Состав углеродной стали: Углеродистая сталь: особенности и химический состав

Два основных элемента стали — это железо и углерод. Как правило, стали с большим содержанием углерода являются твердыми и хрупкими, а стали с более низким содержанием углерода — пластичными и твердыми.

Конечно, редко бывает так чисто. Легирующие элементы, такие как хром, молибден, никель, марганец или кремний, часто добавляют для повышения коррозионной стойкости или достижения гораздо лучшего баланса между прочностью и ударной вязкостью.

Проще говоря, углеродистая сталь по определению очень проста. Это просто железо с небольшим количеством углерода и ограниченным количеством легирующих элементов. Углеродистая сталь состоит из железа и 0,12–2,00 процента углерода.Более широкое определение включает легированные стали, которые также могут содержать до 10,5% сплава. Даже в пределах менее двух процентных пунктов углерода наблюдаются огромные различия в физических характеристиках, особенно в твердости.

Когда люди упоминают углеродистую сталь, они обычно имеют в виду сталь с высоким содержанием стали, которая используется для изготовления ножей и инструментов.

В определении углеродистой стали материалы часто определяются как низкоуглеродистая сталь или высокоуглеродистая сталь. Низкоуглеродистые стали чрезвычайно распространены, в то время как высокоуглеродистые стали используются только в высокопрочных, некоррозионных средах.

Высокоуглеродистые стали очень твердые, что делает их устойчивыми к истиранию и сохраняет свою первоначальную форму и дизайн. Перед деформацией они выдержат значительную силу. К сожалению, твердые металлы также являются хрупкими: когда они подвергаются экстремальному растягивающему напряжению, высокоуглеродистые стали с большей вероятностью трескаются, чем изгибаются.

Низкоуглеродистые стали более распространены, чем высокоуглеродистые, по нескольким причинам, в том числе: более низкие производственные затраты, большая пластичность и простота использования в производстве.

Низкоуглеродистые стали имеют тенденцию к деформации под воздействием напряжения, а не к разрушению, что делает эти низкоуглеродистые стали легкими в обработке и сварке. Они часто используются в автомобильных кузовных панелях, болтах, приспособлениях, бесшовных трубах и пластинах.

Нержавеющая сталь содержит железо, углерод и минимум 10,5% хрома. Хром играет ключевую роль — он вступает в реакцию с кислородом, образуя пассивный слой, защищающий сталь от коррозии.

Эта защита снижает вероятность коррозии хромистой стали, что важно для наружной мебели, например, боллардов, установленных во влажной среде. Чем выше содержание хрома, тем выше коррозионная стойкость.

Нержавеющие стали объединяет одно ключевое свойство материала: отличная коррозионная стойкость благодаря высокому содержанию хрома (> 10,5% по массе) и низкому содержанию углерода. Помимо коррозионной стойкости, механические свойства этих сталей могут сильно различаться.

Аустенитная хромистая сталь — наиболее распространенный вид нержавеющей стали.Они устойчивы к коррозии, легко поддаются механической обработке и сварке, но не подвергаются термообработке. 303 и 304 являются наиболее распространенными типами аустенитных нержавеющих сталей, а 316L может быть вариантом, который максимизирует коррозионную стойкость. Эти стали используются в широком спектре операций — поскольку они устойчивы к атмосферным воздействиям, они работают практически везде.

При покупке бытовой техники и других дорогостоящих товаров важно соблюдать осторожность с маркой нержавеющей стали. Не все стали одинаковы.Нержавеющая сталь с минимальным содержанием хрома 10,5% намного дешевле и менее долговечна, чем нержавеющая сталь с содержанием хрома 16%, поэтому разница будет отражаться в затратах на техническое обслуживание и сроке ремонта.

Существует пять основных различий между нержавеющей сталью и углеродистой сталью. Эти;

• Коррозионная стойкость
• Механические свойства
• Внешний вид
• Стоимость

Давайте рассмотрим каждую из этих областей по отдельности.

Наиболее очевидное различие между углеродистыми сталями и нержавеющими сталями — это их способность противостоять коррозии.

Нержавеющие стали, как следует из названия, обычно более устойчивы к коррозии из двух типов стали. И углеродистая, и нержавеющая сталь содержат значительное количество железа, которое окисляется при воздействии окружающей среды, образуя ржавчину.

Добавление хрома в нержавеющую сталь делает ее более устойчивой к коррозии, чем углеродистые стали.Хром легче соединяет кислород, чем железо. Когда хром присоединяется к кислороду, он создает слой оксида хрома, который защищает оставшуюся часть материала от разрушения и коррозии.

Углеродистая сталь обычно не содержит достаточного количества хрома для образования этого слоя оксида хрома, что позволяет кислороду связываться с железом, что в итоге приводит к образованию оксида железа или ржавчины. Поэтому, если коррозионная стойкость может быть ключевым фактором, нержавеющая сталь — лучший вариант, чем углеродистая сталь.

Если работа требует эстетической привлекательности, необходимо учитывать внешний вид металла. Нержавеющие стали с особой отделкой обычно предпочтительны, когда решающим фактором может быть внешний вид.

