Низкоуглеродистая сталь это: Сталь низкоуглеродистая и ее основные характеристики

Низкоуглеродистая сталь: состав и свойства

• Состав
• Способы получения
• Виды
• Основные свойства
• Особенности маркировки
• Выпускаемые изделия
• Сферы применения

Низкоуглеродистая сталь встречается повсеместно. Ее популярность основана на физических, химических свойствах и невысокой стоимости. Этот сплав широко применяется в промышленности и в строительстве. Рассмотрим подробнее этот вид стали.

Состав

Сталь – железо, обогащенное углеродом в процессе плавки. Для углеродистых выплавок характерно наличие углерода, который определяет основные свойства металла, и примесей: фосфора (до 0,07%), кремния (до 0,35%), серы (до 0,06%), марганца (до 0,8%). Так, низкоуглеродистая сталь содержит не более 0,25% углерода. Что касается других добавок, марганец и кремний служат раскислению (удалению кислорода из жидкого металла, что уменьшает хрупкость при горячей деформации). А вот повышенный процент серы может привести к растрескиванию сплава при термической обработке, фосфора – при холодной.

Способы получения

Производство низкоуглеродистого сплава можно разложить на несколько этапов: загрузку в печь чугуна и лома (шихты), термическое воздействие до состояния плавления, удаление из массы примесей. Далее может происходить разливка стали или дополнительная обработка: шлаком или вакуумом и инертными газами.

Для исполнения таких процессов пользуются тремя способами:

• Мартеновские печи. Самое распространенное оборудование. Процесс плавки происходит в течение нескольких часов, что позволяет отслеживать лабораториям качество получаемого состава.
• Конвекторные печи. Производится за счет продувки кислородом. Следует отметить, что сплавы, полученные таким способом, не отличаются высоким качеством, так как содержат большее количество примесей.
• Индукционные и электропечи. Процесс производства идет с применением шлака. Таким способом получаются высококачественные и специализированные сплавы.

Рассмотрим особенности классификации сплавов.

Виды

Низкоуглеродистая сталь может быть трех видов:

• Обычного качества. В таких сплавах содержание серы не превышает 0,06%, фосфора 0,07%.
• Качественная. В составе наличие: серы до 0,04%, фосфора до 0,035%.
• Высококачественная. Содержание серы до 0,025%, фосфора до 0,025%
• Особого качества. Низкое содержание примесей: серы до 0,015%, фосфора — до 0,025%.

Как уже говорилось ранее, чем меньше примесей, тем лучше качество сплава. Сталь низкоуглеродистая ГОСТ 380-94 обыкновенного качества делится еще на три группы:

• А. Определяется своими механическими свойствами. Форма поставки потребителю чаще всего встречается в виде многопрофильного и листового проката.
• Б. Основные показатели — химический состав и свойства. Оптимальные для механического воздействия давлением под термическим фактором (ковка, штамповка).
• В. Для таких видов сплавов важны такие свойства: технические, технологические, физические, химические и, соответственно, состав.

По процессу раскисления стали делят на:

• Спокойные. Процесс затвердевания происходит спокойно. Газы при таком процессе не выделяются. Усадка происходит в середине слитка.
• Полуспокойные. Промежуточный вид стали между спокойными и кипящими составами.
• Кипящие. Затвердевание происходит с выделением газа. Усадочная раковина скрытого типа.

Основные свойства

Низкоуглеродистая сталь отличается высокой пластичностью, легко деформируется в холодном состоянии и в горячем. Отличительной чертой такого сплава является хорошая свариваемость. В зависимости от добавочных элементов свойства стали могут меняться. Чаще всего низкоуглеродистые сплавы применяются в строительстве и промышленности. Это обусловлено невысокой ценой и хорошими прочностными качествами. Такой сплав еще называют конструкционным. Свойства низкоуглеродистой стали зашифрованы в маркировке. Ниже мы рассмотрим ее особенности.

Особенности маркировки

Обычная низкоуглеродистая сталь имеет буквенное обозначение СТ и цифровое. Число следует делить на 100, тогда будет понятно процентное содержание углерода. Например, СТ15 (углерод 0,15%).

