | 0,17-0,24 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | ≤0,006 | - | - | ≤0,30 | - | ≤0,080 | - |
ГОСТ 19277-73, ГОСТ 21729-76 | 0,17-0,24 | ≤0,035 | ≤0,035 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | - | ≤0,20 | - | - | - |
ТУ 14-1-1529-2003 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | Ост. | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-3Р-251-2007, ТУ 14-3-251-74, ГОСТ 1050-88 | 0,17-0,24 | ≤0,040 | ≤0,035 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | ≤0,006 | - | - | ≤0,30 | - | ≤0,080 | - |
ТУ 14-3-808-78 | 0,17-0,24 | ≤0,040 | ≤0,035 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | ≤0,006 | - | - | ≤0,25 | - | ≤0,080 | 0,02-0,08 |
ТУ 14-3-1971-97 | 0,17-0,21 | ≤0,008 | ≤0,012 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | ≤0,060 | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | - | - | - | ≤0,30 | - | - | 0,02-0,05 |
ТУ 14-3-341-75 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,025 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | - | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-162-14-96 | 0,17-0,22 | ≤0,015 | ≤0,015 | 0,50-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | - | ≤0,25 | - | - | 0,03-0,05 |
ТУ 14-1-5185-93 | 0,18-0,24 | 0,002-0,015 | 0,005-0,015 | 0,35-0,65 | ≤0,15 | 0,0005-0,0040 | 0,002-0,100 | 0,0005-0,0040 | 0,17-0,37 | 0,0005-0,0030 | 0,0003-0,0040 | ≤0,15 | 0,002-0,012 | - | - | ≤0,15 | 0,0001-0,0030 | ≤0,010 | 0,002-0,009 |
ТУ 08.002.0501.5348-92 | 0,17-0,24 | ≤0,020 | ≤0,035 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | - | - | - | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-159-1128-2008 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | ≤0,006 | - | - | ≤0,30 | - | ≤0,080 | - |
ТУ 14-161-148-94 | 0,17-0,24 | ≤0,013 | ≤0,018 | 0,35-0,65 | - | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | - | ≤0,25 | - | - | - |
TУ 1317-006.1-593377520-2003 | 0,17-0,24 | ≤0,015 | ≤0,017 | 0,35-0,65 | ≤0,40 | - | ≤0,050 | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | ≤0,008 | - | - | ≤0,25 | - | - | 0,02-0,05 |
ТУ 1301-039-00212179-2010 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | ≤0,15 | - | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-3Р-55-2001, ТУ 14-3-460-2003 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,25 | - | - | - | ≤0,30 | - | - | - |
ТУ 14-3Р-1128-2007 | 0,17-0,24 | ≤0,025 | ≤0,030 | 0,35-0,65 | ≤0,25 | - | - | - | 0,17-0,37 | - | - | ≤0,30 | ≤0,008 | - | - | ≤0,30 | - | - | - |
Механические свойства:
Физические свойства:
На свойства стали в первую очередь влияет ее химический состав. Например, углерод оказывает наибольшее влияние на свойства нелегированных сталей и определяет механические свойства стали. Остальные элементы, входящие в состав этих сталей, чаще всего представляют собой элементы металлургической обработки или также являются примесями.
Предел доли данного элемента в составе стали определяет, является ли она легированной или нелегированной сталью.
Легированные стали — это стали, которые преднамеренно содержат легирующие элементы, придающие этим сталям определенные свойства.
Хотите узнать больше о сварке конкретной стали?
Может быть, вы хотите, чтобы мы подобрали для вас комплексное решение?
Свяжитесь с нами, используя форму ниже.
Влияние легирующих элементов на свойства стали
Уголь (К)
стальной компонент, определяющий механические свойства. По мере увеличения содержания углерода предел прочности при растяжении, предел текучести и твердость увеличиваются, ударная вязкость, удлинение и сужение уменьшаются. Более высокое содержание углерода ухудшает свариваемость, но улучшает прокаливаемость.