Хотя и то, и другое часто шлифуется и полируется, чтобы придать им яркий, блестящий вид, сталь требует достаточно быстрого нанесения прозрачного покрытия или краски после процесса полировки. Если этого не сделать, сталь начнет тускнеть и со временем ржавеет.

Кроме того, если нержавеющая сталь поцарапана, она сохранит свой блеск в области царапин, в то время как окрашенный кусок углеродистой стали нужно перекрашивать, иначе он подвергнется коррозии.

Что дешевле между сталью или нержавеющей сталью? Еще одно важное соображение — разница в стоимости между углеродистыми сталями и нержавеющими сталями. Хотя разные марки имеют разную стоимость, нержавеющая сталь, как правило, дороже углеродистой стали.

Это часто происходит в основном из-за добавления ряда легирующих элементов в хромистую сталь, включая хром, никель, марганец и т. Д. Эти дополнительные факторы приводят к более высокой стоимости, чем углеродистые стали.

Углеродистая сталь, с другой стороны, обычно состоит из относительно доступных по цене железа и углеродных элементов. Если вы работаете с приличным бюджетом над своим следующим проектом, сталь может быть самым простым вариантом.

Трудно сделать однозначное заявление о различиях в механических свойствах углеродистой стали и нержавеющей стали из-за различных типов и марок металла каждого типа.

Нержавеющие стали часто более пластичны, чем углеродистые стали, поскольку они обычно содержат больше никеля. Однако это не отменяет того факта, что существуют очень хрупкие марки нержавеющей стали. Один из примеров — мартенситные марки.

Углеродистые стали с очень низким содержанием углерода могут не соответствовать пределу прочности на разрыв некоторых нержавеющих сталей из-за содержащихся в большинстве марок нержавеющей стали легирующих элементов, повышающих ее прочность. Однако, если углерода достаточно (обычно минимум 0.30% по весу) в стали, она легче подвергается термической обработке, чем аустенитная нержавеющая сталь.

Надеюсь, что по этим отличиям вы легко сможете определить, какая сталь идеально подойдет для вашего применения.

Споры между углеродистой сталью и нержавеющей сталью могут быть немного сложнее, чем предполагалось изначально, поскольку сталь может требовать двух разных типов стали: традиционной углеродистой стали и низкоуглеродистой -легированная сталь.

По сравнению с низкоуглеродистой сталью, хромированная сталь обеспечивает значительное повышение прочности, твердости и, что наиболее важно, коррозионной стойкости.

Высокоуглеродистая сталь, с другой стороны, предлагает прочность, не уступающую, а иногда и превосходящую нержавеющую сталь, но по существу является материалом отдельного сегмента в производственном мире.

В отличие от любой углеродистой стали, хромированная сталь может выжить и процветать без окисления в агрессивных или влажных средах. При этом углеродистая сталь намного дешевле нержавеющей стали и лучше подходит для крупных конструктивных элементов, таких как трубы, балки и листовой прокат.

Низколегированная сталь во многих отношениях превосходит сталь, но все же ей не хватает коррозионной стойкости. Он может эффективно соответствовать свойствам ткани из нержавеющей стали — в результате сплавы, такие как 4140 и 4340, часто обрабатываются и используются во многих областях, в которых окисление на ощупь не повреждает.

Нержавеющая сталь может быть материалом более высокого качества, который лучше использовать в промышленных операциях, где качество деталей не может быть снижено.

Независимо от того, хотите ли вы использовать углерод или нержавеющую сталь для производства продукции, жизненно важно выбрать правильного производителя стали.В Roche Industry мы обеспечиваем 3D-печать углеродистой и нержавеющей стали.

Все, что вам нужно, это отправить 3D-проекты продуктов, которые вы хотите создать. Наши дизайнеры и инженеры возьмутся за дело реализации вашей мечты.

Rocheindustry специализируется на высококачественном быстром прототипировании, быстром мелкосерийном и крупносерийном производстве. Услуги по быстрому прототипированию, которые мы предоставляем, включают профессиональное проектирование, обработку с ЧПУ, включая фрезерование и токарную обработку с ЧПУ, изготовление листового металла или прототипирование листового металла, литье под давлением, штамповку металла, вакуумное литье, 3D-печать, SLA, прототипирование пластика и алюминия при экструзии, быстрое оснащение Услуги быстрого литья под давлением, отделки поверхности и другие услуги быстрого прототипирования в Китае, пожалуйста, свяжитесь с нами сейчас.

В чем разница между углеродистой сталью и нержавеющей сталью? — TechTalk Blog

Сталь — один из самых важных материалов в современном мире для строительства и инженерии. Его невероятная долговечность и универсальность делают его полезным во всем, от домов до коммерческих зданий и промышленного оборудования, и вы найдете его почти везде, куда бы вы ни посмотрели, и во многих различных отраслях промышленности.

Свойства, которые делают сталь популярной во всем мире, также делают ее одним из самых популярных материалов для корпусов в Polycase.Наши клиенты считают, что наши стальные корпуса обладают рядом огромных преимуществ, в том числе:

• • Способность противостоять суровым погодным условиям, таким как дождь, снег и мокрый снег

• • Превосходная безопасность и устойчивость к несанкционированному доступу

• • Высокая коррозионная стойкость корпусов из нержавеющей стали

• Существенная защита от переносимой по воздуху пыли и мусора

Вам также может быть интересно: что придает стали такие свойства? А в чем разница между обычными типами стали, о которых вы часто слышите, например углеродистой и нержавеющей сталью? Мы рассмотрим вопрос о том, что делает сталь таким важным материалом, а именно: углеродистая сталь или углеродистая сталь.нержавеющая сталь и то, что стальные корпуса Polycase предлагают нашим клиентам.