Рассмотрим маркировку и расшифруем обозначения:

• Первые буквы или их отсутствие говорит о принадлежности к той или иной группе качества. Это могут быть Б или В. Если нет буквы, значит сплав принадлежит к категории А.
• Ст обозначает слово «сталь».
• Цифровое обозначение – зашифрованное процентное содержание углерода.
• кп, пс – обозначает кипящий или полуспокойный сплав. Отсутствие обозначения говорит о том, что сталь спокойная (сп).
• Буквенное обозначение и цифровое после него раскрывают, какие примеси входят в состав, и их процентное содержание. Например, Г – марганец, Ю – алюминий, Ф – ванадий.

Для качественных низкоуглеродистых сталей в маркировке не ставится буквенное обозначение «Ст». Также применяется цветовое обозначение. Например, низкоуглеродистая сталь марки 10 имеет белый цвет. Стали специального назначения могут обозначаться дополнительными буквами. Например, «К» — применяется в котлостроении; ОсВ – используется для изготовления вагонных осей и т. д.

Выпускаемые изделия

Можно выделить несколько групп стальной продукции:

• Листовая сталь. Подвиды: толстолистовая (ГОСТ 19903-74), тонколистовая (ГОСТ 19904-74), широкополостная (ГОСТ 8200-70), полосовая (ГОСТ 103-76), рифленая (ГОСТ 8568-78)
• Уголковые профили. Равнополочные (ГОСТ 8509-93), неравнополочные (ГОСТ 8510-86).
• Швеллеры (ГОСТ 8240-93).
• Двутавры. Балки двутавровые обыкновенные (ГОСТ 8239-89), Балки двутавровые широкополочные (ГОСТ 26020—83, СТО АСЧМ 20—93).
• Трубы.
• Профилированный настил.

К этому перечню добавляют вторичные профили, которые образуются за счет сварных работ и механической обработки.

Сферы применения

Область использования низкоуглеродистой стали достаточна широка и зависит от маркировки:

• Ст 0, 1, 3Гсп. Широкое применение в строительстве. Например, проволока арматурная из низкоуглеродистой стали,
• 05кп, 08, 08кп, 08ю. Хороша для штамповки и холодной вытяжки (высокая пластичность). Применяются в автомобилестроении: кузовные детали, топливные баки, змеевики, части сварных конструкций.
• 10, 15. Применяются для деталей, не подвергающихся высоким нагрузкам. Трубы для котлов, штамповки, муфты, болты, винты.
• 18кп. Характерное применение – конструкции, которые производят с помощью сварочных работ.
• 20, 25. Широко используется для производства крепежных материалов. Соединительные муфты, толкатели клапанов, рамы и другие детали сельскохозяйственных машин.
• 30, 35. Оси, на которые идет малая нагрузка, звездочки, шестерни и т. д.
• 40, 45, 50. Детали, испытывающие средние нагрузки. Например, коленчатые валы, фрикционные диски.
• 60-85. Детали, подвергающиеся высокой нагрузке. Это могут быть рельсы для железной дороги, колеса для кранов, рессоры, шайбы.

Как видно, производимый ассортимент обширен – это не только проволока низкоуглеродистой стали. Также это детали сложных механизмов.

Низколегированная и низкоуглеродистая сталь: отличия

Для улучшения каких-либо характеристик сплава добавляются легирующие элементы. Стали, которые содержат в чебе низкое количество углерода (до четверти процента) и легирующих добавок (общий процент — до 4 %) называются низколегированными. Такой прокат сохраняет высокие сварные качества, но при этом усиливаются разные свойства. Например, прочность, антикоррозийные характеристики и так далее. Как правило, оба вида применяются в сварных конструкциях, которые должны выдерживать температурный диапазон от минус 40 до плюс 450 градусов Цельсия.

Особенности сварки

Сварка низкоуглеродистых сталей имеет высокие показатели. Тип сварки, электроды и их толщину подбирают на основе следующих технических данных:

• Соединение непременно должно быть прочно скреплено.
• Не должно быть дефектов швов.
• Химический состав шва должен выполняться в соответствии нормативам, указанных в ГОСТе.
• Сварные соединения должны соответствовать условиям эксплуатации (устойчивость к вибрациям, механическому воздействию, температурному режиму).

