Температура плавления стали
Сталь является одним из самых распространенных материалов на сегодняшний день. Она представляет собой сочетание железа и углерода в определенном процентном соотношении. Существует огромное количество разновидностей этого материала, так как даже незначительное изменение химического состава приводит к изменению физико-механических качеств. Сырье для производства стали сегодня представлено отработанными стальными изделиями. Также было налажено производство конструкционной стали из чугуна. Страны-лидеры в металлургической промышленности проводят выпуск заготовок согласно стандартам, установленным в ГОСТ. Рассмотрим особенности производства стали, а также применяемые методы и то, как проводится маркировка полученных изделий.
Особенности процесса производства стали
В производстве чугуна и стали применяются разные технологии, несмотря на достаточно близкий химический состав и некоторые физико-механические свойства. Отличия заключаются в том, что сталь содержит меньшее количество вредных примесей и углерода, за счет чего достигаются высокие эксплуатационные качества. В процессе плавки все примеси и лишний углерод, который становится причиной повышения хрупкости материала, уходят в шлаки. Технология производства стали предусматривает принудительное окисление основных элементов за счет взаимодействия железа с кислородом.
Рассматривая процесс производства углеродистой и других видов стали, следует выделить несколько основных этапов процесса:
- Расплавление породы. Сырье, которое используется для производства металла, называют шихтой. На данном этапе при окислении железа происходит раскисление и примесей. Уделяется много внимания тому, чтобы происходило уменьшение концентрации вредных примесей, к которым можно отнести фосфор. Для обеспечения наиболее подходящих условий для окисления вредных примесей изначально выдерживается относительно невысокая температура. Формирование железного шлака происходит за счет добавления железной руды. После выделения вредных примесей на поверхности сплава они удаляются, проводится добавление новой порции оксида кальция.
- Кипение полученной массы. Ванны расплавленного металла после предварительного этапа очистки состава нагреваются до высокой температуры, сплав начинает кипеть. За счет кипения углерод, находящийся в составе, начинает активно окисляться. Как ранее было отмечено, чугун отличается от стали слишком высокой концентрацией углерода, за счет чего материал становится хрупким и приобретает другие свойства. Решить подобную проблему можно путем вдувания чистого кислорода, за счет чего процесс окисления будет проходить с большой скоростью. При кипении образуются пузырьки оксида углерода, к которым также прилипают другие примеси, за счет чего происходит очистка состава. На данной стадии производства с состава удаляется сера, относящаяся к вредным примесям.
- Раскисление состава. С одной стороны, добавление в состав кислорода обеспечивает удаление вредных примесей, с другой, приводит к ухудшению основных эксплуатационных качеств. Именно поэтому зачастую для очистки состава от вредных примесей проводится диффузионное раскисление, которое основано на введении специального расплавленного металла. В этом материале содержатся вещества, которые оказывают примерно такое же воздействие на расплавленный сплав, как и кислород.
Кроме этого, в зависимости от особенностей применяемой технологии могут быть получены материалы двух типов:
- Спокойные, которые прошли процесс раскисления до конца.
- Полуспокойные, которые имеют состояние, находящееся между спокойными и кипящими сталями.
При скольки градусах плавится сталь. Температура — плавление — сталь
Температура плавления сталей — 1300 — 1400 С, температура плавления медноникелевого сплава (Си — 90 %, Ni — 10 %) — 1150 С. Увеличение никеля в сплаве более 10 % делает затруднительным проведение спекания и пропитку твердого сплава в стальной заготовке.
Температура плавления стали и чугуна зависит от содержания углерода.
Температура плавления стали в зависимости от химического состава колеблется в пределах 1420 — 1525 С; температура разливки стали в литейные формы должна быть выше на 100 град для толстостенных отливок и на 150 град для тонкостенных отливок.
С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощное подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.
С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощцое подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.
С повышением содержания углерода понижается температура плавления стали, и ее легко можно пережечь, учитывая высокую температуру зоны нагрева при газовой сварке.