Во-первых, давайте поговорим об основах: из чего именно сделана сталь, что придает ей ее свойства?

Начнем с железа. Железо — полезный и распространенный элемент, но само по себе оно слишком мягкое, чтобы подходить для строительства, инструментов и многих других применений, для которых сталь используется. Создавая сплав железа и углерода, металл становится намного прочнее и долговечнее.Этот очищенный и улучшенный металл называется сталью. Другие ключевые этапы производственного процесса включают добавление таких элементов, как хром, марганец и никель, а также удаление нежелательных элементов, таких как азот, сера и фосфор.

Как перейти от сырой железной руды к стали, из которой строятся наши дома, инструменты и сообщества? Это происходит в результате сложного процесса производства стали — одной из отраслей, которые построили современную американскую экономику в том виде, в каком мы ее знаем.

Различия между углеродистой и нержавеющей сталью начинаются с производственных процессов, используемых для их создания.Вся сталь начинает свой жизненный цикл через один и тот же базовый производственный процесс, но другие материалы могут быть добавлены в разных точках для создания разных сортов стали с разными свойствами.

Основной процесс производства стали включает плавку железной руды для извлечения железа, удаление избыточного углерода и других примесей, а затем использование различных процессов отделки для создания прочного, универсального и привлекательного материала. Типичный процесс производства стали работает следующим образом:

1. 1. Железная руда, уголь, известняк и другие материалы заливаются в верхнюю часть перегретой доменной печи.Расплавленное железо скапливается внизу, а примеси скапливаются наверху в виде шлака, который стекает.

1. 1. На этапе первичной выплавки стали жидкий чугун очищается и комбинируется со стальным ломом с использованием одного из двух процессов:
      1. 1. Печи с кислородом, в которых кислород высокой чистоты продувается через смесь расплавленный чугун и сталь для дальнейшего выжигания примесей. Производство стали в кислородном кислороде — самый популярный метод производства стали.
      1. Электродуговые печи, в которых используются огромные графитовые электроды для плавления чугуна и удаления примесей, в то время как в смесь добавляется стальной лом.

1. 1. Далее идет вторичная выплавка стали, при которой необработанная расплавленная сталь обрабатывается различными методами, обычно с использованием огромного механического устройства, называемого ковшом. Этот этап процесса включает в себя ключевые процедуры производства различных типов стали, такие как аргонно-кислородная декарбонизация, сложная технология, позволяющая удалить излишки углерода из нержавеющей стали.

1. 1. После того, как очищенная сталь создана, пришло время для первичной формовки. На этом этапе сталь разливается в различные формы для придания ей различных форм — в зависимости от области применения. Это могут быть стержни, балки, листы и многие другие формы.

1. Заключительным этапом является чистовая обработка или вторичный процесс формовки, в котором стали придается окончательная форма. Это включает в себя такие процессы, как цинкование, механическая обработка и сварка, которые превращают сталь в полезные продукты, которые создают мир вокруг нас.

Одна из самых невероятных особенностей стали — это то, как различные методы легирования позволяют создавать многие типы стали, идеально подходящие для их применения. Далее мы увидим, как два наиболее распространенных типа — углеродистая сталь и нержавеющая сталь — обладают уникальными свойствами, которые можно использовать в корпусах для электроники.

Хотя некоторые преимущества нержавеющей стали и углеродистой стали одинаковы, они также имеют некоторые характерные различия, которые делают их пригодными для различных применений.Чтобы убедиться, что вы выбираете материал, подходящий для вашего применения, важно понимать сходства и различия между углеродистой и нержавеющей сталью. Прежде чем мы начнем, помните, что термины «углеродистая сталь» и «нержавеющая сталь» относятся к широкому спектру материалов. Здесь мы будем говорить только о наиболее широко используемых типах каждого из них.

Все стали состоят в основном из железа и углерода. Однако некоторые из них содержат дополнительные элементы, придающие им уникальные и полезные свойства.Контролируя и изменяя элементный состав стали, производители стали могут создавать огромное количество стальных сплавов, подходящих для самых разных целей.

Волшебными ингредиентами нержавеющей стали являются хром, никель и молибден. Нержавеющая сталь должна содержать не менее 10,5% хрома по массе, хотя обычно его содержание намного выше. Многие разновидности нержавеющей стали также содержат некоторое количество никеля и молибдена для придания дополнительных желаемых свойств.

Термин «углеродистая сталь» обычно означает любую сталь, основными ингредиентами которой являются железо и углерод. Содержание углерода в этих сталях может варьироваться от 0,05 процента (в «мягких» или низкоуглеродистых сталях) до трех процентов (в сверхвысокоуглеродистых сталях).