Могут использоваться различные виды сварки от газовой до сварки в среде углекислого газа плавящимся электродом. При подборе учитывают высокую плавкость низкоуглеродистых и низколегированных сплавов.

Что касается конкретно сферы применения, то низкоуглеродистый прокат используется в строительстве и машиностроении. Марка стали подбирается на основе требуемых на выходе физических и химических свойств. Наличие легирующих элементов может улучшить одни свойства (стойкость к коррозии, температурным перепадам), но и ухудшить другие. Хорошая свариваемость — еще одно достоинство таких сплавов.

Итак, мы выяснили, что собой представляют изделия из низкоуглеродистой и низколегированной стали.

Марки углеродистой стали. Классификация, ГОСТ, использование

Сталь – продукт черной металлургии, главный конструкционный материал. Из него производят строительную арматуру, металлопрокат различного профиля, трубы, детали, механизмы, инструменты.

далее

Сталь 40х. Ее описание и сфера применения

Сталь является одним из самых важных конструкционных металлов. Она нашла широчайшее применение в строительстве, машиностроении, а также многих других отраслях. У этого металла много самых разных марок, и все они отличаются друг от друга …

далее

Сталь С245: ГОСТ и характеристики

С245 — марка стали, относящаяся к классу низкоуглеродистых конструкционных сплавов повсеместного использования. Вы можете встретить ее на предприятиях, тесно сопряженных с изготовлением металлоконструкций различного типа и назначения.

далее

Перлитный класс стали: краткое описание и сварка

Перлитный класс стали — это довольно распространенная марка. К этому классу принадлежат материалы, которые характеризуются, как низколегированные или же среднелегированные. Чаще всего из них получают конструкционный или инструментальный материал.

далее

Арматурная сталь: марка, ГОСТ, класс прочности. Арматура стальная

Статья расскажет о том, что такое арматурная сталь, какая она бывает, какие ГОСТы регламентируют ее параметры.

далее

• Главная
• Бизнес
• / Промышленность

Основная классификация сталей и ее виды

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

далее

Какими свойствами обладают легируемые стали?

Легируемые стали от обыкновенных отличаются наличием искусственно введенных добавок, которые предопределяют те или иные свойства будущего сплава.

Так, в рядовой углеродной стали содержатся в тех или иных пропорциях «зерна» феррита, цементита и перлита. При введении легирующих элементов чаще всего сокращается количество углерода в перлите (увеличивается прочность стали).

далее

Обзор стали ХВГ: характеристики и использование

В этой статье мы поговорим о всем известной марке стали ХВГ, обсудим ее назначение, применение, затронем тему аналогичных сталей, выпускаемых за границей, и опишем технологию термической обработки данного сплава.

далее

Узнаем как ие существуют виды стали и способы ее обработки

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

далее

• Экология
• Микробиом

Соевое молоко безвредно для планеты, но не так питательно, как коровье

В случае с молоком всё просто, у вас всегда есть варианты: можете разбавить свой кофе, добавить немного хлопьев или… далее

• Биологическое разнообразие

Нетронутый временем этот первозданный мир парит высоко над Амазонкой

Как флора и фауна эволюционировала на отдаленных островах за океаном, так же развивались растения и животные… далее

Ржавеющие и нержавеющие стали | Лучшие статьи, обзоры и новости

Железный век начался в IX—VII веках до нашей эры и продолжался до I века нашей эры. Затем в Китае осваивают примитивное производство чугуна — сплава железа с углеродом. В Европе и России производство чугуна начинается лишь в 14-м и 16-м веках соответственно. А производство более-менее качественной высокоуглеродистой стали стало возможно только в последние 200 лет.

Сначала повсеместно использовалась мягкая сталь. До появления высокоуглеродистой стали, клинки оружия специально делались толще, для увеличения прочности, а кромку приходилось часто затачивать. Для тех, кто работал в полевых условиях, точильный камень был обязателен для повседневного ношения. Нельзя было рассчитывать на то, что клинок будет оставаться острым в течение длительного времени.