В инструментальных сталях, и особенно в быстрорежущих сталях, содержание углерода должно быть выше 1%, потому что только тогда можно будет правильно использовать другие легирующие добавки (ванадий, вольфрам, кобальт).
В нержавеющих и кислотостойких сталях наличие углерода выше 0,03% делает эти стали восприимчивыми к межкристаллитной коррозии.
Хром (Cr)
в низколегированных и малоуглеродистых сталях увеличивает прочность и твердость и повышает ударную вязкость. Это важная добавка к стали для термического улучшения и инструментальной стали, где она увеличивает прокаливаемость, глубину закалки и приводит к высокой твердости. Благодаря мягкой закалке инструменты не деформируются, менее склонны к растрескиванию и более устойчивы к истиранию.
Никель (Ni)
из всех добавок сплава наиболее благоприятно влияет на одновременное повышение прочности и твердости при сохранении высокой ударной вязкости. Не образует карбидов. Значительно снижает температуру порога хрупкости стали. Он влияет на хорошую прокаливаемость стали, особенно в присутствии хрома и молибдена.
В инструментальных сталях для горячей обработки никель повышает пластичность и прокаливаемость. В сталях с содержанием 3 - 9 % никель обеспечивает высокую ударную вязкость и хорошие пластические свойства даже при очень низких температурах.
Как аустенитообразующий элемент никель широко применяется в производстве коррозионностойких, кислотоупорных, жаропрочных и жаропрочных сталей.
Марганец (Mn)
повышает твердость и прочность, но снижает пластические свойства. Марганцевые стали характеризуются повышенным пределом упругости и большей стойкостью к истиранию. В инструментальных сталях марганец повышает прокаливаемость, но в то же время увеличивает склонность стали к перегреву.В коррозионностойких сталях он может частично заменить никель.
Кремний (Si)
в металлургическом процессе кремний используется в качестве раскислителя. Содержание кремния повышает прочность и твердость стали. Кремнийсодержащие стали после модернизации обладают повышенным пределом текучести и эластичности, а также большей устойчивостью к динамическим нагрузкам, поэтому он широко применяется в рессорно-пружинных сталях.
В инструментальных сталях кремний при совместном использовании с карбидообразующими элементами повышает пластические свойства после закалки и препятствует снижению твердости после отпуска.
В сочетании с хромом и молибденом повышает жаропрочность и сопротивление ползучести стали. Кремниевые стали также используются как материалы с особыми магнитными и электрическими свойствами.
Молибден (Mo)
интенсивно повышает прокаливаемость стали намного больше, чем хром или вольфрам. Он значительно снижает хрупкость стали, возникающую при высоком отпуске. Инструментальные стали используют образование карбида молибдена и связанную с ним вторичную твердость во время отпуска, что увеличивает стойкость стали к истиранию.В мартенситных, ферритных и аустенитных сталях повышает коррозионную стойкость.
Вольфрам (W)
карбидообразующий элемент, однако значительно меньше, чем молибден, хром или никель. Добавление вольфрама делает сталь очень устойчивой к отпуску, а это означает, что она сохраняет механические свойства, полученные в результате закалки примерно до 600°С. Содержание очень твердых и прочных карбидов вольфрама делает сталь устойчивой к истиранию и износу, придавая инструментальным сталям высокую режущую способность и износостойкость лезвия.
Кобальт (Co)
аустенитообразующий элемент, не образует карбидов, увеличивает критическую скорость охлаждения, снижая тем самым прокаливаемость стали. В основном используется для высоколегированных инструментальных сталей. Повышает температуру плавления и предотвращает перегрев стали при закалке, дает возможность использовать более высокие температуры закалки и увеличивает насыщение раствора карбидами сплава, что, в свою очередь, повышает стойкость к высокотемпературному отпуску.Инструменты из кобальтсодержащей стали очень прочны и устойчивы к истиранию.
Ванадий (V)
обладает отличной способностью образовывать карбиды. Добавление ванадия повышает стойкость к перегреву и делает сталь мелкозернистой. В инструментальных сталях он интенсивно соединяется с углеродом и образует твердые карбиды, повышающие стойкость к истиранию и задерживающие падение твердости, вызванное отпуском до 600°С.
Алюминий (Al.)
В сталяхиспользуется высокое сродство алюминия к азоту и кислороду, что оказывает сильное раскисляющее и деазотирующее действие, предотвращает рост аустенитных зерен.
Титан (Ti)
, следующий за ниобием, является элементом с наибольшим сродством к углероду, т. е. очень сильно ферритным. В коррозионностойких сталях он стабилизирует углерод, ограничивая межкристаллитную коррозию.
Азот (N)
при растворении в стали образует нитриды, снижающие пластические свойства.Проведенный в атомарной форме, он легко проникает в твердую сталь, которая используется в процессе азотирования. В хромоникелевые стали его вводят с целью повышения их прочностных свойств.
Водород (Н)
отрицательно влияет на механические свойства стали, легко растворяется в стали, образуя пузыри в виде т.н. хлопья снега, являющиеся дефектом стали. Их удаляют длительным нагревом стали при температуре около 650°С — так называемым противочешуйчатым нагревом.
Сера (S)
сера – вредная примесь в стали, существует в виде сульфидов; как и FeS, он делает сталь хрупкой при горячей обработке. Преднамеренно введенный в автоматную сталь марганец в присутствии улучшает обрабатываемость.
Фосфор (P)
Содержание фосфораснижает пластические свойства стали, делая ее хрупкой.
.Сталь представляет собой сплав железа с углеродом с содержанием углерода до 2 %. В углеродистых сталях всегда присутствуют примеси: Mn-0,8%, Si-0,4%, P-0,05%, S-0,05%. Кроме того, углеродистая сталь может содержать Cu, Cr, Ni и растворенные газы, такие как водород, кислород и азот.
Влияние химических компонентов на свойства углеродистых сталей:
Углерод: основной легирующий элемент углеродистых сталей, сильно влияющий на их свойства.
Марганец: повышает прочность стали, положительно влияет на свариваемость, связывает серу в сульфид марганца MnS, предотвращая образование вредного сульфида железа FeS,
Кремний: вызывает благоприятное снижение концентрации газа, повышает прочность стали, особенно предел упругости, ухудшая ее свариваемость,
Фосфор: неблагоприятная примесь, увеличивает прочность на растяжение и твердость, но быстро снижает пластические свойства.Он повышает температуру, при которой сталь становится хрупкой (хладноломкость). Максимальное содержание не должно превышать 0,05%.
Сера: тоже неблагоприятная примесь, присутствует в виде сульфидов FeS, плавящихся при температурах 1000 o С, что вызывает появление трещин и надрывов (горячеломкость),
Кислород: делает сталь горячеломкой, снижает ее прочностные свойства,
Водород: делает сталь хрупкой, вызывает внутренние трещины, известные как снежинки,
Азот: образует хрупкие и твердые нитриды,
Медь: полезна, поскольку повышает устойчивость стали к атмосферной коррозии.
Имеются также неметаллические фазы, представляющие собой разрывы сплошности металлической матрицы, отрицательно влияющие на механические свойства (сульфиды, оксиды, силикаты).
Классификация углеродистых сталей
Он основан на их химическом составе, степени чистоты, назначении и основном использовании.
Сталь, которая не может быть подвергнута пластической обработке в виде отливок, называется литой.
По содержанию углерода их можно разделить на:
низкоуглеродистая с содержанием углерода до 0,25%
средний углерод 0,25-0,6%
высокое содержание углерода, выше 0,6%
Разделение сталей по их качеству основано на предельно допустимом содержании фосфора и серы:
нормальный P 0,050% S 0,050%
выше P 0,040% S 0,040%
самый высокий P 0,030% S 0,030%
Кроме того, на качество стали влияют: ее плотность, содержание неметаллических включений, наличие внутренних дефектов, газонасыщенность, размер зерна, тщательность процесса выплавки, очистка поверхности слитков, пластическая обработка, тепловая обработка. обработка и контроль отдельных стадий процесса.
При выборе углеродистой стали для конкретного назначения учитывают не только качество стали, но и содержание углерода, определяющее ее механические свойства.
Конструкционные углеродистые стали обыкновенного качества:
Они являются наиболее распространенным материалом для изготовления машин и устройств, металлических строительных конструкций и товаров народного потребления. Поставляется в виде заготовок, прутков, профилей, поковок, кованых или горячекатаных плит, полос, труб и т.п.
К конструкционным углеродистым сталям общего назначения общего качества относятся 7 основных марок стали: Ст0С, Ст2С, Ст3С, Ст4С, Ст5, Ст6 и Ст7 (рис. 5-10Г). Стали групп от СтОС до Ст4С могут содержать 0,25-0,40 % Cu для повышения их стойкости к атмосферной коррозии. Конструкционные углеродистые стали обычного качества не подвергаются термообработке.
больше похожих страниц
.СтальСталь — самый важный инженерный и строительный материал в мире. Используется во всех аспектах нашей жизни, таких как автомобили, строительные изделия, холодильники, грузовые суда и хирургические скальпели. Его можно многократно перерабатывать без потери свойств. См. также
Древние люди, кажется, использовали железо еще в 4000 г. до н.э. для производства различных инструментов, оружия и других предметов.По-видимому, они получали железо из метеоритов. В составе этих самых ранних железных артефактов было больше никеля, чем в самородных железных рудах на Земле, что соответствует составу метеоритов. На самом деле слово «железо» происходит от древнего термина, означающего «металл с небес». Интересно, что когда адмирал Роберт Пири посетил Гренландию в 1890 году, он обнаружил, что эскимосы много лет изготавливали железные инструменты из 30-тонного железного метеорита, упавшего туда веками ранее.
Хотя точно неизвестно, когда люди научились извлекать железо из руды, в 1200 году мы смешивали железную руду с горящими дровами или древесным углем.Мы превратили его в горячую массу, из которой многократной ковкой можно было «выковать» черные металлы. Положить железо обратно в горящий уголь казалось трудным и вдохновляющим. Железо захватило древесный уголь из древесного угля, особенно на его поверхности, превратив его в твердый материал, который стал известен как сталь.
В первом тысячелетии до н. э. в Индии высококачественный стальной продукт производился в районе недалеко от Хайдарабада. Известный своей прочностью и волнистой узорчатой поверхностью, он был особенно востребован для изготовления лезвий мечей.Некоторые считают, что руда, найденная в этом районе, просто имела соответствующие примеси, придающие стали особые свойства. Горячее железо ковали и собирали много раз, чтобы получить очень качественный металл, который прославился на весь древний мир. Его особенно разыскивали европейцы, которые называли их «вуц» живущими в Испании маврами. Кто использовал его для изготовления толедских клинков, а также арабы, которые использовали его в своих знаменитых мечах из Дамаска.
представляет собой сплав железа и углерода, содержащий менее 2% углерода и 1% марганца с небольшими количествами кремния, фосфора, серы и кислорода. Сталь является самым важным инженерным и строительным материалом в мире. Он используется во всех аспектах нашей жизни; в автомобилях и строительных изделиях, холодильниках и стиральных машинах, грузовых кораблях и хирургических скальпелях.
Сталь производится двумя основными способами: в кислородной доменной печи (BF-BOF) и в электродуговой печи (EAF).Существуют также вариации и комбинации производственных маршрутов.
Основное различие между маршрутами заключается в типе используемых ресурсов. Для маршрута BF-BOF это в основном железная руда, уголь и переработанная сталь, в то время как маршрут EAF производит сталь, используя в основном переработанную сталь и электроэнергию. В зависимости от конфигурации завода и наличия переработанной стали, на следе ЭДП также могут использоваться другие источники металлического железа, такие как железо прямого восстановления (ПВП) или чугун.
Около 75% стали производится по технологии BF-BOF. Во-первых, железные руды восстанавливаются до железа, также называемого чугуном или чугуном. Затем железо превращается в сталь в кислородном конвертере. После разливки и прокатки сталь поставляется в виде рулонов, листов, профилей или прутков.
Сталь, производимая в ЭДП, использует электричество для плавки вторичной стали. Добавки, такие как сплавы, используются для адаптации к желаемому химическому составу.Электричество может быть дополнено кислородом, впрыскиваемым в ЭДП. Последующие этапы процесса, такие как литье, повторный нагрев и прокатка, аналогичны этапам в доменно-конвертерном цикле. Около 25% стали производится по маршруту ЭДП.
На долю другой технологии производства стали, мартеновской печи (МПП), приходится примерно 0,4% мирового производства стали. Процесс МОГ очень энергоемкий и снижается из-за неблагоприятных экологических и экономических условий.
Мы оставляем большинство стальных изделий в эксплуатации на десятилетия, прежде чем отправить их на переработку.Следовательно, переработанной стали недостаточно для удовлетворения растущего спроса с использованием только метода производства стали в ЭДП. Спрос удовлетворяется за счет комбинированного использования методов производства BF-BOF и EAF.
Все эти методы производства могут использовать переработанный стальной лом в качестве сырья. Большая часть новой стали содержит переработанную сталь.
Сталь – это не единичный продукт. Существует более 3500 различных марок стали с различными физическими, химическими и экологическими свойствами.Около 75% современных сталей было разработано за последние 20 лет. Если бы мы реконструировали Эйфелеву башню сегодня, инженерам понадобилась бы только 1/3 первоначально использованной стали. Мы производим современные автомобили из новых сталей, которые стали прочнее, но на 35% легче, чем раньше.
Тремя крупнейшими производителями стали в мире являются Китай, США и Япония, именно в таком порядке. Соединенные Штаты и Япония производят около 100 миллионов тонн (90 миллионов метрических тонн) стали в год, а в Китае в 2000 году было произведено около 140 миллионов тонн (127 миллионов метрических тонн).Чугун и сталь составляют около 90 процентов всех металлов, производимых в мире. Крупнейшей сталелитейной компанией в США является United States Steel, которая производит около 20 процентов стали в стране.
Мировое производство нерафинированной стали достигло 1 808,6 млн тонн (Мт) в 2018 году.
Умное производство выходит за рамки умного завода. Это существенное изменение в том, как мы получаем сырье, производим и продаем нашу продукцию за счет интеграции горизонтальной и вертикальной цепочки поставок.Это концепция, в которой мы глубоко ориентированы на клиента.
Это изменение не является одноэтапным процессом, поскольку существуют очевидные проблемы доверия и безопасности данных, которые необходимо преодолеть между различными участниками цепочки поставок. Есть много примеров первопроходцев в сталелитейной промышленности; особенно в вертикальной интеграции внутри бизнес-сегментов, в которых строятся компоненты умных фабрик.
очень экологична.Он полностью пригоден для вторичной переработки, имеет длительный срок службы и, по сравнению с другими материалами, требует относительно мало энергии для производства. Инновационная легкая стальная конструкция (например, в автомобилях и рельсовых транспортных средствах) помогает экономить энергию и ресурсы. Сталелитейная промышленность в последние десятилетия приложила огромные усилия для снижения загрязнения окружающей среды. Сегодня для производства одной тонны стали требуется всего 40 % энергии, которая производилась в 1960 году. Они еще больше сократили выбросы пыли.
Да, очень просто. Уникальные магнитные свойства стали позволяют легко извлекать ее из потока отходов для вторичной переработки. Свойства стали остаются неизменными независимо от того, сколько раз сталь перерабатывается. Только переработанная сталь может использоваться для производства стали методом электродуговой печи (ЭДП). До 30% переработанной стали может быть использовано в маршруте доменная печь-конвертер с первичным кислородом (BF-BOF).
Многие элементы и материалы вступают в химические реакции с другими элементами. При контакте стали с водой и кислородом происходит химическая реакция, и сталь начинает возвращаться в свою первоначальную форму – оксид железа. В большинстве современных сталей эта проблема может быть легко решена путем нанесения покрытия. На сталь можно наносить самые разные материалы покрытия. Краска используется для покрытия автомобилей, а эмаль используется в холодильниках и другой бытовой технике.В других случаях в нержавеющую сталь добавляют такие элементы, как никель и хром, которые помогают предотвратить ржавчину.
.Написано ММ |
Среда, 11 октября 2006 г., 23:43 |
«Уголь, сталь, железо. От индустриализации к глобализации. Развитие экономический и промышленный в Силезии, Северном Уэльсе и Северном Северный Рейн-Вестфалия "" - так называется трехсторонний проект молодежного обмена. от партнерских советов: Racibórz County, Wrexham County и Меркишерский уезд.Партнерская встреча молодежи состоялась в г. с с 20 по 29 сентября с.г. в графстве Мерксихер. Напоминаем, что это второе заседание такого типа - в апреле прошлого года. молодежь принимала в Рацибужский район. Инициатором молодежного обмена является Школьный Европейский клуб , работающий в нашей школе, и финансовая поддержка был предоставлен Европейским Сообществом в рамках «Молодежной программы». Добыча полезных ископаемых, таких как уголь, руды железо или сланец очень важны в истории промышленного развития три региона-партнера.Главной целью встречи было укрепление осознание совместных экономических, промышленных и демография партнерских самоуправлений. Группа из 10 молодых людей II и III классов вместе со своими опекунами, девушками Алисией Врубель и Александрой Кендзерской , приняли участие в совместных семинарах, презентациях, лекциях и дискуссиях. В рамках День Польский мы обсудили основные аспекты, связанные с добычей полезных ископаемых, добычи полезных ископаемых в Польше, поддерживая нашу презентацию, подготовленную молодежи мультимедийными презентациями мы представили самые большие промышленных производителей нашего края, мы обсудили вопросы развития образование и высшее образование в нашей стране, и другие проблемы с масштабы демографии, занятость молодежи, опасность стихийных бедствий.Мы также представили самые важные события в истории Raciborszczyzna - во многих местах связана с историей настоящего. Немецкий. Дегустация продуктов нашего Mieszko встретилась с общие аплодисменты. Он вызвал больше всего эмоций и творческой активности мастер-класс, подготовленный нашей группой - изготовление роботов с доверенный материал. Креативность и работоспособность юных «механиков» превзошел наши самые смелые ожидания. Кроме того, мы посетили музеи, выставки, тематически связанные с добыча полезных ископаемых, производство стали и изделий из железа ( напримерМузей проволоки по адресу Altena , Музей угольной промышленности по адресу Bohum и Essen - памятник, внесенный в список Всемирного наследия ЮНЕСКО, историческая кузница по адресу Kierspe ). У нас была возможность познакомиться во время непосредственных посещений производственные площадки с промышленным производством в Меркишерском регионе (например, - ERCO - завод светотехнической продукции в Ludenscheid или Компания Goletz, занимающаяся производством пластиковых элементов для автомобильной промышленности в Кирспе).Интересный трамплин из ферму посещали типично промышленные места один из крупнейших производителей молока, говядины и продукты, полученные из этого сырья. Мы также посетили исторический город Кельн . с его уникальным собором и Музеем шоколада, где мы могли познакомиться с работающей производственной линией, увидеть интересную выставку и попробуйте свежеприготовленные шоколадные изделия.В Альтена помимо Музея проволоки, мы познакомились с культурой Средневековья того времени области благодаря посещению местного средневекового замка и очень интересная подача гида. По вечерам демонстрировались фильмы, благодаря которым молодежь также могла познакомиться с кинематографом отдельных стран. Завязались дружеские отношения и хорошие отношения. У нас есть надежды, что и нездоровые предрассудки сломлены, наверняка устоявшиеся стереотипы были преодолены.Оказалось в очередной раз что мы особо не отличаемся или совсем не отличаемся, хотя уровень жизнь в некоторых сферах еще превосходит нашу страну, о чем например, мы могли видеть, например, во время посещения школы в Кирспе , которые произвели большое впечатление на нашу молодежь и на нас учителя. Вы могли бы пожелать таких условий работы и обучения в учебных заведениях нашего региона! Мы надеемся, что вам понравится молодежное сотрудничество в рамках партнерства повятов при поддержке отдельных органов местного самоуправления будет продолжать развиваться и приносить всеобщее удовлетворение, а в следовательно, он укрепил культурные, образовательные и экономические связи жители регионов-партнеров.Ждем следующий проект, давайте надеюсь, на этот раз предложила молодежь из округа Рексхэм в Уэльсе. |
Дамы и господа,
в соответствии с GDPR - Регламент Европейского парламента и Совета (ЕС) 2016/679 от 27 апреля 2016 г. о защите физических лиц в отношении обработки персональных данных и о свободном перемещении таких данных, а также об отмене Директивы 95/46/ЕС (Общее положение о защите данных), которая будет применяться с 25 мая 2018 года.Обратите внимание, что администратором ваших личных данных является "АДМИНИСТРАТОР" - USL Sp. о.о.о.
Мы будем обрабатывать персональные данные, которые вы нам доверяете, для следующих целей: 1. Для целей, необходимых для оказания услуги, стороной которой вы являетесь, в соответствии со ст. 6 сек. 1 буква б GDPR. 2. В целях, необходимых для выполнения юридических обязательств, возложенных на Администратора в соответствии со ст. 6 сек. 1 буква c GDPR. 3. Более того, в соответствии со ст.6 сек. 1 лит. f Общего регламента по защите данных, мы обрабатываем персональные данные в целях, необходимых для достижения законных целей Администратора (мониторинг объекта для обеспечения безопасности, маркетинг наших продуктов или услуг, предъявление претензий). 4. Если мы обрабатываем персональные данные с целью отправки коммерческой информации посредством электронной связи, например, рекламы по почте или с использованием конечных телекоммуникационных устройств - отправка SMS-сообщений рекламного содержания в соответствии со ст.6 сек. 1 буква а GDPR, это делается на основании отдельного, добровольно данного согласия, которое может быть отозвано в любой момент.
Все персональные данные будут удалены в соответствии с требованиями архивирования данных.
В соответствии с законом, после достижения цели или выполнения юридического обязательства Администратора, они будут удалены.
Обратите внимание, что в связи с обработкой ваших персональных данных у вас есть следующие права:
Вы имеете право на доступ к своим данным и право на их исправление, снятие ограничений на обработку, право на передачу данных, обрабатываемых в ИТ-системах, право на возражение, право на отзыв согласия в любое время без ущерба для законности обработки (там возможна, если обработка основана на согласии, а не, например,на основании положений, разрешающих администратору обрабатывать эти данные). Кроме того, мы хотели бы сообщить вам, что вы имеете право подать жалобу в GIODO, а 25 мая 2018 г. — на имя президента Управления по защите персональных данных, если вы считаете, что обработка ваших персональных данных нарушает положения Общего регламента по защите данных 679 / 2016 от 27 апреля 2016 г.
Получателем ваших персональных данных будут уполномоченные в соответствии с законодательством органы (в том числе: суды, полиция, прокуратура, органы исполнительной власти, органы управления) или иные лица, обрабатывающие персональные данные от имени Компании ОДАН, а также деловые партнеры.
Этот веб-сайт использует файлы cookie для предоставления услуг на самом высоком уровне. Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь на их использование. Подробнее на эту тему в политике конфиденциальности
.