Стоимость стали может сильно варьироваться в зависимости от формы, которую вы покупаете, состава стали и многих других факторов. В целом нержавеющая сталь стоит дороже, чем низкоуглеродистая или среднеуглеродистая сталь. Однако высокоуглеродистая сталь может быть сопоставима по стоимости с нержавеющей сталью или выше.Поскольку существует множество факторов, которые определяют, сколько вы будете платить за сталь, лучшим методом обычно является определение конкретных факторов производительности, которые вам понадобятся, а затем изучение ваших вариантов и их стоимости.

Именно здесь нержавеющая сталь получила свое имя и репутацию. Сталь, хотя и является очень прочным материалом, уязвима к коррозии и точечной коррозии. Коррозия является результатом окислительного процесса, то есть металлов, таких как сталь, у которых электроны «украдены» кислородом воздуха или воды.Когда это происходит со сталью, окисленное пятно превращается в оксид железа, обычно известный как «ржавчина», который, как мы все знаем, может создавать большие структурные проблемы, когда присутствует в больших количествах.

Металлы, устойчивые к коррозии, обычно имеют какой-то защитный слой, который предотвращает их металлическую структуру от деструктивных реакций окисления. В случае нержавеющей стали эта защита обеспечивается за счет легирования металла хромом. Хром реагирует с кислородом и образует слой оксида хрома, который помогает стали под ним сопротивляться коррозии.

Углеродистая сталь, хотя она хороша для многих вещей, часто подвержена коррозии, поскольку не имеет защиты от окисления. Для применений, где требуется устойчивость к коррозии, например, в сфере общественного питания и в морской среде, большинство нормативных требований требует использования нержавеющей стали.

Для многих областей применения требуется сталь, которая сопротивляется разрушению или деформации под действием физических сил. Обычно это измеряется двумя показателями: пределом текучести и пределом прочности при растяжении, каждый из которых относится к разному типу испытаний на прочность.Предел текучести — это величина силы, которая заставляет сталь необратимо деформироваться из-за изгиба или вмятин. Прочность на растяжение — это сила, которая вызовет разрыв или растрескивание стали.

Из-за низкого содержания углерода большая часть нержавеющей стали несколько мягче углеродистой стали и, следовательно, имеет довольно низкий предел текучести. Это означает, что она более уязвима к вмятинам и изгибам, чем углеродистая сталь. С другой стороны, большая часть углеродистой стали в некоторой степени хрупка — у нее относительно высокий предел текучести, но более низкий предел прочности.Таким образом, углеродистая сталь будет сохранять свою форму почти до предела прочности, но при прохождении через нее будет внезапно ломаться. (Например, подумайте о лезвии ножа из углеродистой стали — оно сильно сопротивляется изгибу, но сломается, если приложить достаточное давление.)

Настройка корпусов с помощью механической обработки и сварки является ключевым процессом для многих из наших клиентов, поэтому здесь также важно знать разницу между углеродистой и нержавеющей сталью. Нержавеющая сталь, как известно, плохо подходит для обработки инструментов и требует специальных методов для эффективной обработки.Также обычно считается, что сваривать его труднее, чем углеродистую сталь, хотя это, конечно, не невозможно, и это делается каждый день.

Хотя эстетический внешний вид, вероятно, не самое высокое качество, которое вы ищете, он определенно может сыграть значительную роль в создании среды, которую вы ищете, поэтому стоит отметить визуальные качества каждого типа стали.

Углеродистая сталь — это красивый материал, который имеет гладкий, гладкий вид, который обычно ассоциируется со сталью.Он также потребует различных покрытий и отделки, обеспечивая широкий спектр эстетических возможностей для всех видов окружающей среды. Однако большинство углеродистых сталей не имеют блеска и блеска своих собратьев из нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь, безусловно, славится своими привлекательными качествами. Содержание хрома в нержавеющей стали имеет дополнительное преимущество: оно создает блестящий и привлекательный вид. Эти эстетические качества, в дополнение к коррозионной стойкости, делают нержавеющую сталь популярным выбором для бытовой техники и всех видов применения, где эстетика имеет значение.

Нержавеющая сталь также отличается превосходной стойкостью к высоким температурам. Хотя углеродистая и нержавеющая сталь могут легко противостоять повседневным высоким температурам, большинство нержавеющих сталей сохраняют свою прочность при температурах примерно до 1000 градусов по Фаренгейту. Чем выше содержание углерода в стали, тем меньше она будет выдерживать экстремальные температуры.

Сталь, используемая в пищевой и морской сферах, должна обладать коррозионно-стойкими свойствами, чтобы сохранять свою целостность из-за присущих этим средам опасностей:

• • Пищевая сталь должна сопротивляться коррозия в результате частой мойки, контакта с чистящими химикатами и / или контакта с сильно кислыми продуктами, такими как лимонный сок.

• Морская сталь должна противостоять коррозии от постоянного контакта с соленой водой.

Нержавеющая сталь является предпочтительным выбором для обоих этих применений из-за ее превосходной коррозионной стойкости. Нержавеющая сталь типа 304, из которой изготавливаются корпуса из нержавеющей стали Polycase, считается нержавеющей сталью морского класса и пищевой нержавеющей сталью.

