Углеродистая сталь: Углеродистая сталь – свойства и сферы применения — Лазерная резка металла от "ТМК" Ярославль (Тутаев)

Содержание

Углеродистая сталь: состав, свойства, применение, ГОСТ

Что собой представляют углеродистые стали
Классификация по степени раскисления
Методы производства и разделение по качеству
Область применения
Особенности маркировки

Углеродистая сталь благодаря доступной стоимости и высоким прочностным характеристикам относится к широко распространенным сплавам. Из таких сталей, состоящих из железа и углерода и минимума других примесей, изготавливают различную машиностроительную продукцию, детали колов и трубопроводов, инструменты. Широкое применение эти сплавы находят и в строительной сфере.

Калиброванный круг из углеродистой стали чаще всего используется в судостроении и машиностроении

Что собой представляют углеродистые стали

Углеродистые стали, которые в зависимости от основной сферы применения подразделяются на конструкционные и инструментальные, практически не содержат в своем составе легирующих добавок. От обычных стальных сплавов эти стали также отличает и то, что в их составе содержится значительно меньшее количество таких базовых примесей, как марганец, магний и кремний.

Содержание основного элемента – углерода – в сталях данной категории может варьироваться в достаточно широких пределах. Так, высокоуглеродистая сталь содержит в своем составе 0,6–2% углерода, среднеуглеродистые стали – 0,3–0,6%, низкоуглеродистые – до 0,25%. Данный элемент определяет не только свойства углеродистых сталей, но и их структуру. Так, внутренняя структура стальных сплавов, содержащих в своем составе менее 0,8% углерода, состоит преимущественно из феррита и перлита, при увеличении концентрации углерода начинает формироваться вторичный цементит.

Нормы содержания химических элементов в углеродистых сталях

Углеродистые стали с преобладающей ферритной структурой отличаются высокой пластичностью и низкой прочностью. Если же в структуре стали преобладает цементит, то она характеризуется высокой прочностью, но вместе с этим является и очень хрупкой. При увеличении количества углерода до 0,8–1% прочностные характеристики и твердость углеродистой стали возрастают, но значительно ухудшаются ее пластичность и вязкость.

Количественное содержание углерода также оказывает серьезное влияние на технологические характеристики металла, в частности на его свариваемость, легкость обработки давлением и резанием. Из сталей, относящихся к категории низкоуглеродистых, изготавливают детали и конструкции, которые не будут подвергаться значительным нагрузкам в процессе эксплуатации. Характеристики, которыми обладают среднеуглеродистые стали, делают их основным конструкционным материалом, используемым в производстве конструкций и деталей для нужд общего и транспортного машиностроения. Высокоуглеродистые стальные сплавы благодаря своим характеристикам оптимально подходят для изготовления деталей, к которым предъявляются повышенные требования по износостойкости, для производства ударно-штампового и измерительного инструмента.

Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества

Углеродистая сталь, как и стальной сплав любой другой категории, содержит в своем составе различные примеси: кремний, марганец, фосфор, серу, азот, кислород и водород. Часть этих примесей, такие как марганец и кремний, являются полезными, их вводят в состав стали на стадии ее выплавки для того, чтобы обеспечить ее раскисление. Сера и фосфор – это вредные примеси, которые ухудшают качественные характеристики стального сплава.

Хотя считается, что углеродистые и легированные стали несовместимы, для улучшения их физико-механических и технологических характеристик может выполняться микролегирование. Для этого в углеродистую сталь вводятся различные добавки: бор, титан, цирконий, редкоземельные элементы. Конечно, при помощи таких добавок не получится сделать из углеродистой стали нержавейку, но заметно улучшить свойства металла они вполне могут.

Классификация по степени раскисления

На разделение углеродистых сталей на различные типы оказывает влияние в том числе такой параметр, как степень раскисления.

