Сталь: состав, свойства, применение

Сталь: состав, свойства, применение

Сталью называют сплав железа с углеродом, который обеспечивает наилучшие свойства этих элементов. Железо является мягким материалом, легко поддающимся окислению и деформации. Добавление большого количества углерода может сделать его твердым, но хрупким. Поэтому одна из важнейших задач металлургической промышленности — сделать такой сплав железа, углерода и других элементов, чтобы получить оптимальные эксплуатационные характеристики.

Состав стали напрямую влияет на будущее ее применение. Стависимости от характеристик стали возможно ее применение в различных сферах, наль — один из наиболее распространенных сплавов железа и углерода. В зачиная с медицины и заканчивая машиностроением. Вряд ли можно найти другой сплав, так часто встречающийся вокруг нас. Рассмотрим подробнее химический состав стали, свойства разных видов и ее применение в различных сферах жизни человека.

Из чего состоит сталь

Сталью называют сплав железа с углеродом, но состав последнего небольшой, как правило, не более 1,6%. Этот процент меньше, чем в составе чугуна (это также сплав железа с углеродом), но чугун отличается хрупкостью, а сталь — нет. Кроме того, в сталь также добавляют другие вещества, каждый из которых придает определенные характеристики, необходимые для решений тех или иных задач.

Практикуется добавление марганца, азота, олова, серы, кремния, фосфора. Эти химические элементы называют легирующими добавками или легирующими агентами — слово произошло от латинского “ligo”, что означает “связывать, соединять”. Добавление этих веществ в состав легирующей стали придает определенные физические или химические свойства сплаву и улучшают его характеристики.

Состав стали

Два основных составных элемента стали — железо и углерод. Причем углерода в процентном соотношении добавляется совсем немного (самое большое содержание — чуть более 2%), но он определяет ряд прочностных и антикоррозийных характеристик, которые являются наиболее важными в этом сплаве.

Всю сталь, представленную на рынке, можно разделить на две основных группы:

  1. Углеродистый тип стали — в состав углеродистой стали добавляют определенное количество фосфора, серы, марганца и кремния, бывает высоколегированная, среднелегированная и низколегированная. Используется при особых условиях эксплуатации: с нагрузкой, напряжением. Применение углеродистой стали востребовано благодаря ее высоким эксплуатационным характеристикам.
  2. Легированный тип стали — в такой сплав добавляют особые химические вещества, такие как кремний, бор, азот, цирконий, титан, хром, они хотя и существенно удорожают сталь, но придают ей особые характеристики, например, свойствами легированной стали выступают жаропрочность, износостойкость, устойчивость к коррозии.

Чтобы понять будущие характеристики сплава, нужно определить состав нержавеющей стали, правильно прочитав ее маркировку. Мы уже упоминали о том, что в сплав добавляют различные элементы, придающие определенные свойства материалу. В зависимости от процентного соотношения этих элементов в хим составе стали сплав может быть нескольких типов:

  1. Обыкновенная сталь содержит не более 0,6% углерода, она еще называется стандартная, а в маркировке указывается как “Ст”. Это наиболее распространенный и доступный по цене вид стали, применяемый повсеместно.
  2. Качественная сталь — это и легированный, и углеродистый тип стали, за счет повышенного содержания углерода и других химических элементов, придающих улучшающие свойства сплаву, стоимость такой стали выше, но и эксплуатационные характеристики значительно превышают стандартную сталь. Пластичность, свариваемость такой стали несравненно выше, также лучше и защита от механических ударов.

Свойства стали

Сталь: состав, свойства, применение

Прежде чем заказывать сталь и изделия из нее, нужно определиться с характеристиками, которые будут важны при ее дальнейшем использовании. Если не учитывать ее будущее применение, то можно приобрести продукт, не удовлетворяющий эксплуатационным свойствам — сплав может не подойти под его прямое назначение. Применение легированной стали отличается от применения оцинкованной стали, и наоборот. Разберем свойства, которыми обладают различные виды стали.

