Из чего сделана сталь: Стали — Steel — qaz.wiki

Стали — Steel — qaz.wiki

Металлический сплав, полученный путем соединения железа с другими элементами

Сталь представляет собой сплав из железа с типично несколько процентов от углерода , чтобы улучшить ее прочность и сопротивление разрушению по сравнению с железом. Могут присутствовать или добавляться многие другие дополнительные элементы. Для нержавеющих сталей, устойчивых к коррозии и окислению, обычно требуется дополнительно 11% хрома . Из-за высокой прочности на разрыв и низкой стоимости сталь используется в зданиях , инфраструктуре , инструментах , кораблях , поездах , автомобилях , машинах , электроприборах и оружии . Железо является основным металлом стали и может принимать две кристаллические формы (аллотропные формы): объемно-центрированную кубическую и гранецентрированную кубическую . Эти формы зависят от температуры. В объемно-центрированной кубической структуре имеется атом железа в центре и восемь атомов в вершинах каждой кубической элементарной ячейки; в гранецентрированной кубике имеется по одному атому в центре каждой из шести граней элементарной кубической ячейки и восемь атомов в ее вершинах.

Именно взаимодействие аллотропов железа с легирующими элементами, в первую очередь углеродом, придает стали и чугуну ряд уникальных свойств.

В чистом железе кристаллическая структура имеет относительно небольшое сопротивление проскальзыванию атомов железа друг за другом, поэтому чистое железо является довольно пластичным , мягким и легко формируемым. В стали небольшие количества углерода, других элементов и включений в железе действуют как упрочняющие агенты, предотвращающие движение дислокаций .

Углерод в типичных стальных сплавах может составлять до 2,14% от его веса. Изменение количества углерода и многих других легирующих элементов, а также регулирование их химического и физического состава в готовой стали (либо в виде растворенных элементов, либо в виде осажденных фаз) замедляет движение тех дислокаций, которые делают чистое железо пластичным, и, таким образом, контролирует и улучшает его качества. Эти качества включают твердость , характеристики закалки , необходимость в отжиге , поведение при отпуске , предел текучести и предел прочности на разрыв полученной стали. Повышение прочности стали по сравнению с чистым железом возможно только за счет снижения пластичности железа.

Сталь производилась в шаровидных печах в течение тысяч лет, но ее широкомасштабное промышленное использование началось только после того, как в 17 веке были разработаны более эффективные методы производства, с введением доменной печи и производства тигельной стали . За этим последовала мартеновская печь, а затем — Бессемеровский процесс в Англии в середине 19 века. С изобретением Бессемеровского процесса началась новая эра серийного производства стали. Мягкая сталь заменила кованое железо . В 19 веке немецкие государства добились большого успеха в Европе благодаря дешевому экспорту стали.

Дальнейшие усовершенствования этого процесса, такие как производство стали в кислородном кислороде (BOS), в значительной степени заменили более ранние методы, еще больше снизив стоимость производства и повысив качество конечного продукта. Сегодня сталь является одним из самых распространенных искусственных материалов в мире: ежегодно производится более 1,6 миллиарда тонн.

Современная сталь обычно идентифицируется различными марками, определенными различными организациями по стандартизации .

Определения и сопутствующие материалы

Существительное сталь происходит от протогерманского прилагательного stahliją или

stakhlijan ( сделанный из стали ), которое связано с stahlaz или stahliją ( постоянная стойкость ).

Содержание углерода в стали составляет от 0,002% до 2,14% по массе для обычной углеродистой стали ( железо — углерод сплавов ). Слишком малое содержание углерода делает (чистое) железо довольно мягким, пластичным и непрочным. Более высокое содержание углерода, чем в стали, делает хрупкий сплав, обычно называемый чугунным чугуном . Легированная сталь — это сталь, в которую намеренно добавлены другие легирующие элементы для изменения характеристик стали. Обычные легирующие элементы включают: марганец , никель , хром , молибден , бор , титан , ванадий , вольфрам , кобальт и ниобий .

Напротив, чугун подвергается эвтектической реакции. Дополнительные элементы, которые чаще всего считаются нежелательными, также важны в стали: фосфор , сера , кремний и следы кислорода , азота и меди .

Простые сплавы углерод-железо с содержанием углерода более 2,1% известны как чугун . С помощью современных технологий производства стали , таких как формовка металла порошком, можно изготавливать стали с очень высоким содержанием углерода (и других легированных материалов), но это не является распространенным явлением. Чугун не является ковким даже в горячем состоянии, но его можно формовать путем литья, поскольку он имеет более низкую температуру плавления, чем сталь, и хорошие литейные свойства. Определенные составы чугуна, сохраняя при этом экономию плавления и литья, могут быть подвергнуты термообработке после литья для изготовления изделий из ковкого чугуна или ковкого чугуна . Сталь отличается от кованого железа (в настоящее время в значительной степени устаревшего), которое может содержать небольшое количество углерода, но большое количество шлака .

Свойства материала

Фазовая диаграмма железо-углерод , показывающая условия, необходимые для образования различных фаз

Происхождение и производство

Железо обычно находится в земной коре в виде руды , обычно оксида железа, такого как магнетит или гематит . Железо извлекается из железной руды путем удаления кислорода посредством его комбинации с предпочтительным химическим партнером, таким как углерод, который затем теряется в атмосферу в виде диоксида углерода. Этот процесс, известный как плавка , впервые был применен к металлам с более низкими температурами плавления , таким как олово , которое плавится примерно при 250 ° C (482 ° F), и медь , которая плавится примерно при 1100 ° C (2010 ° F), и сочетание бронзы с температурой плавления ниже 1083 ° C (1981 ° F). Для сравнения, чугун плавится при температуре около 1375 ° C (2507 ° F). Небольшие количества железа выплавляли в древние времена в твердом состоянии, нагревая руду на древесном угле, а затем сваривая куски вместе с помощью молотка и в процессе выдавливания примесей.

Осторожно, содержание углерода можно контролировать, перемещая его в огне. В отличие от меди и олова, жидкое или твердое железо довольно легко растворяет углерод.

Все эти температуры могли быть достигнуты с помощью древних методов, используемых с бронзового века . Поскольку скорость окисления железа быстро увеличивается за пределы 800 ° C (1470 ° F), важно, чтобы плавка происходила в среде с низким содержанием кислорода. Плавка с использованием углерода для восстановления оксидов железа приводит к получению сплава ( чушкового чугуна ), который сохраняет слишком много углерода, чтобы его можно было назвать сталью. Избыточный углерод и другие примеси удаляются на следующем этапе.

В смесь железа и углерода часто добавляют другие материалы для получения стали с желаемыми свойствами. Никель и марганец в стали повышают ее прочность на разрыв и делают аустенитную форму раствора железо-углерод более стабильной, хром увеличивает твердость и температуру плавления, а ванадий также увеличивает твердость, делая его менее склонным к усталости металла .

Для предотвращения коррозии в сталь добавляется не менее 11% хрома, так что на поверхности металла образуется твердый оксид ; это известно как нержавеющая сталь . Вольфрам замедляет образование цементита , удерживая углерод в железной матрице и позволяя мартенситу образовываться преимущественно при более медленных скоростях закалки, что приводит к получению быстрорежущей стали . С другой стороны, сера, азот и фосфор считаются загрязнителями, которые делают сталь более хрупкой и удаляются из расплава стали во время обработки.

Свойства

Плотность стали варьируется в зависимости от легирующих компонентов , но обычно находится в диапазоне между 7750 и 8050 кг / м ³ (484 и 503 фунт / куб футов), или 7,75 и 8,05 г / см ³ (4,48 и 4,65 унций / куб в).

Даже в узком диапазоне концентраций смесей углерода и железа, из которых состоит сталь, может образовываться ряд различных металлургических структур с очень разными свойствами. Понимание таких свойств необходимо для изготовления качественной стали.

При комнатной температуре наиболее стабильной формой чистого железа является объемно-центрированная кубическая (ОЦК) структура, называемая альфа-железом или альфа-железом. Это довольно мягкий металл, способный растворять лишь небольшую концентрацию углерода, не более 0,005% при 0 ° C (32 ° F) и 0,021% масс. При 723 ° C (1333 ° F). Включение углерода в альфа-железо называется ферритом . При 910 ° C чистое железо превращается в гранецентрированную кубическую (ГЦК) структуру, называемую гамма-железом или гамма-железом. Включение углерода в гамма-железо называется аустенитом. Более открытая структура FCC аустенита может растворять значительно больше углерода, до 2,1% (в 38 раз больше, чем у феррита) углерода при 1148 ° C (2098 ° F), что отражает верхнее содержание углерода в стали, за пределами которого находится чугун. . Когда углерод вместе с железом выходит из раствора, он образует очень твердый, но хрупкий материал, называемый цементитом (Fe ₃ C).

Когда стали с 0,8% углерода (известные как эвтектоидные стали) охлаждаются, аустенитная фаза (FCC) смеси пытается вернуться в ферритную фазу (BCC). Углерод больше не входит в структуру аустенита FCC, что приводит к его избытку. Одним из способов выхода углерода из аустенита является его выпадение в осадок из раствора в виде цементита , оставляя после себя окружающую фазу ОЦК-железа, называемую ферритом, с небольшим процентом углерода в растворе. Оба, феррит и цементит, одновременно осаждаются, образуя слоистую структуру, называемую перлитом , названную так из-за сходства с перламутром . В заэвтектоидном составе (более 0,8% углерода) углерод сначала будет выпадать в осадок в виде крупных включений цементита на границах зерен аустенита до тех пор, пока процентное содержание углерода в зернах не снизится до эвтектоидного состава (0,8% углерода), при котором точечно формируется перлитная структура. Для сталей с содержанием углерода менее 0,8% (доэвтектоид) феррит сначала образуется внутри зерен, пока оставшийся состав не возрастет до 0,8% углерода, после чего сформируется перлитная структура. На границах в гипоэвктоидной стали не образуются крупные включения цементита. Вышесказанное предполагает, что процесс охлаждения идет очень медленно, что дает углю достаточно времени для миграции.