Polycase предлагает широкий выбор материалов для наших корпусов, и стальные корпуса являются одними из самых популярных.Их классическая элегантность и прочная конструкция делают их отличным выбором для множества применений — от панелей управления оборудованием до научных приборов.

• • Наши корпуса из нержавеющей стали серии SA — это корпуса из нержавеющей стали NEMA 4X, которые сделали нас лидером отрасли благодаря своей исключительной прочности и высококачественной конструкции. Эти корпуса изготовлены из нержавеющей стали 304, самого популярного сорта нержавеющей стали, используемой во всем мире, и имеют рейтинг NEMA в соответствии с мощным стандартом NEMA 4X для защиты от проникновения твердых веществ, попадания жидкостей и коррозии.Они также соответствуют международным стандартам защиты IP66. Серия SA даже стандартно оснащена защелкой с ключом для безопасного доступа, а также монтажными кронштейнами и внутренней панелью. И наконец, что не менее важно, они имеют гладкий вид из нержавеющей стали, который придает любому приложению стильный и профессиональный вид.

• Наши корпуса из углеродистой стали серии SB также предлагают отличную защиту и производительность по более низкой цене. Они изготовлены из высококачественной углеродистой стали 16-го калибра и оснащены водонепроницаемой, пыленепроницаемой прокладкой, которая также обеспечивает рейтинг NEMA 4X / IP66.Это означает, что они устойчивы к атмосферным воздействиям и водонепроницаемы, обеспечивая необходимую производительность как в помещении, так и на улице. Серия SB отличается классическим серым порошковым покрытием, которое идеально подходит для самых разных условий.

Polycase SA-37 Корпус из нержавеющей стали

Сталь является важной частью того, как устроен наш мир, и будь то корпус из нержавеющей стали или корпус из углеродистой стали, который вам нужен, Polycase может помочь вам создать свой следующий проект будет успешным.Если у вас возникнут дополнительные вопросы о наших стальных корпусах, позвоните нам по телефону 1-800-248-1233 или свяжитесь с нами через Интернет.

Простые углеродистые стали: классификация и ограничения

В этой статье мы обсудим следующее: — 1. Введение в простые углеродистые стали 2. Классификация простых углеродистых сталей 3. Ограничения.

Обычные углеродистые стали — это сплавы железа с углеродом, свойства которых в первую очередь обусловлены присутствием углерода.Некоторые случайные элементы, такие как марганец, кремний, сера и фосфор, присутствуют в небольших количествах из-за метода производства стали, а не для изменения механических свойств.

Легированные стали — это стали, в которых один или несколько легирующих элементов намеренно добавлены к обычным углеродистым сталям для улучшения или улучшения некоторых свойств или свойств. Немного сложно провести четкое различие между углеродистой и легированной сталью.

Однако AISI (Американский институт черной металлургии) принял следующее определение.«Углеродистые стали рассматриваются как стали, содержащие не более 1,65% марганца, 0,60% кремния и 0,60% меди, а все остальные стали считаются легированными. Обычные легирующие элементы: никель, хром, ванадий, кремний, марганец и т. Д.

Обычные углеродистые стали можно классифицировать по содержанию углерода в сталях двумя различными способами:

I. По микроструктуре в отожженном состоянии:

и.Гипоэвтектоидные стали:

Микроструктуры этих сталей содержат различные пропорции доэвтектоидного феррита (также называемого свободным ферритом) и перлита, то есть количество перлита увеличивается от 0% до 100% по мере увеличения содержания углерода в стали до 0,77%.

ii. Эвтектоидная сталь:

Эта сталь с 0,77% углерода имеет 100% перлит в своей микроструктуре.

iii. Гиперэвтектоидные стали:

Микроструктура этих сталей содержит доэвтектоидный цементит (или свободный цементит) и перлит.Количество свободного цементита увеличивается до максимального значения 22,11%, когда содержание углерода в стали увеличивается с 0,77% до 2,11%. Коммерческие стали содержат углерод, как правило, максимум до 1,5%, поскольку более высокое содержание углерода делает сталь чрезвычайно хрупкой.

II. Хотя основано на содержании углерода, но классифицируется по уровню основных механических свойств, имеющих практическое значение.

Это наиболее часто используемая коммерческая классификация:

и.Низкоуглеродистые стали:

Это стали с содержанием углерода до 0,25%.

ii. Среднеуглеродистые стали:

Эти стали содержат углерод от 0,25% до 0,55%.

iii. Высокоуглеродистые стали:

Эти стали содержат углерод от 0,55% до в идеале максимум 2,11%, но обычно до 1,5% максимум. в товарных сталях.

Углерод — самый важный элемент, сильно влияющий на механические свойства сталей.Рисунки 1.34 и 1.36 показывают, что по мере увеличения содержания углерода в отожженных сталях твердость, предел текучести, предел прочности на разрыв (прокаливаемость) увеличиваются, тогда как пластичность, пластичность, вязкость, обрабатываемость (свариваемость) и ударная вязкость снижаются.

и. Низкоуглеродистые стали:

Поскольку содержание углерода в этих сталях низкое (до 0,25%), они сочетают в себе хорошую прочность с высокой пластичностью с отличными технологическими характеристиками (для прокатки, волочения, прессования, сварки и т. Д.). Эти стали не подвергаются закалке из-за низкой способности к закалке с образованием мартенсита. Твердость мартенсита (если он есть) низкая.