Очистить стремительный поток сжатых и раскаленных до температуры плавления стали газов от частиц, имеющих размеры 15 — 30 микрон, нелегкое дело.
Неметаллические включения делятся на тугоплавкие; плавящиеся при температуре плавления стали; обладающие низкой температурой плавления; выделяющиеся из расплава на последней стадии кристаллизации.
Флюс обладает высокой жидкотекучестью и малой вязкостью при температуре плавления стали. Вследствие высокого содержания закиси марганца этот флюс можно применять при сварке низкоуглеродистых сталей стандартной низкоуглеродистой электродной проволокой; при этом швы получаются высокого качества. Флюс ОСЦ-45 менее чувствителен, чем другие плавленые флюсы, к отклонениям в химическом составе основного металла, электродной проволоки и самого флюса, а также к ржавчине, содержащейся на поверхности основного металла, что практически очень ценно.
Оплавление происходит в результате общего или местного нагрева выше температуры плавления стали.
Литые сплавы сравнительно легкоплавки, температура их плавления несколько ниже температуры плавления сталей и составляет около 1300 — 1350 С. Выпускаются они обычно в виде литых прутков или стержней длиной 300 — 400 мм, диаметром 5 — 8 мм. Сплавы обладают высокой износоустойчивостью, сохраняющейся до температур 600 — 700 С — начала красного каления.
В период доводки металл перегревают примерно на 100 С выше температуры плавления стали, чтобы обеспечить нормальную разливку. Нагрев металла затрудняется из-за наличия шлака; он может быть ускорен перемешиванием металла. Для этого в период доводки в стали стараются иметь углерода больше (на 0 6 — 0 7 %), чем предусматривается для готового металла. Углерод окисляется по реакции С О. СО f и выделяющиеся пузырьки газа СО активно перемешивают ванну.
Прежде чем говорить о сталях, давайте определимся с физическим смыслом самой категории температура плавления. В научно-производственной сфере это понятие используется еще и как температура отвердевания. Физический смысл данной категории состоит в том, что эта температура показывает, при каком ее значении происходит смена вещества, то есть его переход из жидкого в твердое состояние. В самой же точке температурного перехода вещество может быть как в одном, так и в другом состоянии. При подаче дополнительного тепла предмет или вещество приобретает жидкое состояние, а при отведении тепла — отвердевает. Этот показатель считается одним из самых важных в системе физических свойств любого вещества, при этом необходимо учитывать (это особенно важно понимать применительно к сталям), что температура отвердевания численно равна температуре плавления лишь в том случае, когда мы говорим об идеально чистом веществе.
Как известно из школьной программы, температура плавления стали для различных видов сплавов различна. Это определяется структурой сплава, входящими в него компонентами, характером технологического производства стали и другими факторами.
Так, например, температура плавления стали, состоящей из медноникелевого сплава равна примерно 1150 °С. Если мы будем в таком сплаве увеличивать содержание никеля, то температура будет повышаться, так как температура плавления самого никеля гораздо выше, чем у меди. Как правило, в зависимости от химического состава сплава и соотношения присутствующих в нем компонентов температура плавления стали может находиться в границах 1420-1525 °С, если такая сталь подлежит разливке в формы в процессе металлургического производства, то температуру необходимо поддерживать еще на 100-150 градусов выше. Важным фактором, который влияет на температуру плавления, является уровень содержания в сплаве углерода. Если его содержание высоко, то температура будет ниже, и, соответственно, наоборот — при понижении количества углерода температура повышается.
Более сложным с точки зрения определения величины является процесс плавления в нержавеющих сталях. Причиной этого является их сложный химический состав. Например, стали марки 1X18H9, широко используемые в стоматологии и электротехнике, имеют в своем составе, кроме собственно железа, еще углерод, никель, хром, марганец, титан и кремний. Естественно, нержавеющей стали такого состава будет определяться свойствами каждого компонента, входящего в нее. Из такой стали изготавливаются литые зубы, коронки, различного типа зубные протезы, электродетали и другое. Можно привести перечень некоторых свойств, которыми обладает эта нержавеющая сталь, температура плавления ее составляет 1460-1500 °С, поэтому, исходя из данного параметра и химического состава сплава, для его пайки применяются специальные
Одними из самых высокотехнологичных в современном производстве видов сплавов являются различные стали с включением в их состав элементов титана. Это обусловлено тем, что эти стали имеют практически стопроцентную биологическую инертность, а температура плавления стали на основе титана — одна их самых высоких.