В зависимости от данного параметра углеродистые стальные сплавы делятся на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Более однородной внутренней структурой отличаются спокойные стали, раскисление которых осуществляют, добавляя в расплавленный металл ферросилиций, ферромарганец и алюминий. За счет того, что сплавы данной категории были полностью раскислены в печи, в их составе не содержится закиси железа. Остаточный алюминий, который препятствует росту зерна, наделяет такие стали мелкозернистой структурой. Сочетание мелкозернистой структуры и практически полное отсутствие растворенных газов позволяет формировать качественный металл, из которого можно изготавливать наиболее ответственные детали и конструкции. Наряду со всеми своими достоинствами углеродистые стальные сплавы спокойной категории имеют и один существенный недостаток – их выплавка обходится достаточно дорого.

Строение стального слитка зависит от степени раскисленности стали

Более дешевыми, но и менее качественными являются кипящие углеродистые сплавы, при выплавке которых используется минимальное количество специальных добавок. Во внутренней структуре такой стали из-за того, что процесс ее раскисления в печи не был доведен до конца, присутствуют растворенные газы, которые негативно отражаются на характеристиках металла. Так, азот, содержащийся в составе таких сталей, плохо влияет на их свариваемость, провоцируя образование трещин в области сварного шва. Развитая ликвация в структуре этих стальных сплавов приводит к тому, что металлический прокат, который из них изготовлен, имеет неоднородность как по своей структуре, так и по механическим характеристикам.

Промежуточное положение и по своим свойствам, и по степени раскисления занимают полуспокойные стали. Перед заливкой в изложницы в их состав вводят небольшое количество раскислитилей, благодаря чему металл затвердевает практически без кипения, но процесс выделения газов в нем продолжается. В итоге формируется отливка, в структуре которой содержится меньше газовых пузырей, чем в кипящих сталях. Такие внутренние поры в процессе последующей прокатки металла практически полностью завариваются.

Большая часть полуспокойных углеродистых сталей используется в качестве конструкционных материалов.

Ознакомиться со всеми требованиями ГОСТ к углеродистой стали можно, скачав данный документ в формате pdf по ссылке ниже.

Скачать ГОСТ 380-2005 Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки
Скачать

Методы производства и разделение по качеству

Для производства углеродистых сталей используются различные технологии, что сказывается на их разделении не только по способу производства, но и по качественным характеристикам. Так, различают:

высококачественные стальные сплавы;
качественные углеродистые стали;
углеродистые стальные сплавы обыкновенного качества.

Классификация углеродистых сталей

Стальные сплавы, обладающие обыкновенным качеством, выплавляются в мартеновских печах, после чего из них формируют слитки больших размеров. К плавильному оборудованию, которое используется для получения таких сталей, относятся также кислородные конвертеры. По сравнению с качественными стальными сплавами, рассматриваемые стали могут иметь большее содержание вредных примесей, что сказывается на стоимости их производства, а также на их характеристиках.

Сформированные и полностью застывшие слитки металла подвергают дальнейшей прокатке, которая может выполняться в горячем или холодном состоянии. Методом горячей прокатки производят фасонные и сортовые изделия, толстолистовой и тонколистовой металл, металлические полосы большой ширины. При помощи прокатки, выполняемой в холодном состоянии, получают тонколистовой металл.

На современных предприятиях для производства высококачественных сплавов используются электрические дуговые печи

Для производства углеродистых сталей качественной и высококачественной категорий могут использоваться как конвертеры и мартеновские печи, так и более современное оборудование – плавильные печи, работающие на электричестве. К химическому составу таких сталей, наличию в их структуре вредных и неметаллических примесей соответствующий ГОСТ предъявляет очень жесткие требования. Например, в сталях, которые относятся к категории высококачественных, должно содержаться не более 0,04% серы и не больше 0,035% фосфора. Качественные и высококачественные стальные сплавы благодаря строгим требованиям к способу их производства и к характеристикам отличаются повышенной чистотой структуры.

Область применения

Как уже говорилось выше, углеродистые стальные сплавы по основному назначению делят на две большие категории: инструментальные и конструкционные. Инструментальные стальные сплавы, содержащие 0,65–1,32% углерода, используются в полном соответствии со своим названием – для производства инструмента различного назначения. Для того чтобы улучшить механические свойства инструментов, обращаются к такой технологической операции, как закалка углеродистой стали, которая выполняется без особых сложностей.