Эти стали подразделяются на два класса:

(a) Обычные низкоуглеродистые стали:

Эти стали содержат около 0,1% углерода и 0,3-0,4% марганца и представляют собой холоднодеформированные низкоуглеродистые стали. Эти стали имеют предел текучести 200-300 МПа, предел прочности при растяжении 350-370 МПа и относительное удлинение 28-40%.Из-за высокой пластичности эти стали находят применение в виде холоднокатаных листов.

Их отличная формуемость подходит для холоднодеформированных форм, таких как штамповка автомобильных кузовов, корпусов холодильников, жестяных банок, гофрированных листов и цельнотянутых труб. Разнообразные оправы находят применение в качестве стержней и проволоки для гвоздей, заклепок, ограждений, обвязок, армирования кабелей, железобетонных стержней, проволоки для матрасов и т. Д.

Низкоуглеродистые стали страдают от деформационного старения, которое действует как метод упрочнения, но по мере повышения температуры перехода стали стали становиться хрупкими при комнатной температуре.Низкоуглеродистые стали также страдают от образования полос Людера, что делает поверхность шероховатой и неприятной, что нежелательно. Этот дефект оказывается минимальным, если размер зерна феррита (ASTM № от 7 до 9) является зубчатым.

Если небольшое количество, около 1% обжатия холодной обработкой выполняется непосредственно перед штамповкой или волочением, полос Людера можно избежать. Это называется «дрессировкой». Микроструктура листа или полосы с низким содержанием углерода состоит в основном из феррита и некоторого количества карбида, причем последний находится в форме перлита или отдельных частиц карбида.

(b) Обычные мягкие стали:

Эти стали имеют содержание углерода от 0,15% до 0,25%, т. Е. Более высокое содержание углерода, чем обычные низкоуглеродистые стали, и, таким образом, имеют более высокую прочность, но более низкую пластичность, и, таким образом, являются сталями горячей деформации. Поскольку эти стали также не закалены, они охлаждаются воздухом (нормализуются) после горячей прокатки, ковки и т. Д. Таким образом, эти стали развивают механические свойства в результате контроля состава и размера зерна (контролируемого практикой раскисления).

Несмотря на то, что эти стали имеют умеренный предел текучести и прочности на разрыв, но они обладают надлежащим сочетанием прочности, пластичности, ударной вязкости и свариваемости для удовлетворительного применения в конструкционных конструкциях. Немного больше марганца (от 0,6 до 1,25%) увеличивает предел текучести и предел прочности без снижения пластичности. Медь (0,2%) часто добавляют для улучшения коррозионной стойкости.

Стали имеют состав:

C = 0,18 — 0,25%; P = 0,035%; S = 0.04%;

Mn = 0,60 — 1,25%; Si = 0,15 — 0,35%; Cu = 0,2%

Микроструктура этих сталей содержит около 25% мелкодисперсного перлита и 75% феррита, в результате чего получается:

Предел текучести = 300 — 350 МПа; % Удлинение = 26-30%;

Прочность на разрыв = 400 — 450 МПа

Эти стали находят применение в конструкционных элементах, которые свариваются на месте, например, для толстых листов резервуаров, корпусов судов, сосудов высокого давления, котлов; мосты и элементы строительных конструкций в виде двутавров, швеллеров, уголков, широкополосных балок, балок (листовых и коробчатых), двутавровых балок; нефтепроводы, низкотемпературные приложения и т. д.

Для большинства вышеперечисленных применений в первую очередь требуется хорошая свариваемость при соответствующей прочности и пластичности. Обычные мягкие стали, а также низкоуглеродистые стали обладают отличной свариваемостью, но мягкие стали также прочнее. Во время сварки зона термического влияния (HAZ) действительно достигает температуры выше A1 и, таким образом, становится аустенитом. После сварки эта область охлаждается быстрее из-за окружающего холодного металла (из-за его хорошей теплопроводности).

Из-за низкой закаливаемости этих сталей, даже при содержании углерода около 0.25% с немного более высоким содержанием марганца, в зоне HAZ появляются немартенситные продукты (некоторые мартенситы, если они образуются, имеют максимальную твердость HRC 45 и не являются хрупкими) и, таким образом, не являются вредными. Как и в случае с пластинами и конструкционными формами, сейчас растет интерес к нефтепроводам с использованием микролегированных сталей.

Анизотропия свойств мягких сталей:

Мягкие стали в горячекатаном состоянии обычно обладают анизотропными свойствами, т. Е. Пластичность и вязкость ниже в направлениях, перпендикулярных направлению прокатки.

Это связано с:

(а) Ленты из стали

(б) Неметаллические включения

(c) Деформация и текстура отжига — они имеют относительно незначительные воздействия, если контролируемая прокатка не продолжается в ферритном диапазоне.

Полосы в мягких сталях проявляются в микроструктуре как чередующиеся полосы (слои) феррита и перлита (рис. 1.41), особенно когда феррит и перлит находятся в почти равных пропорциях, например, в стали, содержащей 0.25% C и 1,5% Mn. Такие литые стали неизменно имеют междендритную сегрегацию марганца, вызванную во время затвердевания. Марганец снижает активность углерода в аустените и, таким образом, заставляет углерод сегрегироваться вместе с самим собой.