Высокоуглеродистая сталь была первым типом стали, которая действительно обладала рядом серьезных преимуществ. Это сильно повлияло как на конструкцию инструментов, так и на их использование. Армии, получившие доступ к высокоуглеродистой стали, обладали значительным преимуществом над врагами, которые еще не получили подобную сталь. Углеродистая сталь существенно изменила сталелитейный мир.

Ранним примером высокоуглеродистой стали была знаменитая дамасская сталь. Производство дамаска было серьезным секретом, передаваемым от мастера к ученику. В конце концов секрет истинной дамасской стали был утерян примерно в 1750 году. Об этом мы поговорим в другой раз. 

Конечно, с тех пор люди разработали не только дамаск, но и научились использовать другие методы создания высокоуглеродистой стали.

Создание меча из дамасской стали в Сирии

Что такое высокоуглеродистая сталь?

Углеродистая сталь — это сплав железа и углерода. Технически сталь становится высокоуглеродистой, когда содержание углерода превышает 0,55%. Содержание углерода может достигать 3,4%, но это сложнее и дороже в производстве. Поэтому, чаще всего высокоуглеродистая сталь будет содержать от 0,55 до 1% углерода.

Исторически, словосочетание «высокоуглеродистая сталь» использовалось специально для обозначения НЕ нержавеющей стали с высоким содержанием углерода. Однако, современные нержавеющие стали могут иметь такой же процент содержания углерода, что и не нержавеющая сталь. Сегодня в ножевой промышленности почти вся сталь является высокоуглеродистой, за исключением некоторых случаев, например метательных ножей. По сей день многие люди используют термин «высокоуглеродистая сталь» для обозначения не нержавеющей стали, поэтому важно уметь определить термины при обсуждении типов стали.

Высокоуглеродистая НЕ нержавеющая сталь

Нож Mora Pro C

Как мы упомянули выше, высокоуглеродистая сталь содержит железо и не менее 0,55% углерода. Другие металлы могут быть добавлены для улучшения различных свойств. Обратная сторона углеродистой стали в том, что она очень уязвима для ржавчины — поэтому многие клинки из подобной стали имеют специальные покрытия, предотвращающие ржавчину. Если не обеспечивать ножам с такой сталью должного ухода, ржавчина может испортить клинок и полностью разъесть сталь.

История нержавеющей стали

На протяжении 1800-х годов ученые и промышленники из Великобритании, Франции и Германии вносили свой вклад в разработку нержавеющей стали. Наблюдения и эксперименты ради возможного улучшения стали были отмечены еще в 1820 году, учеными Майклом Фарадеем и Пьером Бертье. Они отметили способность сплава хрома с железом сопротивляться кислотной коррозии. Поскольку учёные ещё не знали о роли низкого содержания углерода, они не смогли получить сплав с высоким содержанием хрома.

Одну из наиболее заметных ролей в этом сыграл Гарри Брирли из английского города Шеффилда. Это неудивительно, поскольку в Шеффилде с шестнадцатого века производили столовые приборы. Брирли был назначен ведущим исследователем в лабораториях Брауна Ферта в 1908 году, и где-то между 1910 и 1914 годами он создал сталь с таким количеством хрома, что она могла считаться нержавеющей. Дата варьируется от источника к источнику.

Гарри Брирли

Изначально Брирли назвал этот сплав его Rustless Steel, но его коллега Эрнест Стюарт предложил Stainless Steel, и это название прижилось.

Эта сталь использовалась для изготовления столовых ножей, которые не должны ржаветь. К сожалению, хотя ножи и были устойчивы к ржавчине, они не резали так хорошо, как можно было бы надеяться. И Брирли вскоре заработал репутацию изобретателя «ножа, который не режет». Этот сплав использовался для изготовления столовых ножей 50 лет, прежде чем металлурги научились делать нержавеющую сталь, которая удерживала бы кромку острой достаточно долго.

Только в 60-х годах прошлого века высокоуглеродистую нержавеющую сталь начали использовать при производстве швейцарских армейских ножей. Вскоре за ними последовала американская компания Schrade, а затем и все остальные компании по производству ножей в Соединенных Штатах.