По мере увеличения скорости охлаждения у углерода будет меньше времени на миграцию с образованием карбида на границах зерен, но внутри зерен будет все больше и больше перлита с более мелкой структурой; следовательно, карбид более широко рассредоточен и предотвращает скольжение дефектов внутри этих зерен, что приводит к упрочнению стали. При очень высоких скоростях охлаждения, возникающих при закалке, углерод не успевает мигрировать, а блокируется внутри гранецентрированного аустенита и образует мартенсит . Мартенсит — это сильно деформированная и напряженная пересыщенная форма углерода и железа, чрезвычайно твердая, но хрупкая. В зависимости от содержания углерода мартенситная фаза принимает разные формы. Ниже 0,2% углерода он принимает кристаллическую форму феррита BCC, но при более высоком содержании углерода он принимает объемно-центрированную тетрагональную (BCT) структуру. Энергия термической активации превращения аустенита в мартенсит отсутствует. Более того, нет никаких изменений в составе, поэтому атомы обычно сохраняют своих соседей.

Мартенсит имеет более низкую плотность (он расширяется при охлаждении), чем аустенит, так что превращение между ними приводит к изменению объема. В этом случае происходит расширение. Внутренние напряжения от этого расширения обычно принимают форму сжатия на кристаллах мартенсита и растяжения на оставшемся феррите с достаточным сдвигом для обоих компонентов. Если закалка выполнена неправильно, внутренние напряжения могут привести к разрушению детали при охлаждении. По крайней мере, они вызывают внутреннее упрочнение и другие микроскопические дефекты. При закалке в воде обычно образуются трещины при закалке, хотя они не всегда видны.

Термическая обработка

Фазовая диаграмма Fe-C для углеродистых сталей; показаны критические температуры A ₀ , A ₁ , A ₂ и A ₃ для термообработки.

Есть много типов процессов термообработки стали. Наиболее распространены отжиг , закалка и отпуск . Термическая обработка эффективна для композиций, превышающих эвтектоидный состав (заэвтектоид) с 0,8% углерода. Доэвтектоидная сталь не подвергается термической обработке.

Отжиг — это процесс нагрева стали до достаточно высокой температуры для снятия локальных внутренних напряжений. Он не вызывает общего размягчения продукта, а только локально снимает напряжения и напряжения, заключенные внутри материала. Отжиг проходит в три фазы: восстановление , рекристаллизация и рост зерен . Температура, необходимая для отжига конкретной стали, зависит от типа отжига, который необходимо достичь, и легирующих компонентов.

Закалка включает в себя нагрев стали для образования аустенитной фазы с последующей закалкой в ​​воде или масле . Это быстрое охлаждение приводит к твердой, но хрупкой мартенситной структуре. Затем сталь закаляется, что является просто специальным типом отжига, чтобы уменьшить хрупкость. В этом случае процесс отжига (отпуска) преобразует часть мартенсита в цементит или сфероидит и, следовательно, снижает внутренние напряжения и дефекты. В результате получается более пластичная и устойчивая к излому сталь.

Производство стали

Когда железо выплавляется из руды, оно содержит больше углерода, чем желательно. Чтобы стать сталью, ее необходимо повторно обработать, чтобы уменьшить углерод до нужного количества, после чего можно добавить другие элементы. В прошлом сталелитейные предприятия разливали необработанный стальной продукт в слитки, которые хранили до использования в дальнейших процессах рафинирования, в результате которых получали готовый продукт. На современных предприятиях исходный продукт близок к конечному составу и непрерывно разливается в длинные слябы, разрезается и формируется в стержни и профили и подвергается термообработке для получения конечного продукта. Сегодня около 96% стали непрерывно разливается, в то время как только 4% производится в виде слитков.

Затем слитки нагревают в яме для выдержки и подвергают горячей прокатке в слябы, заготовки или блюмы . Слябы подвергаются горячей или холодной прокатке в листы или листы. Заготовки подвергаются горячей или холодной прокатке в пруток, пруток и проволоку. Блюмы подвергаются горячей или холодной прокатке в конструкционную сталь , такую ​​как двутавровые балки и рельсы . На современных сталелитейных заводах эти процессы часто происходят на одной сборочной линии , когда руда поступает, а готовая стальная продукция выходит. Иногда после окончательной прокатки сталь подвергают термообработке для повышения прочности; однако это относительно редко.

История сталеплавильного производства

Древняя сталь

Сталь была известна в древности и был произведен в bloomeries и тиглей .

Самое раннее известное производство стали наблюдается в железных изделиях, раскопанных на археологическом участке в Анатолии ( Каман-Калехойюк ), возраст которых составляет почти 4000 лет и датируется 1800 годом до нашей эры. Гораций определяет стальное оружие, такое как фальката, на Пиренейском полуострове , а норическая сталь использовалась римскими военными .

Репутация чугуна Seric из Южной Индии (сталь wootz) значительно выросла в остальном мире. На предприятиях по производству металла в Шри-Ланке использовались ветряные печи, приводимые в движение муссонными ветрами, позволяющие производить высокоуглеродистую сталь. Крупномасштабное производство стали Wootz в Тамилакаме с использованием тиглей и источников углерода, таких как завод Avāram, произошло к шестому веку до нашей эры, что стало первым предшественником современного производства стали и металлургии.

В китайский этого периода Воюющих (403-221 г. до н.э.) имел закалочной закаленные стали, в то время как китайский из династии Хань (202 г. до н.э. — 220 н.э.) создал стали путем плавления вместе кованого железа с чугуном, таким образом производя углерод-промежуточное соединение сталь к 1 веку нашей эры.

Есть свидетельства того, что углеродистая сталь была изготовлена ​​в Западной Танзании предками народа хая еще 2000 лет назад путем сложного процесса «предварительного нагрева», позволяющего температурам внутри печи достигать 1300–1400 ° C.

Сталь Wootz и дамасская сталь

Свидетельства самого раннего производства высокоуглеродистой стали в Индии обнаружены в Кодуманале в Тамил Наду , районе Голконды в Андхра-Прадеше и Карнатаке , а также в районах Саманалавава в Шри-Ланке . Эта сталь стала известна как сталь Wootz , ее производили в Южной Индии примерно в шестом веке до нашей эры и экспортировали по всему миру. Технология производства стали существовала в регионе до 326 г. до н.э., поскольку они упоминаются в литературе на тамильском , арабском и латинском языках Сангама как лучшая сталь в мире, экспортируемая в то время в римский, египетский, китайский и арабский миры — то, что они называли Сериком. Утюг . Торговли 200 г. до н.э. Тамил гильдии в Тиссамахараме , на юго — востоке Шри — Ланки, принесли с собой некоторые из самых старых железных и стальных артефактов и производственных процессов на остров от классического периода . Китайцы и местные жители в Анурадхапуре , Шри-Ланка, также переняли методы производства стали Wootz у тамилов династии Чера в Южной Индии к 5 веку нашей эры. В Шри-Ланке в этом раннем методе производства стали использовалась уникальная ветряная печь, управляемая муссонными ветрами, способная производить высокоуглеродистую сталь. Поскольку технология была приобретена у тамильцев из Южной Индии, происхождение технологии производства стали в Индии можно консервативно оценить в 400–500 гг. До н. Э.

Производство так называемой Wootz, или дамасской стали , известной своей прочностью и способностью удерживать лезвие, возможно, было взято арабами из Персии, которые взяли ее из Индии. Первоначально он был создан из ряда различных материалов, включая различные микроэлементы , очевидно, в конечном итоге из писаний Зосима Панополиса . В 327 г. до н. Э. Побежденный царь Порус наградил Александра Великого не золотом или серебром, а 30 фунтами стали. Недавние исследования показали, что углеродные нанотрубки были включены в его структуру, что может объяснить некоторые из его легендарных качеств, хотя, учитывая технологии того времени, такие качества были получены случайно, а не намеренно. Естественный ветер использовался там, где почва, содержащая железо, нагревалась с помощью дерева. Древняя Sinhalese удалась извлечь тонны стали на каждые 2 тонн почвы, замечательный подвиг в то время. Одна такая печь была найдена в Саманалавеве, и археологи смогли производить сталь, как это делали древние.

Сталь для тигля, образованная путем медленного нагрева и охлаждения чистого железа и углерода (обычно в форме древесного угля) в тигле, была произведена в Мерве в 9-10 веках нашей эры. В XI веке есть свидетельства производства стали в Китае с использованием двух технологий: «берганский» метод, который производил низкокачественную, неоднородную сталь, и предшественник современного бессемеровского процесса, в котором использовалась частичная декарбонизация путем многократной ковки на холоде. взрыв .

Современное сталеплавильное производство

Бессемеровский преобразователь в Шеффилде , Англия

С 17 века первым шагом в европейском производстве стали было выплавление железной руды в чугун в доменной печи . Первоначально с использованием древесного угля, современные методы используют кокс , который оказался более экономичным.

Процессы, начиная с пруткового железа

В этих процессах чугун очищался (очищался) в кузнице для производства пруткового чугуна , который затем использовался в производстве стали.

Производство стали методом цементации было описано в трактате, опубликованном в Праге в 1574 году и использовавшемся в Нюрнберге с 1601 года. Подобный процесс для упрочнения брони и файлов был описан в книге, опубликованной в Неаполе в 1589 году. завезен в Англию примерно в 1614 году и использовался для производства такой стали сэром Бэзилом Бруком в Колбрукдейле в 1610-х годах.

Сырьем для этого процесса служили слитки железа. В XVII веке стало ясно, что лучшая сталь поступает из рудного железа в регионе к северу от Стокгольма , Швеция. Это было обычным источником сырья в 19 веке, почти до тех пор, пока использовался этот процесс.

Тигельная сталь — это сталь, которая была плавлена ​​в тигле, а не кована , в результате чего она более однородна. Большинство предыдущих печей не могли достичь достаточно высоких температур для плавления стали. Тигельная сталелитейная промышленность начала современного периода возникла в результате изобретения Бенджамина Хантсмана в 1740-х годах. Черновая сталь (сделанная, как указано выше) плавилась в тигле или в печи и отливалась (обычно) в слитки.

Процессы из чугуна

Современная эра в сталеплавильном началась с введением Генри бессемеровском «s бессемеровского процесса в 1855 году, сырье для которого было чугун. Его метод позволил ему производить сталь в больших количествах по дешевке, поэтому мягкая сталь стала использоваться для большинства целей, для которых раньше использовалось кованое железо. Процесс Гилкриста-Томаса (или базовый бессемеровский процесс ) был усовершенствованием бессемеровского процесса, заключающийся в футеровке конвертера основным материалом для удаления фосфора.

Еще одним процессом производства стали XIX века был процесс Сименса-Мартина , который дополнил процесс Бессемера. Он состоял из плавки пруткового чугуна (или стального лома) с чугуном.