После горячей прокатки в областях сегрегации марганца и углерода аустенит при охлаждении переходит в перлит. Удаление полос путем гомогенизации — это проблема, связанная с диффузией. На его удаление уходит очень много времени (~ 200 дней при 1200 ° C). Расстояние между отдельными областями может быть уменьшено вначале, например, прокаткой, прежде чем планируется гомогенизирующий отжиг.

Бандажирование не является вредным для большинства применений листовой стали. Но легче распространить трещину параллельно полосам, чем по нормали к ним. Ленточные стали не следует использовать в приложениях, где может возникнуть пластинчатый разрыв (трещина, распространяющаяся в феррите параллельно лентам), особенно в тяжелых сварных конструкциях, таких как очень большие корабли и морские платформы.

Grange показал, что анизотропные свойства горячекатаной стали обусловлены не столько полосатостью, сколько удлиненными неметаллическими включениями.Эти включения при прокатке в своем направлении удлиняются и вызывают анизотропию. Важны количество, тип, распределение, форма и размер включений. Включения сульфида марганца, пластичные при высоких рабочих температурах, деформируются.

Сульфиды обычно представляют собой длинные «стрингеры». Частицы оксида алюминия, хотя и меньше всего деформируются при горячей прокатке, но обычно не менее разрушительны, как это происходит в сталях, поскольку они образуют дендриты во время затвердевания (т. Е. Имеют удлиненную форму).Состав силикатных включений определяет их деформационное поведение.

Для получения однородных механических свойств во всех направлениях, особенно в HSLA или дорогих легированных сталях, содержание серы и кислорода в стали должно быть уменьшено в максимально возможной степени, чтобы предотвратить образование сульфидов и оксидов. Для этого сталь сначала раскисляют алюминием, а затем обрабатывают путем впрыскивания извести, порошкового сплава Ca-Si, карбида кальция или проволоки из Ca или Mg, покрытой железом, в ковш, когда оксиды и сульфиды присоединяются к шлаку, оставляя сталь, имеющую меньше 0.005% S и 0,002% кислорода.

Неметаллические включения, если они присутствуют, должны быть небольшими, равноосными или шаровидными и недеформируемыми, особенно в высокопрочных сталях. Форма модифицируется путем изменения состава оксидов или сульфидов путем добавления стали, Ca, Ce, редкоземельных металлов, Zr или Ti, так что эти включения становятся шаровидными с более низкой пластичностью при температурах горячей обработки или даже во время холодной обработки. Минимальное количество добавляемого Zr составляет [6 (% N) + S%], поскольку он соединяется как с азотом, так и с серой.Цирконий растворяется в MnS и снижает его пластичность, но часто заменяет его практически недеформируемым ZrS.

Если сталь обязана своими свойствами азоту, то Zr использовать нельзя, и тогда добавляется Ce. Ce очень дорого обходится, и для полной модификации сульфида требуется минимум Ce / S 1,5. Кальций может глобурировать как оксиды, так и сульфиды. Например, с оксидами типа оксида алюминия он образует глобулы алюмината кальция. Но кальций имеет высокое давление пара, низкую растворимость и высокую реакционную способность, и его влияние трудно контролировать при производстве стали.

Ce и редкоземельные металлы образуют почти недеформируемые сульфиды или оксисульфиды. Поскольку частицы не удлиняются во время прокатки, они выглядят одинаково как в поперечном, так и в продольном направлениях, вызывая повышение поперечной пластичности и вязкости, аналогичные полученным в продольном направлении.

ii. Среднеуглеродистые стали (от 0,25% до 0,55% C) :

Эти стали имеют более высокую прочность, но более низкую пластичность, чем низкоуглеродистые стали.Эти стали часто используются в нормализованном состоянии для изготовления самых разных компонентов. В основных отраслях промышленности эти стали используются в закаленном и отпущенном состоянии, например, для изготовления распределительных валов, шатунов, шестерен, шпинделей, фрикционных дисков, штоков поршней, крестовин, плунжеров. Эти стали составляют основу компонентов машин и часто называются «машинными сталями».

Некоторые важные приложения:

(i) Поковки (0,25 — 0,5% C) общего машиностроения, барабаны котлов, сельскохозяйственные инструменты, такие как мотыги, лопаты, вилы и т. Д.

(ii) Стали с содержанием углерода 0,3–0,4% используются для изготовления валов, труб с высоким пределом прочности, проволоки, рыбных пластин.

(iii) Стали с содержанием углерода 0,4–0,5% используются для изготовления турбоэлектрических дисков, валов, роторов, штампов, шестерен и шин.

iii. Высокоуглеродистые стали (углерод более 0,55%):

Это стали термообработанные для получения высокой твердости, износостойкости, режущих свойств и наименьшей пластичности. В основном это инструментальные стали.

Наибольшие объемы производимых металлических материалов составляют простые углеродистые стали, что указывает на их широкое применение.Кроме того, углеродистые стали дешевы и доступны в больших количествах, в самых разных формах и размерах. Их термическая обработка проста. Инженер должен стараться по возможности использовать углеродистые стали. Они обладают средней прочностью и могут удовлетворительно противостоять обычным температурам и атмосферным условиям.