Механические

Наиболее важными механическими свойствами стали выступают следующие:

  • прочность — один из основных параметров стального сплава, величина указывается в качестве характеристики любой марки стали и свойствах, обозначает, какая механическая нагрузка выдерживается данным типом сплава;
  • пластичность — важное свойство для тех марок стали, из которых изготавливаются детали и заготовки для них, ведь в этом случае сталь должна быть подвержена изменению формы;
  • твердость — характеристика показывает, какую нагрузку выдерживает материал до появления вдавливания в поверхность;
  • предел текучести — свойство, отражающее степень возможности растяжения материала с помощью механического воздействия, указывается у каждой марки сплава;
  • величина ударной вязкости — показывает предел динамической нагрузки, удар какой силы может выдержать изделие перед началом разрушения.

Физические

Свойства физического характера обозначают такие характеристики стального сплава, которые позволят использовать сталь в разных сферах экономики. Главными физическими свойствами являются следующие:

  • плотность обозначает величину массы, содержащейся в одной единице объема — чем она больше, тем большую деформацию может выдержать материал;
  • теплопроводность показывает скорость передачи единицы тепла по изделию из этого сплава (является определяющим фактором при изготовлении труб и радиаторов отопления);
  • электропроводность — важный критерий, являющийся определяющим при использовании стальных изделий рядом с источниками электрического тока.

Химические

Химические характеристики показывают взаимодействие материала с другими веществами, которые имеют разную температуру и способность к окислительно-восстановительным реакциям. Основными параметрами считаются следующие:

  • окисляемость — способность вступать в реакции с кислородом, на скорость и масштаб этого процесса влияет процентное содержание углерода и параметры окружающей среды;
  • коррозионная стойкость может быть постоянной величиной, однако может увеличиваться при постоянном нахождении изделия из стали в воде или во влажном грунте;
  • жаростойкость связана с показателем окисляемости, то есть чем выше жаростойкость, тем меньше вероятность развития процесса окисления;
  • жаропрочность — показывает, до какой температуры можно нагреть стальную деталь до того, как ее можно будет разрушить.

Технологические

Данные параметры показывают способность изменения изделий из стального сплава под воздействием процессов и оборудования. Основными параметрами для стали выступают следующие:

  • ковкость — возможность изменения формы под воздействием внешнего механического напряжения;
  • жидкотекучесть — показывает, насколько сталь в расплавленном состоянии может заполнять ту или иную форму;
  • свариваемость — это свойство позволяет осуществлять сварку различных деталей в одно целое.

Марка стали и ее состав — важные показатели, по которым можно сделать вывод о ее характеристиках и возможностях дальнейшего использования.

Где применяется сталь

Химические свойства стали определяют ее дальнейшее основное применение стали, потому что входящие в состав элементы придают те или иные характеристики. Входящие элементы можно посмотреть по марке, которая зашифрована буквенно-цифровым кодом. Например, если в емкости из стали хранится агрессивная жидкость, то сплав должен обладать повышенной коррозионной стойкостью.

Если не учитывать эти свойства сплава стали, то можно получить результат, не соответствующий задачам, поставленным перед стальным изделием. Также такими характеристиками могут выступать также устойчивость к высоким температурам, хорошая свариваемость.

Применение стали распространено в различных сферах, вот лишь основные:

  1. Строительная — из стали изготавливаются металлоконструкции разного объема, конструкции и назначения, поэтому для каждого вида использования могут быть важны определенные физические, химические и механические свойства стали. Однако для всех типов строительных работ сталь должна быть прочной, устойчивой к коррозии и выдерживать длительные механические нагрузки.
  2. Инструментальная — из стальных сплавов изготавливают большой ассортимент различных инструментов для разных сфер деятельности, в зависимости от назначения это могут быть штампованные изделия, режущий инструмент и измерительный, где используется сталь самого высокого качества — высоколегированная или высокоуглеродистая.
  3. Конструкционная — для этих целей из стального сплава изготавливают металлоконструкции, детали, механические узлы, для обеспечения высокой степени прочности и износостойкости в такой сплав обычно добавляют марганец.

Если для ваших целей нужны определенные свойства углеродистой стали или легированной, вы можете заказать сплав с определенным составом. Это даст гарантию определенных характеристик: коррозионной стойкости, жаропрочности, электропроводности.

Обратная связь
Обратная связь

Ваше сообщение было успешно отправлено

Быстрый заказ
Быстрый заказ

Ваше сообщение было успешно отправлено