Разливка стали раскаленной добела из дуговой электропечи.

Эти методы производства стали были признаны устаревшими из-за процесса Линца-Донавица кислородного производства стали (BOS), разработанного в 1952 году, и других методов кислородного производства стали. Производство стали с использованием кислородного газа превосходит предыдущие методы производства стали, потому что кислород, закачиваемый в печь, ограничивал количество примесей, в первую очередь азота, которые ранее поступали из используемого воздуха, и потому что, что касается мартеновского процесса, такое же количество стали из Процесс BOS производится в одну двенадцатую часть времени. Сегодня электродуговые печи (ЭДП) — распространенный метод переработки металлолома для создания новой стали. Их также можно использовать для преобразования передельного чугуна в сталь, но они потребляют много электроэнергии (около 440 кВтч на метрическую тонну) и, таким образом, обычно экономичны только при наличии обильных поставок дешевой электроэнергии.

Стальная промышленность

Производство стали (в млн. Тонн) по странам в 2007 г.

Сталелитейную промышленность часто считают индикатором экономического прогресса, поскольку сталь играет важную роль в инфраструктурном и общем экономическом развитии . В 1980 году в США было более 500 000 металлургов. К 2000 году число сталеваров упало до 224 000 человек.

Экономический бум в Китае и Индии вызвал значительное увеличение спроса на сталь. С 2000 по 2005 год мировой спрос на сталь увеличился на 6%. С 2000 года известность приобрели несколько индийских и китайских сталелитейных компаний, таких как Tata Steel (которая купила Corus Group в 2007 году), Baosteel Group и Shagang Group . Однако по состоянию на 2017 год ArcelorMittal является крупнейшим производителем стали в мире . В 2005 году Британская геологическая служба заявила, что Китай является крупнейшим производителем стали, на долю которого приходится около одной трети мировой доли; За ними последовали Япония, Россия и США.

В 2008 году сталь начала торговаться как товар на Лондонской бирже металлов . В конце 2008 года в сталелитейной промышленности произошел резкий спад, который привел к множеству сокращений.

Утилизация отходов

Сталь является одним из наиболее перерабатываемых материалов в мире, с уровнем рециркуляции более 60% во всем мире; только в США в 2008 году было переработано более 82 000 000 метрических тонн (81 000 000 длинных тонн; 90 000 000 коротких тонн), что составляет 83%.

Поскольку стали производится больше, чем утилизируется, количество переработанного сырья составляет около 40% от общего объема произведенной стали — в 2016 году было произведено 1 628 000 000 тонн (1,602 × 10 ⁹ длинных тонн; 1,795 × 10 ⁹ коротких тонн) необработанной стали. производится во всем мире: 630 000 000 тонн (620 000 000 длинных тонн; 690 000 000 коротких тонн) переработано.

Современная сталь

Углеродистые стали

Современные стали изготавливаются из различных комбинаций легированных металлов для различных целей. Углеродистая сталь , состоящая просто из железа и углерода, составляет 90% производства стали. Низколегированная сталь легируется другими элементами, обычно молибденом , марганцем, хромом или никелем, в количестве до 10% по весу для улучшения прокаливаемости толстых профилей. Высокопрочная низколегированная сталь имеет небольшие добавки (обычно <2% по весу) других элементов, обычно 1,5% марганца, чтобы обеспечить дополнительную прочность при небольшом повышении цены.

Недавние корпоративные правила средней экономии топлива (CAFE) привели к появлению новой разновидности стали, известной как улучшенная высокопрочная сталь (AHSS). Этот материал является одновременно прочным и пластичным, поэтому конструкции транспортных средств могут поддерживать текущий уровень безопасности при использовании меньшего количества материала. Существует несколько коммерчески доступных марок AHSS, таких как двухфазная сталь , которая подвергается термообработке, чтобы содержать как ферритную, так и мартенситную микроструктуру для производства формуемой высокопрочной стали. Сталь с индуцированной трансформацией пластичность (TRIP) включает специальное легирование и термообработку для стабилизации количества аустенита при комнатной температуре в низколегированных ферритных сталях, обычно не содержащих аустенита. При приложении деформации аустенит претерпевает фазовый переход в мартенсит без добавления тепла. Сталь с индуцированной двойникованием пластичности (TWIP) использует особый тип деформации для повышения эффективности наклепа на сплав.

Углеродистые стали часто оцинковывают горячим способом или гальваникой цинка для защиты от ржавчины.

Легированные стали

Нержавеющие стали содержат минимум 11% хрома, часто в сочетании с никелем, чтобы противостоять коррозии . Некоторые нержавеющие стали, такие как ферритные нержавеющие стали, являются магнитными , в то время как другие, такие как аустенитные , являются немагнитными. Коррозионно-стойкие стали обозначаются сокращенно CRES.

Некоторые более современные стали включают инструментальные стали , которые легированы большим количеством вольфрама и кобальта или других элементов для максимального упрочнения на твердый раствор . Это также позволяет использовать дисперсионное упрочнение и улучшает термостойкость сплава. Инструментальная сталь обычно используется в топорах, сверлах и других устройствах, которым нужна острая и долговечная режущая кромка. Другие сплавы специального назначения включают погодоустойчивые стали, такие как Cor-ten, которые выдерживают погодные условия, приобретая стабильную ржавую поверхность, и поэтому могут использоваться без окрашивания. Мартенситностареющая сталь легирована никелем и другими элементами, но, в отличие от большинства сталей, содержит мало углерода (0,01%). Таким образом получается очень прочная, но все же ковкая сталь.

В стали Eglin используется комбинация из более чем дюжины различных элементов в различных количествах, чтобы создать относительно недорогую сталь для использования в оружии для уничтожения бункеров . Сталь Гадфилда (в честь сэра Роберта Хэдфилда ) или марганцевая сталь содержит 12–14% марганца, который при истирании затвердевает и образует очень твердую пленку, стойкую к износу. Примеры включают гусеницы танков , кромки бульдозерных лезвий и режущие лезвия на губах жизни .

Стандарты

Большинство наиболее часто используемых стальных сплавов классифицируются организациями по стандартизации на различные марки. Например, Общество инженеров автомобильной промышленности имеет ряд марок, определяющих многие типы стали. Американское общество по испытанию материалов имеет отдельный набор стандартов, которые определяют сплавы , такие как А36 стали , наиболее часто используемые конструкционные стал в Соединенных Штатах. JIS также определяет серию из марок стали, которые используются широко в Японии, а также в развивающихся странах.

Использует

Рулон стальной ваты

Железо и сталь широко используются при строительстве дорог, железных дорог, другой инфраструктуры, бытовой техники и зданий. Большинство крупных современных сооружений, таких как стадионы и небоскребы, мосты и аэропорты, поддерживаются стальным каркасом. Даже в бетонных конструкциях для армирования используется сталь. Кроме того, он широко используется в крупной бытовой технике и автомобилях . Несмотря на рост использования алюминия , он по-прежнему остается основным материалом для кузовов автомобилей. Сталь используется во множестве других строительных материалов, таких как болты, гвозди и шурупы, а также в других бытовых товарах и кухонной утвари.

Другие распространенные приложения включают судостроение , трубопроводы , добычи , оффшорное строительство , аэрокосмическую , предметы домашнего обиход (например , стиральные машины ), тяжелое оборудование , такие как бульдозеры, офисную мебель, стальную стружку , инструмент и броней в виде личных бронежилетов или брони транспортного средства (более известных как прокатанная гомогенная броня в этой роли).

Исторический

Нож из углеродистой стали

До внедрения процесса Бессемера и других современных производственных технологий сталь была дорогой и использовалась только там, где не было более дешевой альтернативы, особенно для режущих кромок ножей , бритв , мечей и других предметов, где требовалась твердая и острая кромка. Он также использовался для пружин , в том числе используемых в часах .

С появлением более быстрых и экономичных методов производства сталь стало легче получать и она стала намного дешевле. Он заменил кованое железо для множества целей. Однако доступность пластмасс во второй половине 20-го века позволила этим материалам заменить сталь в некоторых областях применения из-за их более низкой стоимости изготовления и веса. Углеродное волокно заменяет сталь в некоторых не требующих больших затрат областях применения, таких как спортивное оборудование и автомобили высокого класса.

Длинная сталь

Стальной мост

Плоская углеродистая сталь

Погодостойкая сталь (COR-TEN)

Нержавеющая сталь

Низкофоновая сталь

Сталь , изготовленная после Второй мировой войны стала загрязнен с радионуклидами по ядерному оружию тестирования . Низкофоновая сталь, сталь, произведенная до 1945 года, используется для некоторых чувствительных к радиации приложений, таких как счетчики Гейгера и радиационная защита .

Смотрите также

Ссылки

Библиография

• Эшби, Майкл Ф .; Джонс, Дэвид Райнер Ханкин (1992). Введение в микроструктуры, обработку и дизайн . Баттерворт-Хайнеманн.CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
• Дегармо, Э. Пол; Bl

История изобретения стали | Великие открытия человечества

Сталь — важнейший продукт металлургии железа, представляющий собой сплав железа с углеродом. Уже в VII веке до нашей эры кельты научились получать железо из железной руды. Руду нагревали в открытой печи, используя пламя древесного угля. В результате получался твердый чугун. Однако из-за высокого содержания углерода чугун был хрупкий и непригодный для ковки. Если уменьшить процентное содержание углерода до 2,14%, то получится твердый и крепкий сплав, которому можно придавать различные формы путем ковки и штамповки. Это и была сталь, из которой стали производить инструменты, все виды оружия и различные детали машин. Для снижения содержания углерода и прочих ненужных примесей чугун вновь нагревается до жидкого состояния и подвергается фришеванию. Качества стали улучшаются с добавлением легирующих элементов. Сплав железа (не менее 45%), углерода и легирующих элементов называют легированной сталью.

Но прежде, чем получить стальные изделия, следовало совершить множество трудоемких операций. Вначале из железной руды выплавляли чугун, который превращали в мягкое железо. Полученную железную крицу подвергали длительной проковке, в результате получали нужную стальную деталь, либо только заготовку, которую окончательно обрабатывали на металлорежущих станках. Изначально избыточное количество углерода удаляли из чугуна путем кричного передела. Процесс происходил в открытой печи (кричном горне). На горящий древесный уголь помещали чушки чугуна. Путем вдувания горячего воздуха очищали расплавленный чугун от излишнего углерода. Расплавленный металл собирался на поду горна. Происходило дополнительное удаление углерода путем окисления железистого шлака. Образовавшуюся кашицу (крицу) подвергали ковке для удаления шлака.