Victorinox 0.8201.26 Pioneer 93 мм

Со временем, познания человечества о химии и химических связях увеличились, изобрели лучшие микроскопы, мы начали лучше понимать сталь. Металлургия значительно улучшилась за последние несколько десятилетий. И теперь стало возможно создание фантастических высокоуглеродистых и при этом нержавеющих сталей, которые отлично держат режущую кромку.

Высокоуглеродистая нержавеющая сталь

Исследования показали, что когда в стали содержится не менее 10% хрома (Cr), это защищает сталь от коррозии. Свободный хром притягивается и соединяется с молекулами кислорода, образуя защитный слой на поверхности стали. Этот слой предотвращает взаимодействие кислорода (O) с железом (Fe) с образованием ржавчины (Fe2O). К счастью, этот слой самовосстанавливается при появлении царапин, порезов или вмятин. Нержавеющая сталь также устойчива к коррозии при взаимодействии со многими кислотами. Более подробно об этом мы писали в отдельной статье.

Выраженная коррозия на клинке ножа

Основные проблемы, с которыми сталкиваются производители при изготовлении высокоуглеродистой нержавеющей стали — это содержание углерода, отпуск и содержание хрома. Содержание углерода упрочняет сталь, поэтому при добавлении слишком большого количества сплав становится хрупким. Если производители используют слишком мало углерода, его недостаточно для упрочнения стали. Содержание хрома также может иметь огромное влияние на конечный продукт. Хром притягивается к углероду, а это означает, что углерод может «украсть» хром из общего сплава. Когда это происходит, клинок  становится менее устойчивым к коррозии, чем должен быть. Неправильные закалка и отпуск также могут сделать клинок очень хрупким. Высокоуглеродистая нержавеющая сталь обычно имеет довольно низкую устойчивость к нагреванию и может стать слишком хрупкой для использования.

Высокоуглеродистая нержавеющая сталь — это сплав, содержащий железо, не менее 0,55% углерода и не менее 13% хрома. Это делает, например, сталь D2 технически не нержавеющей сталью, поскольку она обычно содержит от 11% до чуть менее 13% хрома.

Заключение

Бывает так, что люди покупают нож из углеродистой нержавеющей стали, а через две недели приносят его обратно, потому что клинок покрылся пятнами после нарезки фруктов, или нож оставили (конечно ненадолго и случайно) в воде, а он почему-то(!) начал ржаветь. 

Для разных работ существуют разные стали. Не стоит после покупки любого ножа из нержавеющей стали обкладывать клинок дольками лимона, потом на ночь оставлять в раковине, а затем искренне удивляться — почему нож ржавый, ведь сталь нержавеющая! Если вы, например, большое количество времени проводите на море, вам следует присмотреться к ножам из стали h2.

Стали с высоким содержанием углерода требуют должного ухода — это факт. Но при этом, клинки с такими сталями гораздо медленнее тупятся и имеют более агрессивный рез. Каждый сам решает для себя, что ему важно. 

В нашем разделе посвященном ножам, есть специальный фильтр — материал клинка, где вы можете выбрать нужную вам сталь и даже прочитать её описание, нажав на маленький знак вопроса.

Разница между углеродистыми сталями

Мир углеродистых сталей может быть сложным для понимания. Есть много разных вариантов на выбор, и каждый тип стали имеет свои преимущества. Основным отличительным фактором является количество углерода, которое смешивается с железом в процессе производства. Другие материалы, в основном металлы, могут быть добавлены для изменения физических свойств. Примечательно, что хром добавляется для формирования нержавеющей стали, в то время как другие добавки могут изменять прочность на растяжение, пластичность или ударную вязкость.

При взгляде на общую картину можно увидеть три различия между углеродистыми сталями: низкое, среднее и высокое.

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистые стали, такие как нержавеющая сталь марок 302, 304 или 316, обычно используются в тех случаях, когда требуется высокая степень коррозионной стойкости, но не требуется закаленная поверхность. Содержание углерода в этих сталях обычно колеблется в пределах 0,03-0,08%, и потребители обычно используют эти марки нержавеющей стали (часто не задумываясь об этом) в кухонном оборудовании, столовом серебре или практически любой марке стали без покрытия, используемой в приготовлении пищи. Это здорово, потому что он может выдержать посудомоечную машину без ржавчины, но его нельзя закалить из-за очень низкого содержания углерода.