Сферы применения углеродистых инструментальных сталей

Конструкционные стальные сплавы применяются в современной промышленности очень широко. Из них делают детали для оборудования различного назначения, элементы конструкций машиностроительного и строительного назначения, крепежные детали и многое другое. В частности, такое популярное изделие, как проволока углеродистая, производится именно из стали конструкционного типа.

Используется проволока углеродистая не только в бытовых целях, для производства крепежа и в строительной сфере, но и для изготовления таких ответственных деталей, как пружины. После выполнения цементации конструкционные углеродистые сплавы можно успешно использовать для производства деталей, которые в процессе эксплуатации подвергаются серьезному поверхностному износу и испытывают значительные динамические нагрузки.

Конечно, углеродистые стальные сплавы не обладают многими свойствами легированных сталей (в частности, той же нержавейки), но их характеристик вполне хватает для того, чтобы обеспечить качество и надежность деталей и конструкций, которые из них изготавливаются.

Особенности маркировки

Маркировка углеродистых сталей, правила составления которой строго оговорены пунктами соответствующего ГОСТа, позволяет узнать не только химический состав представленного сплава, но и то, к какой категории он относится. В обозначении углеродистой стали, обладающей обыкновенным качеством, присутствуют буквы «СТ». Пунктами ГОСТа оговаривается семь условных номеров марок таких сталей (от 0 до 6), которые также указываются в их обозначении. Узнать, какой степени раскисления соответствует та или иная марка, можно по буквам «кп», «пс», «сп», которые проставляются в самом конце маркировки.

Цветовая маркировка наносится по требованию потребителя несмываемой краской

Марки углеродистых сталей по ГОСТу и по международным стандартам ИСО

Марки качественных и высококачественных углеродистых сталей обозначаются просто цифрами, указывающими на содержание в сплаве углерода в сотых долях процента. В конце обозначения некоторых марок можно встретить букву «А». Это значит, что сталь обладает улучшенным металлургическим качеством.

Узнать о том, что перед вами инструментальная сталь, можно по букве «У», стоящей в самом начале ее маркировки. Цифра, следующая за такой буквой, указывает на содержание углерода, но уже в десятых долях процента. Буква «А», если она есть в обозначении инструментальной стали, говорит о том, что данный сплав отличается улучшенными качественными характеристиками.

Углеродистая сталь, марки, типы, свойства и качества

Углеродистая сталь — это инструментальная сталь, содержащая 0,04- 2% углерода и всегда присутствующие примеси, не содержащая легирующих легируемых элементов. Углеродистая сталь в зависимости от процентного содержания углерода, разделяется на три основных типа:

низкоуглеродистая;
среднеуглеродистая;
высокоуглеродистая.

Данный материал нуждается в термообработке, после которой становится достаточно твердым и прочным чтобы выдерживать достаточные нагрузки в ответственных узлах. Спав применяется в производстве инструмента.

Углеродистая сталь классифицируется как:

качественная, содержит до 0,035% фосфора и серы;
высококачественная, содержит до 0,025% фосфора и серы.

Углеродистая сталь марки

Углеродистая сталь марки которой имеют большое разнообразие. Согласно ГОСТ 1435-99 металлургическая промышленность выпускает следующие марки инструментальной углеродистой стали:

У7;
У7А;
У8;
У8А;
У9А;
У10;
У11;
УНА;
У12;
У12А;
У13;
У13А.

Буква У обращает внимание что сталь углеродистая. Обозначение буквы А, в конце марки, означает группу высококачественной стали с более чистым наличием серы и фосфора. Цифры в обозначении показывают процентное содержание углерода в сплаве, численное выражение которого для удобства умножено на 10. Отсутствие буквы А означает качественную сталь. Цифра указывает содержание углерода, среднее, Г- показывает на высокое наличие марганца.