Кричный передел существовал с XIV века, в 1784 году английским металлургом Г. Кортом была предложена новая технология получения стали — пудлингование. Согласно этой технологии, чугун плавился в специальной пудлинговой печи без контакта с топливом. Пудлинговая печь позволила заменить дорогостоящий древесный уголь на менее дорогой — каменный. Расплавленный чугун доводили до тестообразного состояния. С целью увеличения доступа кислорода расплавленную массу перемешивали металлическими штангами. Дальше тестообразную крицу проковывали. Правда, процесс получения стали таким методом был трудоемким, медленным и дорогим.

Бессемеровский способ производства стали

Бессемер усовершенствовал этот процесс и в 1856 году продемонстрировал конвертер, предназначенный для получения жидкой стали. Выходящий из доменной печи чугун поступал в конвертер — резервуар, на дне которого имелись отверстия для подачи воздуха. Благодаря подвижным опорам конвертер можно было свободно перемещать из горизонтального положения в вертикальное, когда он будет наполнен. Кислород воздуха, вдуваемый через нижние отверстия, соединяется с углеродом, выделяемым при нагревании из чугуна. Когда процесс закончен, конвертер занимает горизонтальное положение и в нем образуется железо, в которое добавляют примеси. Получается сталь, содержащая низкий процент кислорода. Весь процесс занимал мало времени, за 20 минут получалось столько же стали, сколько бы пудлинговая печь выдала за целый день.

Мартеновский способ производства стали

В 1864 году был изобретен мартеновский способ выплавки стали, основанный на сходном принципе. Оба способа получили широкое распространение и позволили получать сталь в неограниченных количествах. Однако они не позволяли получить руду высокого качества из руды, которая содержала фосфор и серу. В 1878 году С. Томас решил эту проблему, добавив в конвертер 10-15% извести. Образовывающиеся шлаки удерживали фосфор и он выгорал с другими ненужными примесями. Полученная сталь была очень высокого качества. Уже в первые несколько лет после применения бессемеровского и мартеновского способов получения высококачественной стали ее выпуск вырос во всем мире на 60%.

Железо сталь и прочие металлы

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок. Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода. Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом.

Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах. Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля. Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак. Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог. В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода. Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо. После очистки в стали остается не более 0.04%   углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую конвертером. В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см. статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества.

Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис. слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла. Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов. Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Переработка металлов

Переработка — это повторное использование сырья, способ сохранить природные ресурсы. Металлы легко поддаются переработке, т.к. их можно переплавить и получить металл такого же качества, как и тот, что получается непосредственно из руды. Переплавлять сталь и алюминий несложно и выгодно. Медь, олово, свинец также подвергают­ся переплавке. Железные и стальные предметы можно извлечь из кучи отходов при помощи сильного магнита. Большую часть стали для переработки добывают из старых автомобилей и станков, но часть ее получают из фабричных металлических опилок и даже бытовых отходов. Стальной лом смешивают с расплавленным железом и получают новую сталь.

Алюминий — не ферромагнетик, но алюминиевые отходы можно отделить от железного лома при помощи электромагнита. Больше половины банок для напитков делают из алюминия, полученного пу­тем переработки. Чтобы узнать, сделана банка из стали или алюминия, возьми магнит. К стальной банке он прилипнет, а к алюминиевой — нет. Переработка металлолома требует значительно меньше энергии, чем получение металла из руды, и отходов при переработке меньше. Теоретически металл можно перерабатывать сколько угодно раз. Для переработки алюминиевых банок необходимо в 20 раз меньше энергии, чем для производства нового алюминия.

это самый распространенный сплав в промышленности :: SYL. ru

Долговечность и надежность механизмов зависят от материала, из которого они были изготовлены, то есть от совокупности всех его свойств и особенностей, которые и определяют эксплуатационные характеристики. На сегодняшний день большинство узлов и деталей машин производят из различных марок сталей. Рассмотрим этот материал более подробно.

Что такое сталь

Сталь – это сплав двух химических элементов: железа (Fe) и углерода (С), причем содержание последнего не должно превышать 2%. Если углерода больше, то этот сплав относится к чугунам.

Но сталь – это не только химически чистое соединение двух элементов, она содержит как вредные примеси, например серу и фосфор, так и специальные добавки, которые придают нужные свойства материалу – повышают прочность, улучшают обрабатываемость, пластичность и т. д.

Если в сплаве углерода менее 0,025% и содержится незначительное количество примесей, то его считают техническим железом. Этот материал отличается от сталей по всем показателям, он обладает высокими магнитными характеристиками, и его используют в качестве для изготовления электротехнических элементов. Чистого железа в природе не существует, получить его даже в лабораторных условиях очень сложно.

Несмотря на то что углерода в процентном отношении содержится совсем немного, он оказывает значительное влияние на механические и технические свойства материала. Увеличение этого вещества приводит к увеличению твердости, растет прочность, но при этом резко снижается пластичность. И, как следствие, меняются технологические характеристики: с ростом углерода снижаются литейные свойства, ухудшается обрабатываемость резанием. При этом низкоуглеродистые стали также плохо обрабатываются резанием.

Получение стали. Металловедение

Сталь – это самый распространенный сплав на планете. Получают ее промышленным способом из чугуна, из которого под влиянием высоких температур выжигают избыток углерода и другие примеси. Стали в основном получают двумя способами: плавление в мартеновских печах и плавление электропечах. Материал, изготовленный в электропечи, называется электросталь. Она получается более чистой по составу. Кроме того, существует множество специальных процессов для получения сплавов с особыми свойствами, например электродуговая плавка в вакууме или электронно-лучевая плавка.

Более подробно о сталях и других сплавах можно узнать при изучении такой науки, как металловедение. Она считается одним из разделов физики и охватывает не только сведения о марках стали и их составе, но и содержит сведения о структуре и свойстве материалов на атомарном и структурном уровне.

Студенты профильных ВУЗов проходят специальный курс «Промышленные стали», где подробно разбирают сплавы специального назначения: строительные, улучшаемые, цементируемые, для режущих и измерительных инструментов, магнитные, рессорно-пружинные, жаростойкие, стали для конструкций в холодном климате и т. д.

Все стали по качеству подразделяют на:

— сталь обыкновенного качества;

— качественная;

— сталь повышенного качества;

— высококачественная.

Качество стали напрямую зависит от процента содержания вредных примесей (состав) и соответствия заявленным механическим и технологическим характеристикам. В промышленности используются все виды, но по разным направлениям: стали обыкновенного качества – для неответственных деталей, стали повышенного качества и высококачественные – в конструкциях, к которым предъявляются особые требования.

Стали по ГОСТ: классификация

1. ГОСТ 380-88. Углеродистая обыкновенного качества – Ст.1, Ст.2, Ст3пс и т. д. Цифры от 0 до 6 обозначают марку, с увеличением номера увеличивается содержание углерода. Буквы пс, кп; сп – индексы степени раскисления материала: полуспокойная, кипящая, спокойная соответственно.
2. ГОСТ1050-74. Углеродистая качественная сталь – 05; 08; 10; 20пс; 08 кп. Цифры до 60 — это среднее содержание С в сотых долях процента, буквы пс, кп; сп – аналогично п.1.
3. ГОСТ 5632-72. Высоколегированные стали и сплавы, коррозионностойкие, жаропрочные и жаростойкие – 30ХГСА, ГН2; 50Х; 20ХН3А. Первые цифры — это содержание углерода: 30 – 0,3%; 40 — 0,4%; 45 – 0,45%, буквы – соответствующий легирующий элемент (Х-хром; Г – марганец; Т – титан; А-азот и т. д.), цифра за буквой – процентное содержание легирующего элемента. Если цифры нет, то доля вещества составляет 1,5%, буква А в конце означает, что это высококачественная сталь. Это применимо и для инструментальных, и для легированных сталей.
4. ГОСТ1435-74. Углеродистая инструментальная – У7, У8, У10А. Расшифровка: У7 – 0,7%С; У8 – 0,8%С; У – углеродистая; А – высококачественная.
5. ГОСТ5950-73. Легированная инструментальная – 5ХГН; Х12; 8Х3 и т.д. Расшифровка марки аналогично п.3, но содержание С указано в десятых долях процента. Если углерода менее 0,1%, то цифры не указываются – ХВ4; ХГС; ХВГ и т. д
6. ГОСТ801-78. Подшипниковая – ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ. ШХ – подшипниковая, цифра – содержание хрома: ШХ4 – 0,4% хрома, ШХ15 – 1,5% хрома, другие буквы и цифры – содержание дополнительных легирующих элементов.
7. ГОСТ 1414-75. Конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием – А12, А20, А30, А40Г. Расшифровка содержания углерода: А20 – 0,2%С, А12 – 0,12%С, А30- 0,3%С.

Сталь. Свойства: таблицы для самых распространенных марок с основными механическими и технологическими характеристиками

Марка стали	Механические свойства			Технологические свойства
	σт, МПа	σв, МПа	δ, %	Обрабатываемость резанием	Свариваемость	Пластичность при холодной обработке давлением
40Х	786	980	10	В	У	У
45Г	372	569	15	У	Н	Н
25ХГТ	1080	1470	10	У	Н	У
40ХС	1080	1225	12	У	Н	Н
30ХМФА	932	1030	13	В	Н	У
ШХ15	410	715	21	У	Н	У
12Х13	415	588	20	У	Н	В
А20 горячекатанная	510	600	15	В	—	—

Н — низкая;

У- удовлетворительная;

В – высокая;

σт – физический предел текучести, МПа;

σв – предел прочности при растяжении, МПа;

δ – относительное удлинение, %.

свойства и способы обработки металла

Литье стали — это процесс, в результате которого образуются сплавы с разным химическим составом. Разработаны технологии, где в качестве сырья используется шихта, бывшие в употреблении металлические изделия и чугун. Получаемые заготовки соответствуют параметрам ГОСТа.

В процессе литья получаются изделия разного качества. Зависит это от способа изготовления. Важно, чтобы вредные примеси, которые дают сплаву хрупкость, уходили в отход. Происходит это за счет их окисления, при взаимодействии железа с кислородом.