Хотя его можно использовать для изготовления линейных валов, он не подходит для контакта с нагруженным шариком. Таким образом, если бы линейная шариковая втулка использовалась, например, на валу из мягкой нержавеющей стали 304, шарики в подшипнике быстро столкнулись бы с поверхностью вала, что привело бы к видимому отслеживанию шариков на его поверхности и резкому уменьшению нагрузки как на подшипник, так и на вал.

жизнь. Однако его можно использовать в сочетании с полимерными подшипниками скольжения, которые обеспечивают отличные возможности как для коррозионной стойкости, так и для самосмазывания. Линейный вал из нержавеющей стали серии 300 представляет собой отличный вариант для применения в суровых условиях окружающей среды!  

Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистые стали включают марки с содержанием углерода от 0,25% до 0,60% массы стали. Среднеуглеродистые марки обычно используются в сочетании со сплавами, такими как хром, никель и молибден, для обеспечения высокой прочности, износостойкости и ударной вязкости. Изделия, в которых используются углеродистые стали средних марок, включают шестерни, оси, шпильки и другие компоненты машин, требующие оптимального сочетания прочности и ударной вязкости.

Среднеуглеродистые стали обладают хорошими характеристиками механической обработки, и одним из наиболее популярных сортов, используемых в обработанных стальных изделиях, является AISI 1045.

AISI 1045 также может быть закален путем нагревания материала примерно до 820–850°C (1508–1562 F) и выдержки до материал достигает однородной температуры. Его следует вымачивать в течение одного часа на 25-миллиметровый отрезок материала, а затем охлаждать в неподвижном воздухе.  

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистые стали – это стали с содержанием углерода от 0,60% до 1,4% от общего веса. Сплавы этой конкретной категории являются самыми прочными и твердыми в трех группах, но они также наименее пластичны. Эти стали используются в ряде различных механических, режущих и подшипниковых приложений, поскольку они могут быть закалены путем термообработки и отпуска. К этой категории стали могут быть добавлены дополнительные сплавы для получения различных характеристик. Хром и марганец, например, используются в составе стали 52100 и помогают в процессе закалки, повышая устойчивость стали к коррозии. Поскольку 52100 является одной из марок стали, часто используемых для изготовления линейных валов, точный контроль глубины корпуса может иметь решающее значение для создания вала как с закаленной поверхностью (для контакта с нагруженным шариком), так и с незакаленным внутренним сердечником, который предотвращает вращение вала.

от того, чтобы стать ломким.

Сплавам стали присваиваются обозначения такими организациями, как Американский институт чугуна и стали (AISI) и Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) для облегчения классификации и идентификации. AISI обычно следует четырехзначной системе, где первые две цифры обозначают сплав, а вторые две цифры обозначают содержание углерода. ASTM использует букву «А» для обозначения черных металлов, за которой следует произвольно присвоенный номер для каждого сплава.

Независимо от используемой системы эта стандартизация позволяет дизайнерам, инженерам и строителям взаимодействовать друг с другом, чтобы обеспечить выбор и использование надлежащего материала в инженерных проектах. Это также упрощает поиск физических свойств сплавов, поскольку простой поиск по идентификационному номеру дает правильную информацию.

Как и при любом выборе, при выборе углеродистой стали всегда следует учитывать преимущества и недостатки. Основные моменты, которые следует учитывать при выборе углеродистой стали, включают конечное использование, требуемые физические свойства и стоимость. После выбора между низким, средним и высоким содержанием углерода можно выбрать конкретный сплав из доступных списков, который точно соответствует вашим потребностям.

Ознакомьтесь с разнообразием углеродистой стали или других материалов с помощью нашего улучшенного конфигуратора материалов для автоматизации здесь.

24 мая 2022 г. 7 комментариев о различиях между углеродистыми сталями и механической конструкцией

Теги углеродистая сталь, высокоуглеродистая сталь, низкоуглеродистая сталь, среднеуглеродистая сталь, металлические материалы

Низкоуглеродистая сталь – малоуглеродистая сталь

Типичные области применения низкоуглеродистой стали включают компоненты автомобильных кузовов, конструктивные элементы (например, двутавровые балки, швеллеры и уголки) и листы, используемые в трубопроводах и зданиях.