Большинство сталей содержит в своем составе железо в качестве основного компонента. Это объясняется не только тем, что этот металл — один из распространенных в а еще и тем, что железо представляет собой практически универсальный элемент для производства сталей различных марок и сплавов, в состав которых он входит. Эта широта применения объясняется тем, что показатель температуры плавления этого металла, равный 1539 градусам, в сочетании с иными уникальными химическими свойствами делает железо подходящим компонентом для широкого перечня марок сталей различного назначения.
Каждый год во всех частях нашей планеты вместе производится около полутора миллионов тысяч тонн стали. Её используют в множестве отраслей, начиная от производства зубных протезов, заканчивая деталями космических шаттлов. Для каждой отрасли найдётся такая марка стали, которая будет подходить по физическим и механическим свойствам, по структуре и химическому составу.
Разные характеристики получаются в зависимости от того, какие примеси и в каком количестве содержатся в металле, каким способом он изготовлен и как обработан. Оттого меняются итоговые свойства, такие как плотность, температура плавления, теплопроводность, предел прочности при растяжении, линейное тепловое расширение, удельная теплоёмкость и так далее.
Сталью является сплав железа с углеродом , в комплекте с другими различными элементами. При этом железа в нём должно содержаться не менее 45%. Раз речь зашла о составе, то рассмотрим классификацию по химической составляющей.
Основное разделение идёт на сталь углеродистую и легированную (пример — нержавеющая сталь). Первый вид имеет несколько подвидов по количеству процентного содержания углерода:
- низкоуглеродистые стали, в которых содержится до 0,25% C;
- среднеуглеродистые (до 0,55% C);
- высокоуглеродистые (от 0,6% до 2% C).
Аналогично и второй вид разделяется на три подвида по содержанию легирующих элементов:
- низколегированные (до 4%);
- средне (до 11%);
- высоколегированные (более 11%).
Кроме того, в стали могут содержаться и неметаллические включения. В зависимости от них идёт классификация по другому параметру – по качеству. Чем меньший процент неметаллических включений, тем выше качество стали. В целом здесь выделяют четыре вида:
- обыкновенная;
- качественная;
- высококачественная;
- особо высококачественная сталь.
Её состав также определяет разделение на виды по назначению. Их множество, например, криогенные стали, конструкционные, жаропрочные , нержавеющие, инструментальные и т. д. Разделение на виды идёт также по структуре:
- ферритная;
- аустенитная;
- бейнитная;
- мартенситная;
- перлитная.
В структуре могут преобладать две фазы и даже более. Сталь в этом случае разделяют соответственно на двухфазную и многофазную.
Разные виды элементов, которые могут присутствовать в стали
Углерод. С повышением процентного содержания в стали этого элемента увеличивается её прочность и твёрдость. Но идут потери в пластичности.
Сера. Эта примесь вредна, так как вместе с железом она образует сернистое железо. Из-за него в материале возникают трещины как следствие потери связей между зёрнами при обработке высокой температурой и под воздействием давления. Негативно наличие серы сказывается и на прочности стали, её пластичности, износостойкости, коррозийной стойкости.
Феррит. Это железо, которое обладает объемноцентрированной кристаллической решёткой. Характерно, что сплавы с его наличием выходят мягкими и обладают пластичной микроструктурой.
Фосфор. Если сера уменьшает прочность при высоких температурах, то фосфор придаёт стали хрупкости при температурах пониженных. Тем не менее есть группа сталей, в которой повышено содержание этого, казалось бы, вредного элемента. Изделия из такого металла очень легко поддаются резке.