Так как детали из углеродистой стали толщиной более 1,5 см до центра трудно закалить (из-за низкой закаливаемости), более толстые детали не могут быть получены с помощью закалки и отпуска.Даже в более тонких сечениях в условиях термообработки углерод увеличивается до максимальной прочности 700 Н / мм2, при превышении которой происходит быстрое снижение пластичности и ударной вязкости.

Современные приложения требуют гораздо более высокой прочности с соответствующей пластичностью, стойкостью к коррозии в более суровых условиях и воздействию более высоких температур. Закаленные углеродистые стали показывают резкое падение твердости (почти линейное) даже в условиях снятия напряжений.

Наиболее важные ограничения углеродистой стали:

1.Низкая прокаливаемость.

2. Низкая устойчивость к коррозии и окислению.

3. Значительная потеря твердости при отпуске для снятия напряжений.

4. Плохие жаропрочные свойства.

Ограничения углеродистых сталей преодолеваются за счет использования легированных сталей. Присутствие легирующих элементов не только улучшает выдающиеся характеристики гладких углеродистых сталей, но и улучшает некоторые другие свойства или даже придает определенные свойства.

Легирующие элементы не только улучшают прокаливаемость, повышают стойкость к коррозии и окислению, повышают сопротивление разупрочнению при отпуске, улучшают жаропрочные свойства, но также повышают стойкость к истиранию и повышают прочность деталей, которые не могут быть подвергнуты закалке из-за физических факторов. ограничение частей или конструкции, в которой он используется.

дороги и могут потребовать более сложных циклов обработки, обращения и даже термообработки. Таким образом, следует прилагать все усилия к использованию углеродистой стали. Следует позаботиться о том, чтобы многие свойства, присущие обычным углеродистым сталям, нельзя было улучшить путем добавления в них легирующих элементов.

Жесткость — одно из таких свойств, которое измеряется соотношением между напряжением и деформацией в пределах диапазона упругости, то есть модулем упругости. Легирующие элементы повышают предел упругости, но модуль упругости одинаков как для простой углеродистой, так и для легированной стали.Дизайн конструкции может изменять жесткость. Необходимо разумно и осторожно использовать дорогостоящие легирующие элементы.

Свойства низкоуглеродистой и низкоуглеродистой стали

Низкоуглеродистая сталь — наименее дорогая из всех сталей и наиболее часто используемая сталь. Используемая почти во всех типах изделий из стали, низкоуглеродистая сталь поддается сварке, очень твердая и, хотя она легко ржавеет, очень прочная. Низкоуглеродистая сталь, содержащая менее 2 процентов углерода, может намагничиваться и использоваться в большинстве проектов, требующих большого количества металла.Конструкционная прочность низкоуглеродистой стали не позволяет использовать ее для создания несущих балок и несущих балок.

Низкоуглеродистая и низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь, также называемая углеродистой сталью, является наиболее распространенной формой стали, поскольку ее цена относительно невысока, а свойства материала приемлемы для многих областей применения. Низкоуглеродистая сталь содержит примерно 0,05–0,15% углерода, а низкоуглеродистая сталь 0,16–0,29% углерода ; что делает его ковким и пластичным, но его нельзя упрочнить термической обработкой.Низкоуглеродистая сталь имеет относительно низкую прочность на разрыв, но она дешевая и податливая; твердость поверхности можно повысить за счет науглероживания.

Он часто используется, когда требуется большое количество стали, например, в качестве конструкционной стали. Плотность низкоуглеродистой стали составляет приблизительно 7,85 г / см3 (7850 кг / м3 или 0,284 фунта / дюйм3), а модуль Юнга составляет 210 ГПа (30 000 000 фунтов на квадратный дюйм) .

Низкоуглеродистые стали страдают от биения до предела текучести, когда материал имеет два предела текучести.Первый предел текучести (или верхний предел текучести) выше, чем второй, и выход резко падает после достижения верхнего предела текучести. Если низкоуглеродистая сталь подвергается напряжению только до некоторой точки между верхним и нижним пределом текучести, на поверхности могут образовываться полосы Людера. Низкоуглеродистые стали содержат меньше углерода, чем другие стали, и их легче деформировать в холодном состоянии, что упрощает обращение с ними.

Химический состав мягкой стали

Низкоуглеродистая сталь — это углеродистая сталь с максимальным содержанием 0.25% Углерод и 0,4% -0,7% марганец, 0,1% -0,5% Кремний и некоторые + следы других элементов, таких как фосфор, он также может содержать свинец (низкоуглеродистая сталь без резания) или серу (опять же без резания сталь, называемая повторно сульфированной мягкой сталью) Этот материал используется повсюду, глядя в окно моего офиса, я вижу детали инжектора дизельного насоса, полюса громкоговорителей, детали автоматизированного упаковочного оборудования, и я даже не надел очки. Как это сделано, и дополнительная информация, в зависимости от возраста вашего сына, вероятно, он проводит субботнее утро в местной библиотеке, исследуя свое домашнее задание.

Что такое углеродистая сталь?

Свойства высокоуглеродистой стали.

Свяжитесь с