Низкоуглеродистая сталь , также известная как мягкая сталь , в настоящее время является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно низкая. В то же время он обеспечивает свойства материала, приемлемые для многих приложений. Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,25% углерода , что делает ее ковкой и пластичной . Мягкая сталь имеет относительно низкую прочность на растяжение , но она дешева и легко формуется; поверхностная твердость может быть увеличена за счет науглероживания.

Типичные области применения включают компоненты автомобильных кузовов, конструкционные формы (например, двутавровые балки, швеллеры и уголки) и листы, используемые в трубопроводах и зданиях. Например, сталь A36 является обычной конструкционной сталью в Соединенных Штатах. Например, листы низкоуглеродистой стали, используемые для изготовления кузовов автомобилей, подвергаются различным операциям формовки, включая глубокую вытяжку. Микроструктуры состоят из ферритных и перлитных составляющих. Следовательно, эти сплавы относительно мягкие и слабые, но обладают выдающейся пластичностью и ударной вязкостью. Кроме того, они поддаются механической обработке, сварке и из всех сталей являются наименее дорогими в производстве. Плотность этого металла 7861,09.3 кг/м³ (0,284 фунта/дюйм³), а прочность на растяжение составляет не более 500 МПа (72500 фунтов на кв. дюйм).

Цена на низкоуглеродистую сталь

Нелегко узнать точную стоимость различных материалов, потому что она сильно зависит от многих переменных, таких как:

• тип продукта, который вы хотели бы купить
• количество продукта
• точный тип материала

Цены на сырье меняются ежедневно и в основном определяются спросом, предложением и ценами на энергию. двутавровые балки, швеллеры и уголки), а также листы, используемые в трубопроводах и зданиях.

Однако, как правило, нержавеющая сталь стоит в четыре-пять раз больше, чем углеродистая сталь с точки зрения затрат на материалы. Углеродистая сталь стоит около 500 долларов США за тонну , а нержавеющая сталь стоит около 2000 долларов США за тонну . Чем больше легирующих элементов содержит сталь, тем она дороже. Основываясь на этом правиле, логично предположить, что аустенитная нержавеющая сталь 316L и мартенситная нержавеющая сталь с 13% Cr будут стоить меньше, чем дуплексная нержавеющая сталь с 22% Cr и 25% Cr. Стали на основе никеля, вероятно, будут стоить примерно столько же, сколько дуплексные нержавеющие стали. Многочисленные виды стали, от низкоуглеродистой до высокоуглеродистой, и широкий диапазон оценок нержавеющей стали сильно различаются по стоимости. Например, Inconel 600 (зарегистрированная торговая марка Special Metals), который относится к семейству аустенитных сплавов на основе никеля и хрома 9.Суперсплавы 0003, стоят около 40000 долларов США за тонну .

Свойства низкоуглеродистой стали – ASTM A36

Свойства материала являются интенсивными свойствами , что означает, что они не зависят от количества массы и могут варьироваться от места к месту в системе в любой момент. Материаловедение включает в себя изучение структуры материалов и связывание их с их свойствами (механическими, электрическими и т. д.). Как только материаловед узнает об этой корреляции структура-свойство, он может приступить к изучению относительных характеристик материала в данном приложении. Основными факторами, определяющими структуру материала и, следовательно, его свойства, являются входящие в его состав химические элементы и то, как он был обработан до конечной формы.

Механические свойства низкоуглеродистой стали – ASTM A36

Материалы часто выбирают для различных применений, поскольку они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для конструкционных приложений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность низкоуглеродистой стали – ASTM A36

В механике материалов прочность материала – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность  материала  – это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности при растяжении

Предел прочности при растяжении низкоуглеродистой стали составляет от 400 до 550 МПа.