Цементит, он же карбид железа. Его влияние противоположно к влиянию феррита. Сталь становится твёрдой и хрупкой.
Конкретный пример легированной стали
Нержавеющей называют такую сталь, которая может сопротивляться коррозии в агрессивных средах или в атмосфере. Её состав был открыт в 1913 году Гарри Бреарли. Он заметил во время экспериментов, что сталь, в которой содержалось большое количество хрома, могла активно сопротивляться кислотной коррозии.
Сейчас нержавеющую сталь разделяют на три группы:
- жаропрочная – обладает высокой механической прочностью даже при значительных температурах;
- жаростойкая – имеет устойчивость к коррозии в условиях высоких температур и агрессивной среды. Подойдёт для использования на химических заводах;
- коррозионно-стойкая нержавеющая сталь – обладает такой стойкостью к коррозии, которой достаточно для бытовых условий и для несложных промышленных задач. Из неё могут быть изготовлены хирургические инструменты, бытовая посуда, детали для машиностроительной промышленности, лёгкой промышленности или, например, нефтегазовой.
Чтобы получить сталь, которая будет более стойкой к коррозийным влияниям, нужно повышать в ней количество хрома. Так, для обычной среды его достаточно от 13 до 17%. Если хрома больше 17%, то такой сплав можно использовать в более агрессивных средах. Чтобы металл не разрушался от влияния сильных кислот, сплав стали должен содержать не только хром, но и никель с присадками молибдена, силициума, купрума.
Пределы значений различных характеристик стали — температура плавления, удельная теплопроводность и т. п.
Исходя из того, что состав сплава может быть разным, то и значение различных свойств для каждого вида стали своё. Приведём обобщённые показатели, в которых указаны пределы значений свойств.
Сталь является одним из самых распространенных материалов на сегодняшний день. Она представляет собой сочетание железа и углерода в определенном процентном соотношении. Существует огромное количество разновидностей этого материала, так как даже незначительное изменение химического состава приводит к изменению физико-механических качеств. Сырье для производства стали сегодня представлено отработанными стальными изделиями. Также было налажено производство конструкционной стали из чугуна. Страны-лидеры в металлургической промышленности проводят выпуск заготовок согласно стандартам, установленным в ГОСТ. Рассмотрим особенности производства стали, а также применяемые методы и то, как проводится маркировка полученных изделий.
Особенности процесса производства стали
В производстве чугуна и стали применяются разные технологии, несмотря на достаточно близкий химический состав и некоторые физико-механические свойства. Отличия заключаются в том, что сталь содержит меньшее количество вредных примесей и углерода, за счет чего достигаются высокие эксплуатационные качества. В процессе плавки все примеси и лишний углерод, который становится причиной повышения хрупкости материала, уходят в шлаки. Технология производства стали предусматривает принудительное окисление основных элементов за счет взаимодействия железа с кислородом.
Рассматривая процесс производства углеродистой и других видов стали, следует выделить несколько основных этапов процесса:
- Расплавление породы. Сырье, которое используется для производства металла, называют шихтой. На данном этапе при окислении железа происходит раскисление и примесей. Уделяется много внимания тому, чтобы происходило уменьшение концентрации вредных примесей, к которым можно отнести фосфор. Для обеспечения наиболее подходящих условий для окисления вредных примесей изначально выдерживается относительно невысокая температура. Формирование железного шлака происходит за счет добавления железной руды. После выделения вредных примесей на поверхности сплава они удаляются, проводится добавление новой порции оксида кальция.
- Кипение полученной массы. Ванны расплавленного металла после предварительного этапа очистки состава нагреваются до высокой температуры, сплав начинает кипеть. За счет кипения углерод, находящийся в составе, начинает активно окисляться. Как ранее было отмечено, чугун отличается от стали слишком высокой концентрацией углерода, за счет чего материал становится хрупким и приобретает другие свойства. Решить подобную проблему можно путем вдувания чистого кислорода, за счет чего процесс окисления будет проходить с большой скоростью. При кипении образуются пузырьки оксида углерода, к которым также прилипают другие примеси, за счет чего происходит очистка состава. На данной стадии производства с состава удаляется сера, относящаяся к вредным примесям.
- Раскисление состава. С одной стороны, добавление в состав кислорода обеспечивает удаление вредных примесей, с другой, приводит к ухудшению основных эксплуатационных качеств. Именно поэтому зачастую для очистки состава от вредных примесей проводится диффузионное раскисление, которое основано на введении специального расплавленного металла. В этом материале содержатся вещества, которые оказывают примерно такое же воздействие на расплавленный сплав, как и кислород.
Кроме этого, в зависимости от особенностей применяемой технологии могут быть получены материалы двух типов:
- Спокойные, которые прошли процесс раскисления до конца.
- Полуспокойные, которые имеют состояние, находящееся между спокойными и кипящими сталями.
При скольки градусах плавится сталь. Температура — плавление — сталь
Температура плавления сталей — 1300 — 1400 С, температура плавления медноникелевого сплава (Си — 90 %, Ni — 10 %) — 1150 С. Увеличение никеля в сплаве более 10 % делает затруднительным проведение спекания и пропитку твердого сплава в стальной заготовке.
Температура плавления стали и чугуна зависит от содержания углерода.
Температура плавления стали в зависимости от химического состава колеблется в пределах 1420 — 1525 С; температура разливки стали в литейные формы должна быть выше на 100 град для толстостенных отливок и на 150 град для тонкостенных отливок.
С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощное подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.
С повышением содержания углерода температура плавления стали понижается; при содержании углерода 0 7 % и выше кислородная резка стали затрудняется. Кроме того, при содержании углерода свыше 0 3 % обработанная поверхность заметно увеличивает свою твердость по сравнению с первоначальной. Это явление поверхностной закалки выражается тем резче, чем выше содержание углерода и скорость охлаждения изделия после резки. При содержании углерода свыше 0 7 % в случае резки без предварительного подогрева изделия необходимо более мощцое подогревающее пламя для нагрева стали до температуры, при которой она может гореть в кислороде.
С повышением содержания углерода понижается температура плавления стали, и ее легко можно пережечь, учитывая высокую температуру зоны нагрева при газовой сварке.
Очистить стремительный поток сжатых и раскаленных до температуры плавления стали газов от частиц, имеющих размеры 15 — 30 микрон, нелегкое дело.
Неметаллические включения делятся на тугоплавкие; плавящиеся при температуре плавления стали; обладающие низкой температурой плавления; выделяющиеся из расплава на последней стадии кристаллизации.
Флюс обладает высокой жидкотекучестью и малой вязкостью при температуре плавления стали. Вследствие высокого содержания закиси марганца этот флюс можно применять при сварке низкоуглеродистых сталей стандартной низкоуглеродистой электродной проволокой; при этом швы получаются высокого качества. Флюс ОСЦ-45 менее чувствителен, чем другие плавленые флюсы, к отклонениям в химическом составе основного металла, электродной проволоки и самого флюса, а также к ржавчине, содержащейся на поверхности основного металла, что практически очень ценно.
Оплавление происходит в результате общего или местного нагрева выше температуры плавления стали.
Литые сплавы сравнительно легкоплавки, температура их плавления несколько ниже температуры плавления сталей и составляет около 1300 — 1350 С. Выпускаются они обычно в виде литых прутков или стержней длиной 300 — 400 мм, диаметром 5 — 8 мм. Сплавы обладают высокой износоустойчивостью, сохраняющейся до температур 600 — 700 С — начала красного каления.
В период доводки металл перегревают примерно на 100 С выше температуры плавления стали, чтобы обеспечить нормальную разливку. Нагрев металла затрудняется из-за наличия шлака; он может быть ускорен перемешиванием металла. Для этого в период доводки в стали стараются иметь углерода больше (на 0 6 — 0 7 %), чем предусматривается для готового металла. Углерод окисляется по реакции С О. СО f и выделяющиеся пузырьки газа СО активно перемешивают ванну.
Прежде чем говорить о сталях, давайте определимся с физическим смыслом самой категории температура плавления. В научно-производственной сфере это понятие используется еще и как температура отвердевания. Физический смысл данной категории состоит в том, что эта температура показывает, при каком ее значении происходит смена вещества, то есть его переход из жидкого в твердое состояние. В самой же точке температурного перехода вещество может быть как в одном, так и в другом состоянии. При подаче дополнительного тепла предмет или вещество приобретает жидкое состояние, а при отведении тепла — отвердевает. Этот показатель считается одним из самых важных в системе физических свойств любого вещества, при этом необходимо учитывать (это особенно важно понимать применительно к сталям), что температура отвердевания численно равна температуре плавления лишь в том случае, когда мы говорим об идеально чистом веществе.
Как известно из школьной программы, температура плавления стали для различных видов сплавов различна. Это определяется структурой сплава, входящими в него компонентами, характером технологического производства стали и другими факторами.
Так, например, температура плавления стали, состоящей из медноникелевого сплава равна примерно 1150 °С. Если мы будем в таком сплаве увеличивать содержание никеля, то температура будет повышаться, так как температура плавления самого никеля гораздо выше, чем у меди. Как правило, в зависимости от химического состава сплава и соотношения присутствующих в нем компонентов температура плавления стали может находиться в границах 1420-1525 °С, если такая сталь подлежит разливке в формы в процессе металлургического производства, то температуру необходимо поддерживать еще на 100-150 градусов выше. Важным фактором, который влияет на температуру плавления, является уровень содержания в сплаве углерода. Если его содержание высоко, то температура будет ниже, и, соответственно, наоборот — при понижении количества углерода температура повышается.
Более сложным с точки зрения определения величины является процесс плавления в нержавеющих сталях. Причиной этого является их сложный химический состав. Например, стали марки 1X18H9, широко используемые в стоматологии и электротехнике, имеют в своем составе, кроме собственно железа, еще углерод, никель, хром, марганец, титан и кремний. Естественно, нержавеющей стали такого состава будет определяться свойствами каждого компонента, входящего в нее. Из такой стали изготавливаются литые зубы, коронки, различного типа зубные протезы, электродетали и другое. Можно привести перечень некоторых свойств, которыми обладает эта нержавеющая сталь, температура плавления ее составляет 1460-1500 °С, поэтому, исходя из данного параметра и химического состава сплава, для его пайки применяются специальные
Одними из самых высокотехнологичных в современном производстве видов сплавов являются различные стали с включением в их состав элементов титана. Это обусловлено тем, что эти стали имеют практически стопроцентную биологическую инертность, а температура плавления стали на основе титана — одна их самых высоких.
Большинство сталей содержит в своем составе железо в качестве основного компонента. Это объясняется не только тем, что этот металл — один из распространенных в а еще и тем, что железо представляет собой практически универсальный элемент для производства сталей различных марок и сплавов, в состав которых он входит. Эта широта применения объясняется тем, что показатель температуры плавления этого металла, равный 1539 градусам, в сочетании с иными уникальными химическими свойствами делает железо подходящим компонентом для широкого перечня марок сталей различного назначения.
Каждый год во всех частях нашей планеты вместе производится около полутора миллионов тысяч тонн стали. Её используют в множестве отраслей, начиная от производства зубных протезов, заканчивая деталями космических шаттлов. Для каждой отрасли найдётся такая марка стали, которая будет подходить по физическим и механическим свойствам, по структуре и химическому составу.
Разные характеристики получаются в зависимости от того, какие примеси и в каком количестве содержатся в металле, каким способом он изготовлен и как обработан. Оттого меняются итоговые свойства, такие как плотность, температура плавления, теплопроводность, предел прочности при растяжении, линейное тепловое расширение, удельная теплоёмкость и так далее.
Сталью является сплав железа с углеродом , в комплекте с другими различными элементами. При этом железа в нём должно содержаться не менее 45%. Раз речь зашла о составе, то рассмотрим классификацию по химической составляющей.
Основное разделение идёт на сталь углеродистую и легированную (пример — нержавеющая сталь). Первый вид имеет несколько подвидов по количеству процентного содержания углерода:
- низкоуглеродистые стали, в которых содержится до 0,25% C;
- среднеуглеродистые (до 0,55% C);
- высокоуглеродистые (от 0,6% до 2% C).
Аналогично и второй вид разделяется на три подвида по содержанию легирующих элементов:
- низколегированные (до 4%);
- средне (до 11%);
- высоколегированные (более 11%).
Кроме того, в стали могут содержаться и неметаллические включения. В зависимости от них идёт классификация по другому параметру – по качеству. Чем меньший процент неметаллических включений, тем выше качество стали. В целом здесь выделяют четыре вида:
- обыкновенная;
- качественная;
- высококачественная;
- особо высококачественная сталь.
Её состав также определяет разделение на виды по назначению. Их множество, например, криогенные стали, конструкционные, жаропрочные , нержавеющие, инструментальные и т. д. Разделение на виды идёт также по структуре:
- ферритная;
- аустенитная;
- бейнитная;
- мартенситная;
- перлитная.
В структуре могут преобладать две фазы и даже более. Сталь в этом случае разделяют соответственно на двухфазную и многофазную.
Разные виды элементов, которые могут присутствовать в стали
Углерод. С повышением процентного содержания в стали этого элемента увеличивается её прочность и твёрдость. Но идут потери в пластичности.
Сера. Эта примесь вредна, так как вместе с железом она образует сернистое железо. Из-за него в материале возникают трещины как следствие потери связей между зёрнами при обработке высокой температурой и под воздействием давления. Негативно наличие серы сказывается и на прочности стали, её пластичности, износостойкости, коррозийной стойкости.
Феррит. Это железо, которое обладает объемноцентрированной кристаллической решёткой. Характерно, что сплавы с его наличием выходят мягкими и обладают пластичной микроструктурой.
Фосфор. Если сера уменьшает прочность при высоких температурах, то фосфор придаёт стали хрупкости при температурах пониженных. Тем не менее есть группа сталей, в которой повышено содержание этого, казалось бы, вредного элемента. Изделия из такого металла очень легко поддаются резке.
Цементит, он же карбид железа. Его влияние противоположно к влиянию феррита. Сталь становится твёрдой и хрупкой.
Конкретный пример легированной стали
Нержавеющей называют такую сталь, которая может сопротивляться коррозии в агрессивных средах или в атмосфере. Её состав был открыт в 1913 году Гарри Бреарли. Он заметил во время экспериментов, что сталь, в которой содержалось большое количество хрома, могла активно сопротивляться кислотной коррозии.
Сейчас нержавеющую сталь разделяют на три группы:
- жаропрочная – обладает высокой механической прочностью даже при значительных температурах;
- жаростойкая – имеет устойчивость к коррозии в условиях высоких температур и агрессивной среды. Подойдёт для использования на химических заводах;
- коррозионно-стойкая нержавеющая сталь – обладает такой стойкостью к коррозии, которой достаточно для бытовых условий и для несложных промышленных задач. Из неё могут быть изготовлены хирургические инструменты, бытовая посуда, детали для машиностроительной промышленности, лёгкой промышленности или, например, нефтегазовой.
Чтобы получить сталь, которая будет более стойкой к коррозийным влияниям, нужно повышать в ней количество хрома. Так, для обычной среды его достаточно от 13 до 17%. Если хрома больше 17%, то такой сплав можно использовать в более агрессивных средах. Чтобы металл не разрушался от влияния сильных кислот, сплав стали должен содержать не только хром, но и никель с присадками молибдена, силициума, купрума.
Пределы значений различных характеристик стали — температура плавления, удельная теплопроводность и т. п.
Исходя из того, что состав сплава может быть разным, то и значение различных свойств для каждого вида стали своё. Приведём обобщённые показатели, в которых указаны пределы значений свойств.