Литье стали

История и суть технологии

В древние времена сталь получали в шахтных печах сыродутным способом. Для этого использовался древесный уголь. Железо добывалось из руды. Одновременно в качестве сырья использовались мелкие кусочки чугуна. Плавка проводилась в тиглях. Качество получаемого материала было высоким, но малопроизводительным. Однако именно таким способом получали дамасскую сталь.

Позже чугун перерабатывался при помощи кричного передела. Шло его рафинирование в кричном горле.

В 18 веке начала внедряться технология пудлингования. Исходным материалом так же выступал чугун. Недостатком технологии являлась низкая производительность.

Мартеновский способ производства был разработан в 19 веке. Он оказался настолько удачным, что применялся в течение 100 лет. И только затем в 50 годах его сменил кислородно-конвертерный процесс.

Значение стали в мировой индустрии

Сталь — это материал, который имеет первостепенное значение. Редкая конструкция может обойтись без него. Если сопоставить выплавку стали со всеми цветными металлами, то в общем объеме ее выпуск составляет 90 %. Индустриализация формирует постоянный спрос на такой материал. Он востребован в любой отрасли промышленности.

Без болтов, гаек, шайб или гвоздей не обойдется ни одно производство. Сталь используется в масштабных проектах. В первую очередь, это мосты, где базовую основу составляет металлический каркас. Без нее не обходится и авиация. Большое количество материала идет на прокладку рельс. Даже если изделие сделано из пластмассы или другого неметаллического материала, оно может иметь стальной скелет.

Определенные марки стали используют для производства воздуховодов, необходимые для вентиляционных систем. В качестве исходного материала используется листовая сталь.

Характеристика стали

Основой любой марки стали является железо и углерод. Количество последнего изменяется в пределах 0,1–2,14 %. Чем его содержание выше, тем качественнее сталь. Если количество углерода превышает 0,6 %, сплав называется высокоуглеродистым. Когда процент углерода превышает величину 2,14, материал называют чугуном.

При расплавлении стали в нее добавляются легирующие добавки, что изменяет механические свойства сплава. К ним относятся:

• хром;
• вольфрам;
• кобальт;
• титан;
• ванадий.

Важным элементом в легированном сплаве является хром. При его содержании свыше 12 %, материал приобретает антикоррозионные характеристики. Он носит название нержавейка.

При производстве стали избавиться от всех примесей невозможно, часть из них остается. К ним относятся:

• марганец;
• сера;
• кремний;
• фосфор.

Они ухудшают качество сплава. Их процентное содержание должно быть меньше.

Важной характеристикой сплава является его температура плавления. Находится она в диапазоне 1350–1521 градусов. Углерод и легирующие добавки влияют на увеличение этой величины. Необходимо точно знать показатели температуры, поскольку нагрев следует вести на 100–150 градусов выше допустимой.

Марганец

Разновидность сталей

В зависимости от процентного содержания примесей, стали разделяются на такие виды:

• обыкновенного качества;
• качественные;
• повышенного качества;
• высококачественные.

Важной характеристикой является способность материала к свариванию. Зависит это от степени раскисления содержащихся примесей.

Классификация выглядит следующим образом:

1. Спокойные. Примеси полностью раскисляются.
2. Полуспокойные. Имеют схожие характеристики.
3. Кипящие. Плохая способность к раскислению неметаллических элементов.

Кроме того, сталь классифицируется и по сфере использования:

Название категории	Применяемость	Марки
Строительная	Изготавливаются строительные конструкции, арматура.	С235, С245
Конструкционная	Применяется для изготовления неответственных элементов конструкций.	Сталь 45
Инструментальная	Благодаря высокому содержанию углерода хорошо калится. Применяется для изготовления инструмента.	У8А, У10А,
Легированная	Используется в конструкциях для ответственных деталей	40ХС, 40ХФА.
Особого назначения	Применяется в электротехнике и судостроении	М74, М74Т, М76В

Основные процессы и технологии литья стали

Литье из стали ведется по нескольким технологиям. Такой способ обработки металла включает в себя следующие процессы:

1. Расплавление шихты.
2. Кипение.
3. Последующее раскисление неметаллических составляющих.

Плавка

Плавку стали можно проводить в домашних условиях. Для этого необходимо иметь графитовый тигель. В качестве основания выбирается огнеупорный кирпич.

Порядок изготовления печи следующий:

1. На небольшом расстоянии друг от другом устанавливаются 2 медные шины, которые крепятся болтами к кирпичу. Предварительно под ними прокладывается металлическая пластинка, один конец которой загибается.
2. К шинам подключается трансформатор.
3. На металлическую пластинку ставится тигель, в котором будет плавиться металл.
4. Загнутая часть пластины касается тигля.

Суть процесса заключается в том, что графит плохо проводит электроэнергию, поэтому при прохождении тока сильно разогревается. За счет этого и происходит плавление металла.

Плавка стали в домашних условиях

Дополнительные методы

Существуют следующие методы литья деталей:

1. Кислородно-конвертерный. Основан на получении отливок из чугуна. Идет процесс окисление примесей за счет подачи кислорода. В камере обеспечивается температура 1600 градусов.
2. Мартеновский. Отличается простотой и удобством.

В конце процесса ведется заливка расплавленного металла в формы. Для этого существует литниковая система, которая представляет собой каналы, ведущие к формам для отливки.

Стальные слитки получаются при непрерывном способе производства. Расплавленный металл поступает в кристаллизатор. Там он затвердевает, а затем вынимается и протягивается роликами. В целях быстрого остывания ведется его поливка водой. На последнем этапе он режется на мерные куски.

Несмотря на то, что технология литья известна с древних времен, она постоянно совершенствуется. Появляются новые методы. Это связано с большой потребностью в стали. Без такого материала не может обойтись ни одна отрасль промышленности.

Обрабатываемость сталей (теоретические основы и практические рекомендации)

Перлит, в свою очередь, осложняет процесс резания следующими факторами: сильный абразивный износ; повышенные силы резания.

Обрабатываемость резанием сталей с содержанием C < 0,25 % в значительной мере обусловлена вышеназванными свойствами феррита. При низких скоростях резания на режущей кромке образуются наросты. С повышением скорости резания износ инструмента постепенно увеличивается, при этом возрастает и температура резания. Учитывая эти факторы, следует выбирать инструмент по возможности с положительным передним углом. Поверхности низкого качества и с множеством заусенцев образуются прежде всего при низких скоростях резания, обусловленных технологией обработки.

Для углеродистых сталей с содержанием C от 0,25 до 0,4 % свойства перлита влияют на обрабатываемость резанием следующим образом: снижаются склонность к налипанию и образование наростов на режущей кромке; вследствие повышенной нагрузки на зону контакта возрастает температура резания и увеличивается износ инструмента; структура материала положительно влияет на чистоту обработки поверхности, на количество и форму стружки.

При дальнейшем повышении содержания углерода (0,4 % < C < 0,8 %) доля перлита увеличивается, а при 0,8 % C перлит остается единственной структурной составляющей. В целом стали считаются материалом, хорошо поддающимся резанию, только с точки зрения образования стружки и чистоты обработки поверхности. Вследствие повышенной твёрдости и прочности надлежит считаться с интенсивным износом. Для уменьшения износа следует работать с пониженной скоростью или с использованием СОЖ.

В заэвтектических углеродистых сталях (C > 0,8 %) при медленном охлаждении на воздухе также образуются феррит и цементит. В отличие от доэвтектических углеродистых сталей ферритовая решетка не образуется, феррит присутствует только в качестве раствора в перлите. Образование перлита начинается непосредственно от границ зерна аустенита. При содержании углерода значительно выше 0,8 % на границах зерна происходит осаждение цементита, т.е. даже свободный цементит образует оболочку вокруг зерен аустенита или перлита. Подобные стали при обработке резанием вызывают очень сильный износ. Наряду с интенсивным абразивным воздействием твёрдых и хрупких структурных составляющих, возникающие высокие давления и температуры даже при

сравнительно низких скоростях резания вызывают сильный износ по передней и задней поверхностям. В связи с этим надлежит работать с низкими скоростями резания и большими поперечными сечениями стружки, а также с прочными режущими кромками.

В инструментальных, легированных и быстрорежущих сталях увеличение легирующих элементов всегда приводит к ухудшению обрабатываемости (до Коб = 0,6) и росту шероховатости обработанной поверхности вследствие образования твердых карбидов. При этом, как правило, повышаются предел прочности σв при растяжении и твердость сталей, возрастает сопротивление сталей обработке резанием. Наихудшую обрабатываемость имеют структуры: сорбитообразный перлит, сорбит и тростит после закалки и отпуска. Наилучшей по обрабатываемости структурой инструментальных сталей является зернистый перлит с равномерно распределенными мелкими карбидами после тщательной проковки и сфероидизирующего отжига. В целом же в зависимости от химического состава у высоколегированных сталей коэффициент обрабатываемости снижается от Коб = 0,65 (хромистые, коррозионностойкие стали) до Коб = 0,3 (хромоникелевые жаростойкие стали).

Говоря про особенности обработки различных типов сталей …

Низкоуглеродистая сталь… такая как Ст. 3, Сталь 20… (содержание углерода <0,25%) требует особого внимания из-за сложностей со стружкодроблением и тенденции к налипанию (наростообразование на режущей кромке). Для дробления и отвода стружки необходимо обеспечить как можно большую подачу. Необходимо использовать высокую скорость резания для предотвращения наростообразования на режущей кромке пластины, которое может отрицательно сказываться на качестве обработанной поверхности. Применение пластин с острыми кромками и геометриями для ненагруженного резания уменьшают тенденции к налипанию материалов и предотвращают разрушение кромки.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Сталь — это железо, смешанное с углеродом и, возможно, другими металлами. Он тверже и прочнее железа. Чугун с содержанием углерода более 1,7% по весу называется чугунным. Сталь отличается от кованого железа, в котором мало или совсем нет углерода.

Производство сталиEdit

Сталь имеет долгую историю. Люди в Индии и Шри-Ланке производили небольшое количество стали более 2500 лет назад. Он был очень дорогим и часто использовался для изготовления мечей и ножей.В средние века сталь можно было производить только в небольших количествах, так как процесс занимал много времени.

За прошедшее время способ производства стали претерпел множество изменений. Примерно в 1610 году сталь начали производить в Англии, и в течение следующих 100 лет способ ее производства стал лучше и дешевле. Дешевая сталь помогла начать промышленную революцию в Англии и Европе. Первым промышленным конвертером (металлургия) для производства дешевой стали был конвертер Бессемера, за которым последовал мартеновский процесс Сименс-Мартин.

Сегодня наиболее распространенным способом производства стали является кислородно-кислородный процесс. Конвертер представляет собой большой сосуд в форме репы. Заливают жидкое сырое железо, называемое «чугун», и добавляют металлолом, чтобы сбалансировать тепло. Затем в утюг вдувается кислород. Кислород сжигает лишний углерод и другие примеси. Затем добавляют достаточно углерода, чтобы получить желаемое содержание углерода. Затем заливается жидкая сталь. Его можно отливать в формы или раскатывать в листы, плиты, балки и другие так называемые «длинномерные изделия», например, железнодорожные пути.Некоторые специальные стали производятся в электродуговых печах.

Сталь чаще всего производится машинами в огромных зданиях, называемых сталелитейными заводами . Это очень дешевый металл, из которого делают множество вещей. Сталь используется при строительстве зданий и мостов, а также в производстве всех видов машин. Практически все корабли и автомобили сегодня сделаны из стали. Когда стальной предмет старый или сломанный, не подлежащий ремонту, он называется ломом . Его можно переплавить и преобразовать в новый объект. Сталь — это перерабатываемый материал ; то есть можно использовать и повторно использовать одну и ту же сталь.

Химия железа и сталиEdit

Сталь — это металлический сплав, который включает железо и часто некоторое количество углерода.

Каждый материал состоит из очень маленьких частей атомов. Некоторые атомы довольно хорошо держатся вместе, что делает некоторые твердые материалы твердыми. Что-то из чистого железа мягче стали, потому что атомы могут скользить друг по другу. Если добавлены другие атомы, такие как углерод, они будут отличаться от атомов железа и не дают атомам железа так легко раздвигаться.Это делает металл прочнее и тверже.

Изменение количества углерода (или других атомов), добавленного в сталь, изменит то, что интересно и полезно в металле. Это называется свойствами стали. Некоторые свойства:

Сталь с большим содержанием углерода тверже и прочнее чистого железа, но она также легче ломается (становится хрупкой).

Виды сталиEdit

Существуют тысячи марок стали. Каждый тип состоит из разных химических элементов.

Все стали содержат некоторые элементы, оказывающие вредное воздействие, например фосфор (P) и серу (S). Производители стали вывозят как можно больше P и S.

Обычная углеродистая сталь производится только из железа, углерода и нежелательных элементов. Они делятся на три основные группы. Обычная углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,05 до 0,2% не твердеет при быстром охлаждении. Сваривать его просто, поэтому его используют для судостроения, котлов, труб, заборной проволоки и других целей, где важна низкая стоимость.Обычная сталь используется для изготовления пружин, шестерен и деталей двигателя. Обычная углеродистая сталь с содержанием углерода от 0,45 до 0,8% используется для изготовления очень твердых предметов, таких как ножницы и станки.

Легированные стали — это простая углеродистая сталь с добавлением таких металлов, как бор (B), марганец (Mn), хром (Cr), никель (Ni), молибден (Mo), вольфрам (W) и кобальт (Co). Они придают другие свойства, чем обычная углеродистая сталь. Легированные стали производятся для специализированных целей. Например, хром может быть добавлен для изготовления нержавеющей стали, которая не ржавеет легко, или может быть добавлен бор, чтобы сделать сталь очень твердой, которая также не является хрупкой.

Использование сталиEdit

Есть огромное количество вещей, которые люди делают из стали. Это один из самых распространенных и полезных металлов. Многие изделия из железа в прошлом теперь изготавливаются из стали. Некоторые из них:

Другие веб-сайты Редактировать

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Steel .

Что такое сталь? (с иллюстрациями)

Сталь — самый распространенный металлический сплав в мире.В простейшей форме он состоит из железа и разного количества углерода. Поскольку железо и углерод были хорошо известны с древних времен, этот сплав производился в той или иной форме задолго до Рождества Христова. Некоторые из самых ранних сталей производились в восточных регионах Африки около 1400 г. до н.э.

г. Стальной двутавр.

Железо является основным компонентом стали, на втором месте — углерод, составляющий от 0,2% до 2,14%, в зависимости от марки. Углерод является наиболее экономичным способом легирования железа, но можно использовать и другие металлы, чтобы усилить элемент и придать металлу определенные свойства. Металл, известный как чугун, на самом деле является сталью с очень высоким содержанием углерода, что придает ему более низкую температуру плавления и большую литейную способность. Сталь хорошо известна своей прочностью, которую ей придают именно легирующие элементы.

Ковш из оцинкованной стали.

Когда железо находится в твердом металлическом состоянии, атомы образуют структуру кристаллической решетки.Несмотря на то, что эта структура довольно жесткая, в ней могут быть дефекты, которые создают крошечные слабые места в металле. Атомы легирующих элементов могут заполнять эти микроскопические слабые места в решетке, придавая сплаву известную гибкость и прочность на разрыв.

Трубы из нержавеющей стали.

Современная сталелитейная промышленность производит металл с помощью так называемой кислородной печи. В этих печах расплавленный чугун продувается чистым кислородом, что снижает уровень примесей. С этой же целью добавляются чистящие средства, называемые флюсами. Главное преимущество этого процесса, помимо качественного продукта, — его скорость.

Росту Питтсбурга способствовала сталелитейная промышленность.

Предыдущие процессы включали бессемеровский процесс, при котором воздух пропускался через расплавленное железо для окисления примесей. Окись углерода является одним из побочных продуктов этого процесса, а другие примеси образуют шлак. Изобретение процесса Бессемера было особенно примечательно, потому что оно сделало сталь массовым дешевым товаром. Сплав производился различными методами в средние века и раньше, но ни один из них не был особенно эффективным и не мог использоваться в больших масштабах.

По мере совершенствования технологии выплавки стали стали доступны все более разнообразные сплавы. Использование нескольких различных металлов, таких как вольфрам и хром, позволяет получить металл, адаптированный к очень специфическим применениям. Множество свойств, которые сталь может быть придана добавлением различных элементов, видно, например, в том факте, что две такие разные вещи, как самурайские мечи и автомобили, сделаны из железа, легированного другими металлами.

Сталь широко применяется в строительстве.

Как производится сталь? — Официальный отдел новостей POSCO

Узнайте о процессе производства стали на заводах POSCO Gwangyang и Pohang Works

На фото: сцена с одного из сталелитейных заводов POSCO

Сталь — один из самых распространенных и полезных металлов.Но знаете ли вы, как это делается на самом деле? Давайте заглянем за кулисы одного из ведущих мировых производителей стали, POSCO, чтобы узнать, как производится сталь.

На фото: завод Gwangyang Works — ведущий в мире завод с оптимальной компоновкой, специализирующийся на производстве автомобильной стали.

Трехступенчатые процессы производства стали

Для облегчения понимания, сталь производится на 3 различных стадиях: выплавка чугуна, выплавка стали и прокатка (процессы непрерывной разливки).

1) Производство чугуна: процесс плавки железной руды в чугун.

Железная руда и уголь собираются со всего мира и выгружаются на док для сырья.

На фото: док, где собирают железную руду и уголь

Для надлежащего отвода тепла в доменной печи железо и уголь должны быть отверждены из порошкообразной формы. Процесс затвердевания чугуна и угля называется спеканием и коксованием соответственно.Предварительно обработанное железо и уголь укладываются слоями в доменной печи высотой 100 метров. Затем в печь вдувается горячий воздух с температурой 1200 градусов Цельсия, в результате чего уголь сгорает, превращая железную руду в расплавленное железо.

На фото: доменная печь высотой 100 м, где железная руда плавится в расплавленное железо

2) Производство стали: процесс удаления примесей из чугуна для производства необработанной стали.

Расплавленный чугун, полученный в доменной печи, содержит различные примеси, которые снижают его прочность и долговечность после закалки в сталь.Расплавленный чугун из доменной печи вывозится в торпедный вагон и заливается в конвертерную печь.

На фото: расплавленный чугун из доменной печи транспортируется в торпедную тележку для транспортировки в конвертерную печь

В конвертерную печь добавляют чистый кислород для сжигания таких веществ, как углерод, фосфор и сера, с образованием очищенной жидкой стали. На этом этапе температура и состав вещества точно регулируются в соответствии с различными требованиями заказчика.

На снимке: жидкий чугун заливается в конвертерную печь для очистки

Заливка расплавленной стали в формы и охлаждение до твердого состояния создает полуфабрикат, называемый слябами , который используется для изготовления готовых стальных изделий.

На фото: жидкая сталь превращается в плиты

Цельная сталь классифицируется по форме. Плиты бывают широкими и плоскими. Блюмы — прямоугольные стержни, — заготовки — более тонкие квадратные стержни.

3) Прокатка: процесс формования под давлением сырой стали в различные готовые изделия.

Заключительный этап процесса производства стали включает в себя непрерывную разливку, при которой сталь выковывается в различные стальные изделия. В процессе прокатки сталь можно обрабатывать по-разному, чтобы использовать ее в различных целях.

На фото: слябы пропускаются между валками для превращения сырой стали в готовую продукцию

Для чего используется сталь?

Стальные изделия POSCO используются во всех сферах нашей повседневной жизни — от зданий до смартфонов и спутников в космосе.

Различные типы продуктов, которые могут быть созданы, включают:

1) Горячекатаный прокат

2) Холоднокатаный прокат

3) Сталь с покрытием

4) Пластины из электротехнической стали

5) Стальные пластины

6) Проволочные товары

7) Нержавеющая сталь

Читайте дальше, чтобы узнать больше о продукции из стали, которая нас окружает.

Горячекатаный прокат изготавливается из слябов, пропущенных через валки при температуре выше 1100 градусов Цельсия.Они используются для изготовления строительных материалов и труб в различных отраслях промышленности.

Холоднокатаный прокат , получаемый в результате утонения горячекатаного проката при комнатной температуре, используется в бытовых приборах, барабанах и автомобильных рамах.

Сталь с покрытием , полученная путем покрытия холоднокатаного проката цинком, используется в бытовой технике, оргтехнике и экстерьере автомобилей.

Пластины из электротехнической стали , полученные путем добавления электрических свойств, используются в трансформаторах и двигателях.

Стальные листы толстой прямоугольной формы используются в больших конструкциях, таких как здания, суда и нефтепроводы.

Изделия из проволоки образуются, когда заготовки пропускаются через рулон с круглым отверстием, и используются для изготовления кордов автомобильных шин, проводов для мостов, струн для фортепиано, подводных кабелей и т. Д.

Когда к стали добавляют никель и хром, получается нержавеющая сталь , которая используется в кухонных приборах, медицинском оборудовании, наружных стенах и крышах зданий.

POSCO открывает эру новых экологичных технологий

На снимке: завод Pohang, основа и сердце корейской сталелитейной промышленности.

POSCO первой в мире применила более экономичный и экологичный метод выплавки стали по сравнению с доменной печью. Метод FINEX использует железную руду и уголь в их первоначальном виде, минуя процессы коксования и спекания.

Pohang Works внедряет инновации в технологии стали и является лидером в производстве высококачественной продукции. Он управляет современным научно-исследовательским центром и центром мониторинга производства, который контролирует производство 24/7.

Кроме того, существует Экологический центр, который отслеживает выбросы загрязняющих веществ в режиме реального времени.

Нажмите на видео ниже, чтобы увидеть полный процесс производства стали на заводах POSCO Gwangyang Works и Pohang Works, являющихся корнем и сердцем корейской сталелитейной промышленности.

Steel — Wikiquote

Мужчины подобны стали — когда они выходят из себя, они теряют свою ценность

Сталь — это сплав, состоящий в основном из железа и имеющий содержание углерода от 0,2% до 2,1% по весу, в зависимости от марки. Углерод является наиболее распространенным легирующим материалом для железа, но используются и другие легирующие элементы, такие как марганец, хром, ванадий и вольфрам. Сталь с повышенным содержанием углерода может быть тверже и прочнее железа, но такая сталь также менее пластична, чем железо.

Сталь может иметь любую форму, если вы достаточно опытны, и любую форму, кроме той, которую вы хотите, если у вас нет. ~ Роберт М. Пирсиг Я никогда не видел никого подобного ему. Он стальной! Он пронзит тебя, как меч! ~ Брэм Стокер

• Люди подобны стали — когда они выходят из себя, они теряют свою ценность.
  • Анонимная пословица; хотя его часто приписывают Чаку Норрису, похоже, что это появилось, по крайней мере, еще в 1961 году, в выпуске The Physical Educator

• Что касается Зиллы, она также родила Тубал-Каина, фальсификатора все орудия из бронзы и железа; а сестрой Фувал-Каина была Наама.
  • Бытие 4:22, Новая американская стандартная Библия , (1970)

• Когда было найдено железо, деревья начали дрожать, но железо успокоило их: «Пусть никакая ручка из вас не входит ни во что». сделано из меня, и я буду бессилен причинить тебе вред ».

• Раньше, конечно, было проще, и в обществе было больше крыс, когда правила были слабее, точно так же, как в старых деревянных домах крыс больше, чем в бетонных. Но теперь и в здании крысы.Теперь, когда общество состоит из железобетона и нержавеющей стали, в стыках меньше зазоров. Чтобы найти эти отверстия, действительно нужна очень умная крыса. В таких условиях дома может быть только крыса из нержавеющей стали.

• Если люди должны встретить сталь сталью, они должны быть надлежащим образом вооружены. Длинные копья и короткие мечи для встречи с длинными мечами. Если не верите, прочтите хроники Рима и Македонии.
• « Железо может уничтожить все : семьи, состояния, правительства, целые страны. Это самая мощная штука во вселенной. «
  » А? «Скептический взгляд Орри упал на Равнину внизу.» Вы действительно думаете, что она мощнее большой армии? «
  » Без оружия — без этого — — это больших армий. »
• В конце концов разум не решит; меч решит.
  Меч: устаревший инструмент из бронзы или стали,
  раньше использовался для убийства людей, но здесь
  В смысле символа.

• И он запел: «Ура моим рукоделию!»
  И красные искры зажгли воздух;
  Не только для лезвия была сделана блестящая сталь;
  И сделал он первый лемех.
  • Charles Mackay, Tubal Cain , Stanza 4, in Hearty Staves of Heart-Music (1858) под редакцией Джона Эрскина Кларка, стр. 82
• Как холодна сталь и как кровожадно […]
• Я заметил, что людям, которые никогда не работали со сталью, трудно понять это … что мотоцикл — это прежде всего умственное явление. Они связывают металл с заданными формами … трубы, стержни, балки, инструменты, детали … все они неподвижны и неприкосновенны, и думают о нем как о физическом.Но человек, который занимается механической обработкой, литейным производством, кузнечным или сварочным работами, считает, что «сталь» вообще не имеет формы. Steel может иметь любую форму, если вы достаточно опытны, и любую форму, кроме той, которая вам нужна, если вы не умели.

• У него была уникальная возможность посмотреть бой Конины. Не многим мужчинам удавалось увидеть это дважды.
  Ее противники начали ухмыляться над безрассудством хрупкой молодой девушки, напавшей на них, а затем быстро прошли через различные стадии недоумения, сомнения, беспокойства и жалкого бормочущего ужаса, когда они, очевидно, стали центром вспыхивающего, сужающегося стального круга.

• Я никогда не видел никого подобного ему. Он стальной! Он пронзит тебя, как меч!

• Магнетизм, который проявляется в железе, является изолированным явлением в природе. Что именно заставляет этот металл вести себя так радикально в этом отношении от всех других материалов, еще не установлено, хотя было предложено множество теорий. Что касается магнетизма, то молекулы различных тел ведут себя как полые лучи, частично заполненные тяжелой жидкостью и уравновешенные посередине, как качели.Очевидно, в природе существует какое-то мешающее влияние, которое заставляет каждую молекулу, как такой луч, наклоняться в ту или иную сторону. Если молекулы наклонены в одну сторону, тело становится магнитным; если они наклонены в другую сторону, тело немагнитно; но оба положения стабильны, как и в случае с полой балкой, из-за стремительного потока жидкости к нижнему концу. Замечательно то, что молекулы всех известных тел пошли в одну сторону, а молекулы железа пошли в другую сторону.Казалось бы, этот металл имеет совершенно иное происхождение, чем остальная часть земного шара. Маловероятно, что мы обнаружим какой-либо другой, более дешевый материал, который будет равен или превосходить железо по магнитным свойствам.

Внешние ссылки [править]

Что такое нержавеющая сталь и как она производится?

Благодаря своей превосходной коррозионной стойкости, высокой прочности и привлекательному внешнему виду нержавеющая сталь находит широкое применение как на промышленных, так и на потребительских рынках.

Но как нержавеющая сталь превращается из груды лома или очищенной руды в свою окончательную форму и применение?

Большинство нержавеющих сталей начинают свой жизненный цикл аналогичным образом перед тем, как отправиться на переработку. Эта обработка, наряду с точным составом стального сплава, определяет его многие характеристики.

Итак, чтобы понять, как производится нержавеющая сталь, мы должны сначала погрузиться в ее состав.

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь — это сплав железа и хрома.Хотя нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома, точные компоненты и соотношения будут зависеть от требуемой марки и предполагаемого использования стали.

Другие распространенные добавки:

• никель
• Углерод
• Марганец
• молибден
• Азот
• Сера
• Медь
• Кремний

Точный состав сплава строго измеряется и оценивается на протяжении всего процесса легирования, чтобы гарантировать, что сталь демонстрирует требуемые качества.

Распространенные причины добавления других металлов и газов в сплав нержавеющей стали:

• Повышенная коррозионная стойкость
• Устойчивость к высоким температурам
• Низкотемпературная стойкость
• Повышенная прочность
• Улучшенная свариваемость
• Повышенная формуемость
• Управляющий магнетизм

Однако то, что содержится в вашей нержавеющей стали, — не единственный фактор, определяющий ее уникальные характеристики…

Способ изготовления в дальнейшем изменит свойства стали.

Как производится нержавеющая сталь

Точный процесс получения марки нержавеющей стали будет отличаться на более поздних стадиях. Форма, обработка и отделка марки стали играют важную роль в определении ее внешнего вида и характеристик.

Прежде чем вы сможете создать поставляемый стальной продукт, вы должны сначала создать расплавленный сплав.

По этой причине для большинства марок стали используются общие этапы запуска.

Шаг 1: плавление

Производство нержавеющей стали начинается с плавки металлолома и добавок в электродуговой печи (ДСП).Используя электроды большой мощности, ДСП нагревает металлы в течение многих часов, чтобы создать расплавленную жидкую смесь.

Поскольку нержавеющая сталь на 100% подлежит вторичной переработке, многие заказы на нержавеющую сталь содержат до 60% вторичной стали. Это помогает не только контролировать расходы, но и снижает воздействие на окружающую среду.

Точные значения температуры зависят от марки стали.

Шаг 2: Удаление содержания углерода

Углерод помогает повысить твердость и прочность железа.Однако слишком много углерода может создать проблемы, такие как выделение карбида во время сварки.

Перед разливкой жидкой нержавеющей стали необходима калибровка и снижение содержания углерода до надлежащего уровня.

Есть два способа контролировать содержание углерода в литейном производстве.

Первый — обезуглероживание кислородом аргона (AOD). Введение газовой смеси аргона в жидкую сталь снижает содержание углерода с минимальными потерями других важных элементов.

Другой используемый метод — вакуумное кислородное обезуглероживание (VOD).В этом методе жидкая сталь переносится в другую камеру, где кислород вводится в сталь во время приложения тепла. Затем с помощью вакуума удаляются выпускаемые газы из камеры, что еще больше снижает содержание углерода.

Оба метода обеспечивают точный контроль содержания углерода, чтобы гарантировать правильную смесь и точные характеристики в конечном продукте из нержавеющей стали.

Шаг 3: Настройка

После восстановления углерода происходит окончательная балансировка и гомогенизация температуры и химического состава.Это гарантирует, что металл соответствует требованиям для его предполагаемой марки и что состав стали остается неизменным на протяжении всей партии.

Образцы протестированы и проанализированы. Затем производятся корректировки до тех пор, пока смесь не будет соответствовать требуемому стандарту.

Шаг 4: Формовка или отливка

Создав расплавленную сталь, литейный завод должен создать примитивную форму, используемую для охлаждения и обработки стали. Точная форма и размеры будут зависеть от конечного продукта.

Общие формы включают:

• Цветет
• Заготовки
• Плиты
• Стержни
• Трубы

Формы затем помечаются идентификатором для отслеживания партии в различных последующих процессах.

Далее шаги будут отличаться в зависимости от предполагаемой марки и конечного продукта или функции. Плиты становятся пластинами, полосами и листами. Блюмы и заготовки превращаются в прутки и проволоку.

В зависимости от заказанной марки или формата сталь может проходить некоторые из этих этапов несколько раз для создания желаемого внешнего вида или характеристик.

Следующие шаги являются наиболее распространенными.

Горячая прокатка
Этот этап, выполняемый при температурах выше, чем температура рекристаллизации стали, помогает установить приблизительные физические размеры стали.Благодаря точному контролю температуры на протяжении всего процесса сталь остается достаточно мягкой, чтобы работать без изменения структуры.

В процессе используются повторяющиеся проходы для медленной корректировки размеров стали. В большинстве случаев для достижения желаемой толщины потребуется прокатка через несколько станов.

Холодная прокатка
Холодная прокатка, которая часто используется, когда требуется точность, происходит при температуре ниже температуры рекристаллизации стали. Ролики с несколькими опорами используются для формовки стали.Этот процесс создает более привлекательную и однородную поверхность.

Однако он также может деформировать структуру стали и часто требует термической обработки для рекристаллизации стали до ее исходной микроструктуры.

Отжиг
После прокатки большая часть стали проходит процесс отжига. Это включает в себя контролируемые циклы нагрева и охлаждения. Эти циклы помогают смягчить сталь и снять внутреннее напряжение.

Точные значения температуры и времени будут зависеть от марки стали, причем скорость нагрева и охлаждения влияет на конечный продукт.

Удаление окалины или травление
По мере того, как сталь обрабатывается на различных этапах, на ее поверхности часто накапливается окалина.

Это скопление не просто непривлекательно. Это также может повлиять на стойкость к пятнам, долговечность и свариваемость стали. Удаление этой окалины необходимо для создания оксидного барьера, который придает нержавеющей стали характерную устойчивость к коррозии и пятнам.

При удалении окалины или травлении эти окалины удаляются либо с помощью кислотных ванн (известное как кислотное травление), либо путем контролируемого нагрева и охлаждения в бескислородной среде.

В зависимости от конечного продукта металл может возвращаться на прокатку или прессование для дальнейшей обработки. За этим следуют повторные фазы отжига до достижения желаемых свойств.

Резка
Когда сталь обработана и готова, партия разрезается в соответствии с требованиями заказа.

Наиболее распространенными методами являются механические, такие как резка гильотинными ножами, дисковыми ножами, высокоскоростными лезвиями или штамповка штампами.

Однако для сложных форм также может использоваться газовая резка или плазменная резка.

Наилучший вариант будет зависеть как от требуемой марки стали, так и от желаемой формы поставляемого продукта.

Отделка
Нержавеющая сталь доступна в различных вариантах отделки от матовой до зеркальной. Отделка — один из последних этапов производственного процесса. Общие методы включают кислотное или песчаное травление, пескоструйную очистку, ленточное шлифование, полировку ленты и полировку ленты.

На этом этапе сталь собирается в окончательном виде и готовится к отправке заказчику.Рулоны и рулоны — распространенные способы хранения и отправки больших количеств нержавеющей стали для использования в других производственных процессах. Однако окончательный вид будет зависеть от типа требуемой стали и других факторов, специфичных для заказа.

Последние мысли

Понимание надлежащих марок и типов нержавеющей стали для конкретных областей применения и условий является важной частью обеспечения долговременных результатов и оптимизации затрат. Ищете ли вы что-то прочное и устойчивое к коррозии для морской среды или что-то потрясающее и простое в уходе для использования в ресторане, для ваших нужд найдется сплав нержавеющей стали.

Если вам интересно, как нержавеющая сталь может работать для вашего следующего проекта, проконсультируйтесь с Unified Alloys. Являясь ведущим поставщиком нержавеющей стали на всей территории Канады на протяжении более 40 лет, мы обладаем знаниями и ресурсами, чтобы помочь вам найти продукт, идеально соответствующий вашим требованиям.

%% заголовок %% %% page %% | Сталь в наличии

Изготовленные путем последовательного сжатия под чрезвычайно высоким давлением, стальные поковки обычно имеют меньшую пористость поверхности, более мелкозернистую структуру, более высокую прочность на разрыв, лучшую усталостную долговечность / прочность и большую пластичность, чем при любой другой обработке стали.

---

Доступная сталь может помочь вам найти стальные поковки

Понять значение слова «Кованая сталь»

Процесс ковки начался еще в древние времена для производства различных материалов с отличительными свойствами. В наше время машины и гидравлические молоты расширяют возможности ковки для ковки стали и других металлов.

Возвращаясь к историческим временам, кузнец был главным действующим лицом в производстве ранних видов кованой стали . Он использовал воду, чтобы сначала смочить металл, а затем ударить по нему над наковальней с помощью ковочного молотка. Персия и Китай были первыми местами, где процесс ковки сделал свои первые шаги. Затем современные методы начали формироваться и действовать в 1800-х годах. [1]

Древний процесс ковки

Источник: Хлеб наш насущный

Процесс производства кованой стали

Когда сталь нагревается до температуры ковки, она становится пластичной и податливой, и ей можно придать форму по нашему выбору путем приложения давления.При правильных методах обработки стальная поковка позволяет стальной заготовке постоянно формоваться без трещин благодаря своей пластичности.

Для поковки стали необходима система индукционного нагрева, кузнечная печь или кузнечная печь для нагрева стали до достаточной температуры. Металлургическая рекристаллизация и измельчение зерна являются результатом термического цикла и процесса деформации. Это усиливает получаемый продукт из кованой стали, особенно с точки зрения ударной вязкости. Удивительно приятно видеть, как гигантский стальной блок сжимается и приобретает форму.Заинтересованы? Посмотрите здесь!

Поковку из стали можно разделить на три категории в зависимости от температуры формования:

(1.) Горячая штамповка стали

Температура ковки составляет от 950 до 1250 градусов Цельсия, выше температуры рекристаллизации. Это приводит к хорошей формуемости и требует низких усилий формования.

(2.) Горячая ковка стали

Температура ковки составляет от 750 до 950 градусов Цельсия.Это приводит к ограниченной формуемости и требует более высоких усилий формования, чем при горячей штамповке.

(3.) Холодная штамповка стали

Температура ковки — комнатная, самонагрев до 150 градусов Цельсия за счет энергии формования. Это приводит к низкой формуемости и требует высоких усилий формования.

Больше интересует процесс горячей, теплой и холодной штамповки? Получите представление здесь!

Преимущества и недостатки холодной, теплой и горячей штамповки

Оригинальный текст Источник: Центр инженерных исследований по производству форм сеток

Свойства кованой стали

Кованая сталь отличается от других видов обработки, таких как литье.[2] Кованая сталь обладает уникальными свойствами по сравнению с литой сталью. Давайте проверим некоторые свойства кованой легированной стали:

Твердость

Поковки из стали отличаются удивительной прочностью, большей вязкостью и высочайшей долговечностью. При контакте с другими веществами вероятность разрушения стали меньше.

Персона

Поковки из стали имеют анизотропный характер. Прочность стальной поковки неодинакова.Напротив, сила максимальна в направлении потока получаемого зерна в процессе изготовления.

Однородность

Можно сохранить одинаковую стабильность всех производимых стальных поковок, поскольку процесс ковки является довольно тщательным и размеренным.

Диапазон

Существует ограничение на размер и толщину стали, которую можно подделать, так как формование металла — довольно утомительная работа.

Категории кованой стали

Углубляясь в науку, ковку стали можно разделить на два основных типа:

(1.) Открытая штамповка

При открытой штамповке металлическая деталь подвергается деформации между несколькими штампами, которые не закрывают материал полностью. Плашки постоянно бьют по металлу, чтобы добиться желаемой формы.

(2.) Закрытая штамповка

В технике закрытой штамповки металл зажимается между двумя штампами, которые представляют собой предварительно вырезанный профиль желаемой формы.

Сравнение процессов открытой и закрытой штамповки

Первоисточник: Технологический университет Суранари

Подробнее о различиях в процессах читайте в нашей статье «Открытая штамповка и закрытая штамповка — в чем разница?»

Значение кованой стали

Преимущество кованой стали в том, что металл становится прочнее, чем у аналогичных типов, которые литье или обрабатываются.Стальная поковка обычно используется в машиностроении и в промышленности из-за ее прочности, доступности и специальных типов сплавов, таких как нержавеющая сталь и углеродистая сталь. Ковка из стали обеспечивает непревзойденную устойчивость для изготовления деталей, которые просто не выходят из строя. Различные преимущества ковки:

✔️ Стальные кузнечные детали обеспечивают более высокую степень надежности и допусков

✔️ Стальные поковки имеют однородный состав и структуру.Они имеют минимальные отклонения в обрабатываемости и механических свойствах

✔️ Кованые стальные детали прочнее и надежнее, чем обработанные или литые детали

✔️ Стальные поковки позволяют создавать конструкции, способные выдерживать высокие нагрузки и напряжения

✔️ Стальные поковки используются, когда качество не вызывает сомнений

✔️ Стальные кузнечные детали не имеют газовых пустот, карманов или дефектов охлаждения, которые могут привести к выходу из строя нагрузки

Хотите получить подробный обзор преимуществ кованой стали? Нажмите здесь!

Применение кованой стали

Такие характеристики кованой стали, как прочность и стойкость, приносят пользу во всех отраслях, от автомобильной до сельскохозяйственной и обрабатывающей промышленности.Поковки из стали используются в качестве фитингов для труб в нефтегазовой промышленности, а в автомобильной промышленности — в качестве шкивов и шестерен. Авиационная промышленность выигрывает от прочности кованой стали в их крепежных деталях и элементах планера. [3]

Основные рынки сбыта кованых компонентов

Если вы хотите получить дополнительную информацию о статье или поделиться с нами своим мнением, свяжитесь с нами по * защищенному адресу электронной почты *.

Обратите внимание, что вас могут заинтересовать другие опубликованные нами статьи о ковке:

• История ковки стали

• Ковка в открытых и закрытых штампах — в чем разница?

Найдем для вас поковки уже сегодня!

---

We are Steel Available, онлайн-платформа для управления отношениями с поставщиками и поиска поставщиков, соединяющая поставщиков и покупателей из тяжелой промышленности.Мы разрабатываем первую экосистему в тяжелой промышленности, которая позволяет клиентам эффективно управлять и автоматизировать свои цепочки поставок с помощью веб-инструментов и сервисов.