Предел прочности при растяжении — максимум на инженерной кривой напряжения-деформации. Это соответствует максимальному напряжению , выдерживаемому растянутой конструкцией. Предельная прочность на растяжение часто сокращается до «предельной прочности» или «предела прочности». Если это напряжение применяется и поддерживается, в результате произойдет перелом. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 % превышает предел текучести для некоторых типов металлов). Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает сужение, когда площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая напряжение-деформация не содержит более высокого напряжения, чем предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; следовательно, его значение не зависит от размеров испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов, температура тестовой среды и материала. Предел прочности при растяжении варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочной стали.

Предел текучести

Предел текучести низкоуглеродистой стали составляет 250 МПа.

Точка текучести — это точка на кривой напряжения-деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться. Напротив, предел текучести — это место, где начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. Перед пределом текучести материал упруго деформируется и возвращается к своей первоначальной форме после снятия приложенного напряжения. Как только предел текучести пройден, некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют явление, называемое явлением предела текучести. Пределы текучести варьируются от 35 МПа для низкопрочного алюминия до более 1400 МПа для высокопрочной стали.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости Юнга низкоуглеродистой стали составляет 200 ГПа.

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости при растяжении и сжатии в режиме линейной упругости одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение. Вплоть до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего равновесного положения, и все атомы смещаются на одинаковую величину и сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не возникает. Согласно Закон Гука, напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон модуль Юнга . Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Твердость низкоуглеродистой стали – ASTM A36

Твердость по Бринеллю низкоуглеродистой стали составляет примерно 120 МПа.

В материаловедении твердость способность выдерживать вдавливание поверхности ( локализованная пластическая деформация ) и царапая . Твердость , вероятно, является наиболее плохо определенным свойством материала, поскольку она может указывать на устойчивость к царапанию, истиранию, вдавливанию или даже сопротивляемость формованию или локальной пластической деформации. Твердость важна с инженерной точки зрения, потому что сопротивление износу при трении или эрозии паром, маслом и водой обычно увеличивается с увеличением твердости.

Испытание на твердость по Бринеллю является одним из испытаний на твердость при вдавливании, разработанных для определения твердости. В тестах Бринелля жесткий, 9Сферический индентор 0003 вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла. В типичном испытании используется шарик из закаленной стали диаметром 10 мм (0,39 дюйма) в качестве индентора с усилием 3000 кгс (29,42 кН; 6614 фунтов силы). Нагрузка поддерживается постоянной в течение заданного времени (от 10 до 30 с). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов вместо стального шарика используется шарик из карбида вольфрама .

Испытание дает численные результаты для количественного определения твердости материала, которая выражается числом Число твердости по Бринеллю – HB . Число твердости по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14[2] и ISO 6506–1:2005) как HBW (H по твердости, B по Бринеллю и W по материалу индентора, вольфрамовому сплаву). (вольфрам) карбид). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, выполненных стальными инденторами.

Твердость по Бринеллю, число (HB), представляет собой нагрузку, деленную на площадь поверхности вдавливания. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Широко используются различные методы испытаний (например, Бринелля, Кнупа, Виккерса и Роквелла). В некоторых таблицах коррелируются значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима. Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

Тепловые свойства низкоуглеродистой стали — ASTM A36

Тепловые свойства материалов относятся к реакции материалов на изменения их температуры и приложение тепла. Когда твердое тело поглощает энергию в виде тепла, его температура повышается, а его размеры увеличиваются. Но различные материалы реагируют на воздействие тепла по-разному .

Теплоемкость, тепловое расширение и теплопроводность часто имеют решающее значение при практическом использовании твердых тел.

Температура плавления низкоуглеродистой стали – ASTM A36

Температура плавления низкоуглеродистой стали составляет около 1450°C.

В общем, плавление  является фазовым переходом  вещества из твердого состояния в жидкое. Точка плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии.

Теплопроводность низкоуглеродистой стали – ASTM A36

Низкоуглеродистая сталь представляет собой многоэлементное вещество, в основном железо, с добавками углерода и примесей. Теплопроводность кованого железа составляет около 50 Вт/(м·К).

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются с помощью свойства, называемого теплопроводность , k (или λ), измеренная в Вт/м.K . Он измеряет способность вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всем веществам, независимо от их состояния (твердое, жидкое или газообразное). Поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры, а для паров она также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов практически однородны. Поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.