Углеродистая сталь марки имеют малую стоимость и большую твердость и этим отличается от других инструментальных сталей. Износостойкость этих марок и теплостойкость низкая. Углеродистая сталь марки У7, У7А успешно используют для деревообрабатывающих инструментов — топоров, стамесок, долот, также инструментов по металлу — зубила, кузнечные штампы, слесарные инструменты, молотки, кувалды, отвертки, кусачки и др. Марки У8, У8А, У8Г, У8ГА используют для изготовления таких инструментов, которые очень стойкие к разогреву при работе и выдерживают нагрузки вращения- фрезы по дереву, зенковки, пилы продольные, дисковые, накатные ролики и др.

Углеродистая сталь марки У10, У10А служит для изготовления игольной проволоки, также инструмента, который не вызывает нагрева режущей кромки. У13, У13А используют для инструментов, где необходима повышенная износостойкость, лезвия бритвы, хирургические инструменты, инструментов для гравировки металла, камня.

Сталь углеродистая ГОСТ введен для того, чтобы покупатели могли гарантированно купить сталь с определенными свойствами и составом. Если потребитель видит материал, который соответствует ГОСТу, то он точно будет уверен в его качестве. ГОСТ означает определенный стандарт, которому должна соответствовать продукция производителей.

Углеродистая сталь марки имеет различные. Разделение этого материала по маркам обусловлено необходимостью классифицировать его. К примеру, завод выпускает строительные инструменты. Для этого надо применять сталь с высокими прочностными характеристиками. Вот здесь на помощь и приходит система маркировки стали. Производитель уже знает, что определенная марка стали имеет необходимые характеристики, и он сразу покупает ее у поставщика, не тратя каждый раз время на изучение новой прибывшей партии стали.

Сплавы различаются друг от друга по методу создания. Например, сталь углеродистая обыкновенного качества выплавляется в мартеновских печах. После чего материал разливается в крупные слитки. Сталь углеродистая обыкновенная содержит в составе много неметаллических включений. Можно заметить полосатость вдоль направления сечения у данного материала в прокатанном виде.

В мартеновских печах выплавляют качественные углеродистые стали, при этом к процессу производства предъявляются весьма строгие требования. При соблюдении всех норм удается получить материал, в котором мало неметаллических включений. Металлы самого высокого качества получаются в электрических печах. Они отличаются великолепными механическими свойствами.

Сталь углеродистая обыкновенного качества марки имеет множество. Среди них Ст1кп, Ст2кп, Ст3кп, Ст4пс и так далее до Ст6сп. Первые буквы «Ст» являются сокращением от «Сталь». Следующая за ним цифра обозначает номер марки, присваивающийся материалу в зависимости от его химического состава. Чем больше номер, тем выше в сплаве содержание углерода. В некоторых обозначениях встречается буква «Г». Она означает, что в сплав добавлен марганец, и его содержание в массовой доле стали составляет 0.8% и более. В конце маркировки стоят две буквы, указывающие на степень окисления материала. «Сп» означает спокойная, «кп» кипящая, а «пс» расшифровывается как полуспокойная.

Сталь углеродистая обыкновенная ГОСТ присвоен 380-2005. Она отлично подходит для создания горячекатаного проката.

Стали углеродистые качества зависят от содержания в них марганца. Существуют сплавы с обычным содержанием марганца (до 0,8 %), а также с большим (до 1,2%). Марганец способствует увеличению прокаливаемости и прочностных свойств стали. Но при этом марганец делает материал менее пластичным и вязким.

Различие легированных и углеродистых сталей

Углеродистые легирующие стали называются так потому, что при производстве в них добавили определенные металлы. Это делается для того, чтобы придать материалу необходимые механические или химические свойства.

Углеродистые и легированные стали имеют одно важное отличие. При создании углеродистой стали используются те же материалы, что и исходное сырье, то есть железо, углерод, а также вредные примеси в виде фосфора и серы. Если же в материал добавлены другие металлы, например, хром или медь, то сплав называют легированным.

Особенности конструкционной стали

Углеродистые конструкционные стали используются при производстве различных механизмов и корпусов машин. Также их применяют для создания элементов строительных конструкций. При производстве машиностроительной техники применяются сплавы, в составе которых присутствует молибден и никель. Эти элементы повышают вязкость сплавов.

Конструкционные стали, которые применяются в строительной сфере, содержат малый объемом легирующих элементов. Их особенность в том, что они обладают отличной свариваемостью.

Методы сварки углеродистых сталей

Сварка углеродистых сталей может проходить с использованием нескольких методов. Если выбрана технология сварки под флюсом, то необходима сварочная проволока. В качестве флюса используется АН-348-А и ОСЦ-45. Сваривание следует осуществлять на небольших величинах тока.

Нередко используется аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. Главной проблемой при выборе данного метода является образование пор. Это связано с малым раскислением основного металла. Чтобы устранить проблему, необходимо уменьшить количество основного металла в наплавленном. От мастера требуется правильно выбрать режим сварки. Работа производится постоянным током прямой полярности.

Качества углеродистой стали

Свойства углеродистой стали значительно улучшаются, когда она подвергается термообработке.

После данного процесса сплав приобретает высокую твердость, прочность, способность реагировать на большие нагрузки, выдерживать высокую температуру при работе режущей кромки. Качества углеродистой стали позволяют ей быть одним из самых востребованных видов стали. Характеристики и свойства материала регулируют при выплавке, соблюдая необходимые нормы процентного содержания элементов сплава. Качества углеродистой стали позволяют успешно сваривать ее, обрабатывать резанием, введенные в нее легирующие элементы изменяют свойства, повышаются механические способности, снижается хладноломкость.

Типы углеродистой стали

Типы углеродистой стали разделяют на:

А- поставляемую по своим механическим свойствам, которые можно изменить;
Б- по своим химическим свойствам, при этом механические свойства меняются, а уровень определяется химическим составом;
В- поставляют по химическому содержанию и по своим механическим свойствам для деталей.

Типы углеродистой стали по виду обработки выделяют:

горячекатаная;
кованая;
калиброванная;
круглую со специальной отделкой поверхности.

По степени раскисления:

полуспокойная;
спокойная;
кипящая.

Углеродистая сталь

: свойства, примеры и применение

Углеродистая сталь

представляет собой сплав железа с углеродом, который содержит до 2,1 мас.% углерода. Для углеродистых сталей не установлено минимальное содержание других легирующих элементов, однако они часто содержат марганец. Максимальное содержание марганца, кремния и меди должно быть менее 1,65 мас.%, 0,6 мас.% и 0,6 мас.% соответственно.

Типы углеродистой стали и их свойства

Углеродистая сталь может быть разделена на три категории в зависимости от содержания углерода: низкоуглеродистая сталь (или низкоуглеродистая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь [1]. Их содержание углерода, микроструктура и свойства сравниваются следующим образом:

	Содержание углерода (мас.%)	Микроструктура	Свойства	Примеры
Низкоуглеродистая стальная	< 0,25	Феррит, перлит	Низкая твердость и низкая стоимость. Высокая пластичность, ударная вязкость, обрабатываемость и свариваемость	АИСИ 304, АСТМ А815, АИСИ 316L
Среднеуглеродистая стальная	0,25 – 0,60	Мартенсит	Низкая прокаливаемость, средняя прочность, пластичность и ударная вязкость	АИСИ 409, АСТМ А29, СКМ435
Высокоуглеродистая сталь	0,60 – 1,25	Перлит	Высокая твердость, прочность, низкая пластичность	AISI 440C, EN 10088-3

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистая сталь является наиболее широко используемой формой углеродистой стали. Эти стали обычно имеют содержание углерода менее 0,25 мас.%. Их нельзя упрочнить термической обработкой (с образованием мартенсита), поэтому это обычно достигается холодной обработкой.

Углеродистые стали обычно относительно мягкие и имеют низкую прочность. Однако они обладают высокой пластичностью, что делает их отличными для механической обработки, сварки и низкой стоимости.

Высокопрочные низколегированные стали (HSLA) также часто классифицируются как низкоуглеродистые стали, однако также содержат другие элементы, такие как медь, никель, ванадий и молибден. В совокупности они составляют до 10 мас.% содержания стали. Высокопрочные низколегированные стали, как следует из названия, обладают более высокой прочностью, что достигается термической обработкой. Они также сохраняют пластичность, что делает их легко формуемыми и обрабатываемыми. HSLA более устойчивы к коррозии, чем простые низкоуглеродистые стали.

Среднеуглеродистая сталь

Среднеуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,25–0,60 мас.% и содержание марганца 0,60–1,65 мас.%. Механические свойства этой стали улучшаются за счет термической обработки, включающей аутенитизацию с последующей закалкой и отпуском, придающей им мартенситную микроструктуру.

Термическая обработка может выполняться только на очень тонких срезах, однако могут быть добавлены дополнительные легирующие элементы, такие как хром, молибден и никель, для улучшения способности стали к термообработке и, таким образом, к закалке.

Закаленные стали со средним содержанием углерода обладают большей прочностью, чем стали с низким содержанием углерода, однако это достигается за счет пластичности и ударной вязкости.

Высокоуглеродистая сталь

Высокоуглеродистая сталь имеет содержание углерода 0,60–1,25 мас.% и содержание марганца 0,30–0,90 мас.%. Он имеет самую высокую твердость и ударную вязкость среди углеродистых сталей и самую низкую пластичность. Высокоуглеродистые стали очень износостойкие в результате того, что они почти всегда подвергаются закалке и отпуску.

Инструментальные и штамповые стали представляют собой виды высокоуглеродистых сталей, которые содержат дополнительные легирующие элементы, включая хром, ванадий, молибден и вольфрам. Добавление этих элементов приводит к получению очень твердой износостойкой стали в результате образования карбидных соединений, таких как карбид вольфрама (WC).

Производство и переработка

Углеродистая сталь может производиться из переработанной стали, новой стали или их комбинации.

Первичная сталь производится путем смешивания железной руды, кокса (полученного путем нагревания угля в отсутствие воздуха) и извести в доменной печи при температуре около 1650 °C. Расплавленное железо, извлеченное из железной руды, обогащается углеродом из горящего кокса. Оставшиеся примеси соединяются с известью, образуя шлак, который плавает поверх расплавленного металла, где его можно извлечь.

Полученная расплавленная сталь содержит примерно 4 мас.% углерода. Это содержание углерода затем уменьшается до желаемого количества в процессе, называемом обезуглероживанием. Это достигается за счет пропускания кислорода через расплав, который окисляет углерод в стали с образованием монооксида углерода и диоксида углерода.

Примеры и области применения

Низкоуглеродистая сталь

Низкоуглеродистые стали часто используются в компонентах автомобильных кузовов, конструктивных элементах (двутавровые балки, швеллеры и уголки), трубах, компонентах конструкций и мостов, а также пищевых банках.

Среднеуглеродистая сталь

Благодаря своей высокой прочности, износостойкости и ударной вязкости среднеуглеродистые стали часто используются для изготовления железнодорожных путей, колес поездов, коленчатых валов, зубчатых колес и деталей машин, требующих такого сочетания свойств.

Высокоуглеродистая сталь

Благодаря высокой износостойкости и твердости высокоуглеродистые стали используются в режущих инструментах, пружинах, высокопрочной проволоке и штампах.

Сравнение свойств и областей применения различных марок

Примеры, свойства и области применения различных углеродистых сталей сравниваются в следующей таблице.

Тип	Название AISI/ASTM	Содержание углерода (мас. %)	Прочность на растяжение (МПа)	Предел текучести (МПа)	Пластичность (% относительного удлинения на 50 мм)	Приложения
Низкий	1010	0,10	325	180	28	Автомобильные панели, гвозди, проволока
Низкий	1020	0,20	380	205	25	Трубы из конструкционной стали, листовой стали
Низкий	А36	0,29	400	220	23	Структурный
Низкий	A516 Класс 70	0,31	485	260	21	Сосуды под давлением низкотемпературные
Средний	1030	0,27 – 0,34	460	325	12	Детали машин, шестерни, переключатели, оси, болты
Средний	1040	0,37 – 0,44	620	415	25	Коленчатые валы, муфты, холоднокатаные детали.
Высокий	1080	0,75 – 0,88	924	440	12	Музыкальная струна
Высокий	1095	0,90 – 1,04	665	380	10	Пружины, режущие инструменты

В чем разница между углеродистой и нержавеющей сталью?

Сталь, термин, который на самом деле описывает целое семейство металлических сплавов, является универсальным и распространенным типом металла с широким спектром применения и использования. Существует много марок, но большинство типов стали делятся на две широкие категории: углеродистые стали и нержавеющие стали. Хотя они имеют одинаковый базовый состав железа и углерода, типы стали, как правило, содержат различные легирующие элементы. Углеродистая сталь, как правило, имеет содержание хрома менее 10,5%, но сталь должна содержать не менее 10,5% хрома, чтобы считаться нержавеющей. Эти различия придают каждому типу стали свои свойства.

Нержавеющая сталь

Нержавеющая сталь относится к типу стали, которая определяется добавлением хрома и некоторых других легирующих элементов, таких как никель. Иногда ее называют нержавеющей сталью, поскольку она предназначена для защиты от окисления и поэтому является «неокисляемой». При воздействии кислорода железо окисляется, вызывая ржавчину, однако хром может подвергаться воздействию кислорода, не подвергаясь этому процессу. Поэтому нержавеющая сталь покрывается защитным слоем хрома, чтобы создать барьер между кислородом окружающей среды и железом, содержащимся в металле. Это позволяет ему противостоять коррозии или ржавчине и делает его «нержавеющим».

Типы нержавеющей стали

Различные уровни хрома в нержавеющей стали придают ей разные свойства, при более низком содержании хрома обычно получается более дешевая, но менее прочная сталь. Существуют различные типы нержавеющей стали, в том числе:

Аустенитная , наиболее широко используемый тип нержавеющей стали с низким пределом текучести, но высокой коррозионной и термостойкостью, обычно используемый в домашней утвари, промышленных трубопроводах и сосудах, строительстве, и архитектурные фасады – это самое многочисленное семейство нержавеющей стали и составляет около двух третей всего производства нержавеющей стали
Ферритная сталь , форма стали, обычно не содержащая никеля, часто обладающая лучшей устойчивостью к коррозии, нагреву и растрескиванию, чем более распространенные типы, и часто используемая в стиральных машинах, котлах и внутренней архитектуре
Мартенситная сталь , обладающая магнитными свойствами и менее устойчивая к коррозии, чем другие нержавеющие стали, из-за низкого содержания хрома. Эти материалы очень твердые и прочные и используются для изготовления ножей и лопаток турбин
Дуплекс , композит аустенитных и ферритных сталей, что делает его одновременно прочным и гибким, с вдвое более высоким пределом текучести, чем у аустенитной нержавеющей стали, используется в бумажной, целлюлозной, судостроительной и нефтехимической промышленности
Осаждение , с коррозионной стойкостью аустенитных металлов, но может быть закален до более высокой прочности и поэтому может быть сделан чрезвычайно прочным при добавлении других элементов, таких как алюминий, медь и ниобий

Преимущества

Стойкость к коррозии
Устойчивость к высоким и низким температурам
Существует большое разнообразие типов
Прочный и долговечный
Не требует особого ухода и легко чистится
Долговечный, с относительно низкой стоимостью в течение всего жизненного цикла
Можно придать особую отделку, если желателен привлекательный внешний вид, и он не тускнеет
Экологически чистый и пригодный для повторного использования

Недостатки

Высокая стоимость, особенно при первоначальных затратах
Может быть трудным в обращении металлом, особенно без самых современных машин и технологий
Часто может приводить к дорогостоящим потерям и переделке

Области применения

Нержавеющая сталь имеет широкий спектр применения и промышленного применения в зависимости от типа используемой стали. Нержавеющая сталь была впервые использована в автомобильной промышленности Фордом в 19 веке.30-х годов от Ford, и с тех пор используется в автомобилях для выхлопных систем, решеток, отделки и структурных компонентов. Это распространяется на авиастроение, где он используется в корпусах самолетов, реактивных двигателях и шасси. