Расскажем, что такое сталь конструкционная. Какая сталь бывает

Какая бывает сталь

С окончанием каменного века наша жизнь стала невозможной без железа. Каждый день мы сталкиваемся с металлическими предметами, живём с ними бок о бок.

Первое место в списке значимости, конечно, занимает сталь. Сфер её использования большое множество: тяжёлая металлургия, оборонная промышленность, машиностроение, медицина и т. д. Но так ли хорошо знаком с этим металлом обычный человек?

2 основных вида стали

Наиболее широко используемыми являются углеродистые и легированные стали.

Углеродистая сталь, она же нелегированная, содержит до двух процентов углерода, а также другие примеси: марганец, кремний, сера и фосфор. Последние являются вредными, их количество строго ограничено.

Углеродистая сталь в свою очередь делится на высоко-, средне-, и низкоуглеродистую — всё зависит от количества углерода в ней. До 1% С в стали увеличивают её твёрдость и прочность, уменьшая пластичность. Но при содержании более одного процента прочностные характеристики снова снижаются.

Из углеродистого металла производят различные ЖБИ изделия, арматуру. Также широко применяется в строительстве.

Углеродистая сталь имеет свою маркировку. Используются цифры от 1 до 6ти, обозначающие категорию стали. Также она делится на группы по свойствам:

А — механические свойства;
Б — химические;
В — и химические, и механические свойства.

Пример: Ст3кп — группа А(не указывается), сталь 3, кипящая, первой категории (не указывается).

Легированная сталь

Легированный аналог, помимо вышеописанных примесей, также содержит легирующие вещества: ванадий, молибден, титан, хром, никель, предназначенные для придания нужных механических свойств. Также они улучшают высокотемпературную обрабатываемость.

Как и углеродистые, эти стали делятся на высоко-, средне- и низколегированные.

В строительной промышленности в основном используется низколегированная сталь для производства различных металлических конструкций (подходят марки 10ХСНД, 15ХСНД) и железо-бетонных изделий.

Что значит маркировка 10ХСНД?

Марки легированной стали обозначают буквенно-цифровой системой по ГОСТу. Цифры обозначают содержание углерода. Буква же указывает на элемент, используемый для легирования. Например, С — кремний, Т — титант, В — вольфрам. В указанном выше случае, Х — это хром. Следовательно, 10ХСНД — сталь с содержанием углерода 0.1%, вещества для легирования - хром, кремний, никель и медь, их содержание менее 1%, поэтому цифры не указываются.

< Предыдущая Следующая >

www.tehnology-pro.ru

Что такое сталь. Какие бывают виды стали.

Сталь – один из первых сплавов, который человек научился получать самостоятельно, переплавляя железную руду при помощи плавильной печи. Почти все металлы, которые были известны человеку до этого, были получены в виде готовых самородков (золото, серебро и т.д.).

Сталью называют сплав железа и углерода, содержащий не более 2,14 % углерода. Практически всегда сталь содержит в себе, помимо углерода, другие химические элементы. Эти элементы могут быть нежелательными, и тогда они носят название примесей. И наоборот, химические элементы, которые вводятся в сталь специально, для улучшения свойств сплава, называют легирующими элементами.

Главные вредные примеси в стали – фосфор и сера. Фосфор и сера вызывают у стали такие неприятные явления, как хладноломкость и красноломкость. Чтобы удовлетворить требованиям качества стали, содержание примесей не должно превышать определённых величин, заданных соответствующими стандартами.

Примеси обычно переходят в состав сталей в процессе производства из:

технологических добавок
составляющих шихтовых материалов

Содержание примесей в стальных слитках строго регламентируется соответствующими документами и постоянно контролируется в процессе производства.

Помимо обычных сталей, отличают легированные стали, содержащие следующие основные легирующие элементы:

хром
никель
марганец

Кроме указанных элементов, в легированные стали, для улучшения свойств стали, также могут быть добавлены:

кремний
молибден
вольфрам
кобальт
титан
ванадий
и другие химические элементы

От содержания и массовой доли легирующих элементов зависят физические, механические и химические свойства стали. Стали маркируются по названию преобладающих в ней легирующих добавок, а также по процентному содержанию углерода.

Углерод в стали может находиться в разных фазовых состояниях – в виде твёрдого раствора с железом (феррит, аустенит), в виде химического соединения – карбида железа (цементит), а также в свободном виде (графит).

В зависимости от преобладающего фазового состояния углерода, а также от количественного соотношения между фазами, от формы и размеров кристаллов – физические и химические свойства стали могут очень сильно отличаться. Например, сталь с низким содержанием углерода (феррит) отличается мягкостью и вязкостью. А сталь, в которой преобладает цементит, отличается твёрдостью и хрупкостью.

Подбор инструмента для обработки разных видов сталей

Как было отмечено выше, различные марки стали могут сильно отличаться по прочности, твёрдости и другим механическим свойствам. Поэтому при обработки стали соответствующий инструмент (концевые фрезы) и режимы резания должны подбираться строго индивидуально, в зависимости от обрабатываемой марки стали.

Получить консультацию квалифицированных специалистов по вопросу подбора фрез можно по телефону 8 (499) 653-52-64, либо заполнив специальную форму на нашем сайте. Наши инженеры подерут наиболее подходящие фрезы, а также подскажут, какие режимы резания будут наиболее производительными в конкретном случае.

Только качественные и надёжные инструменты – девиз нашей компании! Компания CNC Motors.

cncmotors.ru

Какие существуют виды стали и способы ее обработки

Без открытия стали, ее свойств и методов обработки современной цивилизации не существовало бы. С древних времен известны некоторые виды стали, которые использовались для производства оружия и орудий труда. С развитием технологии металлургии и металлообработки этот материал стал использоваться практически в любой области деятельности человека.

Классификация по химическому составу

Сплав железа с углеродом, содержание последнего в котором не превышает 2 %, получил название стали. Основные виды ее классифицируются прежде всего по уровню содержания углерода:

малоуглеродистые;

среднеуглеродистые;
высокоуглеродистые.

В первом виде названного компонента содержится не более 0,25 %. В среднеуглеродистых видах стали его содержание лежит в пределах 0,25-0,6 %, а высокоуглеродистые отличаются концентрацией выше 0,6 %.

Легирование сталей

В изначальном сырье для сталелитейного производства уже содержатся некоторые примеси. Большинство из них вредные, но есть и те, которые улучшают свойства конечного продукта. Со временем было выяснено, что некоторые добавки значительно меняют основные физические и химические свойства описываемого сплава. Так, был открыт процесс легирования. И сегодня виды и свойства стали с легированием являются приоритетным направлением в исследованиях металловедческих лабораторий и институтов.

По концентрации полезных примесей названные стали делятся на три группы:

Классификация по назначению

В зависимости от способа производства, химического состава и количества легирующих элементов выделяют следующие виды стали:

конструкционные;
инструментальные;
с особыми свойствами физического характера;

со специальными химическими качествами.

Конструкционный вид наиболее массовый, такие сплавы применяют при изготовлении большинства изделий машиностроительного производства и в строительстве.

Инструментальные же являются высокоуглеродистыми, отличаются высокой твердостью, но обладают и хрупкостью. Их используют при изготовлении различных инструментов - от хирургических до металлорежущих. Отсюда и произошло название данного вида стали.

Для особых случаев на производстве необходимы сплавы с заданными физическими характеристиками: низким коэффициентом линейного расширения, высокой способностью намагничиваться и т. п. Такие виды стали относятся к классу с особыми физическими свойствами.

Сплавы с заданными химическими качествами относятся к последнему виду в нашем списке. Некоторые из них не поддаются коррозии, другие жаростойкие, есть и материалы с повышенной химической стойкостью.

Классификация по уровню вредных примесей

Самыми распространенными примесями, которые ухудшают свойства стали, являются сера и фосфор. В сплавах обыкновенного качества допускается содержание серы до 0,06 % и фосфора до 0,07 %. Стали, относящиеся к группе качественных, содержат не более 0,035 % каждого из вредных элементов, а высококачественные - не более 0,025 %. В особо высококачественных видах стали уровень сернистых примесей составляет не более 0,015 %, а содержание фосфора допускается до 0,025 %.

Методы обработки стали

По степени нагрева обработка бывает горячей и холодной. В первом случае сплав нагревается до стадии образования аустенита, но ниже температуры плавления. Сталь при этом становится мягкой и поддается изменению своей формы. Холодный же вид обработки стали производится при нормальных условиях.

По типу оказываемого воздействия разделяют два основных типа обработки: давление и резание. К первому типу относятся ковка, прокатка, волочение, штамповка и прессование.

Второй тип обработки включает следующие работы: токарные, сверлильные, фрезеровальные. Но существует еще и холодная штамповка, а также холодная ковка, которая получила отдельное название - "наклеп".

Последние разработки холодной обработки стали на основе теории текучести металлов позволяют значительно изменять форму и размер изначальной заготовки без нагрева и при помощи объемного давления. Сталь нагружается до тех пор, пока не достигнет состояния текучести и не станет "удобной" для обработки. Такой метод актуален для некоторых сплавов, которые при нагреве изменяют свои физические, химические или прочностные характеристики.

fb.ru

Основная классификация сталей и ее виды

Сплав железа с углеродом с содержанием последнего не более 2,14% называют сталью. Главные качества стали: прочность, пластичность, вязкость, упругость, износоустойчивость и прочие. Основная классификация сталей определяется:

Химическим составом.
Структурным составом.
Качеством стали или сплава (зависит от количества вредных примесей и способа производства).
Степенью раскисления.
Назначением.

Химический состав

В зависимости от количества содержания углерода в составе сплава различают углеродистые и легированные марки стали. Содержание углерода в обоих видах стали также определяет их маркировку и ГОСТ знак. Классификация углеродистых сталей подразделяется на:

Малоуглеродистые (содержание C (углерод) менее 0,3%).
Среднеуглеродистые (содержание C - от 0,3 до 0,7%).
Высокоуглеродистые (содержание C - выше 0,7%).

Для того чтобы улучшить технологические характеристики сплава, сталь легируют. В сплав вводят, кроме основных компонентов и примесей, специальные химические элементы (никель, хром, молибден, аллюминий, бор, ванадий, таллий и др), которые обеспечивают комплексное легирование. В свою очередь классификация легированных сталей выделяет:

Низколегированные (содержат менее 2,5% компонентов, легирующих сталь).
Среднелегированные (содержат от 2,5 до 10% компонентов, легирующих сталь).
Высоколегированные (содержат выше 10% компонентов, легирующих сталь).

Классификация сталей по структурному составу

Сталь, прошедшая процесс легирования, подразделяется на классы по структурному составу. Структура полученного сплава зависит от содержания в нем углерода, легирующих компонентов и скорости охлаждения после нагрева до 900 ⁰С. Выделяют пять типов структурного состава:

Перлитный сплав.
Мартенситный сплав.
Аустенитный сплав.
Ферритный сплав.
Карбидный сплав.

Классификация сталей по качеству

По условиям производства (способ выплавки, содержание примесей) стали и сплавы можно подразделить на несколько категорий:

Обыкновенного качества (содержание S (сера) > 0,06%, P (фосфор) < 0,07%).
Качественные (содержание S (сера) > 0,04%, P (фосфор) < 0,35%).
Высококачественные (содержание S (сера) > 0,025%, P (фосфор) < 0,025%).
Особо высококачественные (содержание S (сера) > 0,015%, P (фосфор) < 0,025%).

К сталям обыкновенного качества относятся углеродистые, стоимость и технологические характеристики которых значительно уступают сталям других классов.

По химическому составу к качественным видам могут относиться как легированные, так и углеродистые стали. При производстве качественных сталей соблюдают более строгие требования к изготовлению.

Углеродистые типы сталей обыкновенного качества и качественные определяются по степени раскисления и характеру затвердевания как спокойные, полуспокойные и кипящие.

Высококачественные и особо высококачественные стали имеют высокие технологические характеристики, повышенную степень очистки от вредных примесей.

Классификация сталей по назначению

По назначению сталь классифицируется на:

Инструментальную.
Конструкционную.
Сталь с особыми свойствами.

fb.ru

Расскажем, что такое сталь конструкционная

Применение стали давно уже широко вошло в нашу жизнь и не вызывает ни у кого сомнений в его целесообразности. Однако не следует забывать, что стали бывают разные. На сегодняшний день выделяется несколько видов этого материала:

Сталь конструкционная.
Сталь инструментальная.
Сталь индивидуального назначения с особыми свойствами.

Поговорим сегодня о конструкционных сталях. Так называют все виды, которые используются в процессе производства строительных конструкций, а также деталей машин и механизмов.

Виды материала

Сталь конструкционная делится на две большие группы:

Качественная конструкционная легированная.
Качественная конструкционная углеродистая.

Все эти виды применяются в той или иной области производства, выполняя возложенные на них функции.

Конструкционные легированные стали

Довольно часто для улучшения технологических, физико-химических, прочностных свойств в сталь добавляют различные элементы, то есть легируют ее. В основном, для этих целей используются хром, никель, марганец. Конструкционные качественные стали могут содержать как один, так и несколько таких элементов. В связи с этим выделяются:

Низколегированные (число добавок не более 2,5%).
Среднелегированные (показатель может увеличиваться до 10%).
Высоколегированные (добавочные элементы составляют более 10%).

Для того чтобы понять, как действуют добавки, надо разобраться в составе материала. Основу его составляет феррит (приблизительно 90% объема). Легирующие элементы растворяются в феррите, тем самым повышая его прочность. Особенно эффективны в этом плане кремний, никель и марганец. А вот хром, вольфрам и молибден оказывают более слабое действие.

Следует заметить, что сталь конструкционная легированная отличается невысокой свариваемостью. Это связано с закалкой околошовной зоны и образованием в ее составе структур, которые отличаются хрупкостью. Поэтому в процессе сварки используются специальные технологии, разработанные индивидуально для этого вида стали.

Сталь конструкционная низколегированная широко применяется для производства локомотивов, вагонов, сельскохозяйственных машин. Все эти изделия отличаются способностью выдерживать переменные нагрузки. Параметры свариваемости такой стали не имеют никаких ограничений.

Из высоколегированной стали изготавливаются лопатки и роторы турбин, реакторы, трубы паропроводов и коллекторов.

Конструкционная углеродистая сталь

Вторая разновидность представлена тоже несколькими видами, такими как:

Машиностроительная. Сталь конструкционная этого вида применяется в производстве автомобилей.
Автоматная. Именно из этой стали делают различные крепежные элементы. Она никоим образом не подходит для сварки, все детали обрабатываются на станках.
Котельная. Незаменима там, где речь идет об изготовлении котлов и сосудов, которые должны выдерживать большие температуры. Такая сталь имеет хорошую свариваемость.

Сталь конструкционная – тот материал, без которого изготовление некоторых видов конструкций и деталей становится невозможным.

fb.ru

Сталь – это незаменимый материал

Современную техническую цивилизацию трудно представить без стали. Различные марки этого материала используются практически везде. Из нее изготавливают как обычные бытовые вещи, так и сложные приборы. А ведь в идеале сталь – это сплав железа и углерода, впрочем, как и чугун. И отличает их лишь процентное содержание C2. То есть если в сплаве меньше 2,14% углерода, то это сталь, а если больше – то это уже чугун. Но на самом деле в каждой стали содержатся различные примеси, такие как кремний, фосфор, сера и марганец. А металлурги, добавляя к ней такие элементы как хром, магний, молибден, никель, вольфрам и ванадий, меняя процентное содержание легирующих элементов и углерода, производят различные марки этого сплава, которые значительно отличаются по своим качествам.

В связи с этим они бывают легированными и углеродистыми. И качество стали углеродистой (состоящей только из железа и углерода) зависит от количества C2 в ней. То есть, если в таком сплаве содержится до 0,3% углерода, то он называется мягким или техническим железом. А в твердой стали процентное содержание этого элемента находится в пределах 0,3-2,14%. Но каждая из марок этого сплава имеет свое предназначение. Так, например, техническое железо обладает высокой пластичностью, не закаливается, легко куется, сваривается и прокатывается как в холодном, так и в горячем состоянии. Поэтому мягкая сталь – это относительно дешевый материал для изготовления различных не несущих нагрузок деталей.

Твердые марки этого сплава используются уже для других целей. Так, например, многие разбирающиеся в технике люди знают, что такое ГОСТ стали 45. То есть в этом сплаве содержится 0,45% углерода. Эту сталь уже можно калить, улучшать и обрабатывать резаньем. Из нее после улучшения делают такие детали как шатуны, коленчатые валы, маховики, зубчатые венцы, оси, болты и другие подобные. Также она имеет способность к поверхностному упрочнению с помощью ТВЧ. И это дает возможность изготавливать из нее зубчатые колеса, длинные и ходовые валы, то есть детали, которые должны обладать высокой поверхностной твердостью и повышенной износостойкостью при малой деформации.

В машиностроении широко применяется легированная хромистая сталь. Это уже материал для изготовления деталей повышенной прочности, которые работают при незначительных нагрузках. Такой сплав трудно сваривается, ему требуется подогрев и последующая термообработка. Так, например, из стали 40Х делают валы, оси, штоки, плунжеры, вал-шестерни, шпиндели и кольца. Она подходит для изготовления кулачковых и коленчатых валов, реек, оправок, втулок, зубчатых венцов и других точных деталей.

Также достаточно широко используется и коррозийно-стойкая или нержавеющая сталь. Это такие марки как 40 Х 13, 30 Х 13, 12 Х 13 и несколько других. Эти сплавы являются материалом для изготовления мерительного и режущего инструмента, предметов домашнего обихода, карбюраторных игл, пружин и других подобных деталей, которые работают в коррозийных средах и при температурах до 450 градусов. А такую сталь как ШХ15 называют шарикоподшипниковой. И из нее делают плунжеры, втулки плунжеров, седла нагнетательных клапанов и сами клапана, ролики толкателей, корпуса распылителей и другие детали, которые должны обладать высокой твердостью, контактной прочностью и износостойкостью. В общем, при желании марку стали можно подобрать для любой цели.

fb.ru

Что такое сталь?

«Бытовое» определение стали звучит примерно так: «Твердый и прочный металл на основе железа с легированием небольшим количеством углерода, а также часто другими металлами, такими как никель, хром, марганец». Хотя и нельзя сказать, что это определение полностью неправильное, но оно вряд ли адекватно отражает понятие «сталь».

Более точное определение стали может быть таким: «Сплав на основе железа, хорошо деформируемый в определенном интервале температур и содержащий углерод, и часто другие легирующие элементы. В углеродистых и низколегированных сталях максимальное содержание углерода около 2 %, в высоколегированных сталях – до 2,5 %. Разделительная линия между низколегированными и высоколегированными сталями обычно проходит по 5 % металлических легирующих элементов.

Три фазы стали – феррит, цементит и аустенит

В принципе, все стали являются смесями, а точнее, сплавами железа и углерода. Однако даже самые обычные стали, так называемые стали общего назначения, имеют небольшие, но контролируемые количества марганца и кремния, а также малое и обычно неизбежное количество фосфора и серы. Содержание углерода в сталях общего назначения обычно составляет от 0,05 до 1,0 %.

Механизм легирования железа углеродом отличается от других систем сплавов тем, что является двухступенчатым. На первом этапе железо соединяется с 6,67 % углерода, образуя карбид железа, который чаще называют цементитом. Поэтому при комнатной температуре обычная сталь содержит смесь цементита и феррита. Оба они являются фазами. Фазой называют физически гомогенный и выделенную часть материальной системы. Когда сталь нагревают до 725 ºС цементит цементит растворяется в железе и образуется новая фаза – аустенит. Заметим, что не надо путать «фазы стали» и «структуры стали». Любая сталь может иметь только три фазы, тогда как может быть несколько структур, а также их смесей.

Классификация сталей

Невозможно определить точное число составов сталей, которые существует в настоящее время. Их насчитается, по крайней мере, за тысячу. Жесткой классификации сталей не существует. Однако чаще всего стали разбивают на пять групп, что вполне устраивает большинство специалистов, которые работаю со сталью.

К этим пяти классам относятся:

углеродистые стали;легированные стали, иногда их называют низколегированными сталями;нержавеющие стали – стандарты называют их «коррозионно-стойкими»;инструментальные стали;специальные стали,

К специальным сталям относят стали со специальными свойствами, которые нужны для применения их в специфических условиях работы. Кроме того, это могут быть стали, которые очень похожи на стали из первых четырех групп, но все таки настолько отличаются от них, что требуют отдельного обозначения сплава.

Почему сталь главная?

Было бы несправедливо заявлять, что какой-то один металл является более важным, чем другой. Например, без алюминия и титана не было бы современных самолетов и космических кораблей.

Сталь, тем не менее, значительно более широко применяется, чем любой другой металл. Обычно бытует мнение, что причина доминирования стали заключается в избытке железной руды, а также легкости, с которой железо можно извлекать из руды. И то, и другое ошибочно. Железо не является самым распространенным элементом. Извлекать его из руды не так-то просто, а вот, медь, например, в некоторых районах мира встречается в почти чистом виде.

Сталь является таким важным материалом благодаря ее невероятной гибкости в ее обработке и применении. Эту гибкость ей дает разнообразие вариантов ее структуры и методов деформационной и термической обработки для их достижения.

Широкие возможности для применения стали дают два ее важных металлургических феномена:

1) железо является аллотропическим элементом, то есть может существовать в более чем одной кристаллических форм;2) размер атом углерода составляет только 1/30 от размера атома железа.

Железо – основа стали

Все чистые металлы, а также сплавы имеют индивидуальные фазовые диаграммы, которые чаще называют диаграммами состояния. Как правило, по горизонтальной оси откладывают процентное содержание в сплаве легирующего элемента. Температуру откладывают по вертикали. Диаграмма чистого железа является прямой линией. При охлаждении чистого железа оно изменяется от одной фазы в другую при постоянной температуре.

Чистое железо затвердевает при 1538 ºС с образованием кристаллической структуры, которая называют ферритом или дельта-железом. Эта фаза имеет объемноцентрированную кубическую атомную решетку . При дальнейшем охлаждении с достижением температуры 1395 ºС атомы перестраиваются в 14-ти атомную решетку, которая называется гамма-железо.

При продолжении охлаждения ниже температуры 910 °С структура железа возвращается 9-ти атомной решетке или альфа-железу. Изменение в точке 770 °С просто обозначает изменение от немагнитного железа к магнитному и не является сменой фаз. Все поле ниже 910 °С является ферритом вплоть до комнатной температуры и ниже. Феррит, который образуется выше аустенита, часто называют «дельта-феррит», а то феррит, которые образуется ниже точки А3 – альфа-феррит, хотя структурно оба они совершенно одинаковые.

Механизм аллотропии является наиважнейшим свойством железа, которое и обеспечивает ему разнообразие его структуры и гибкость термической обработки сталей.

steel-guide.ru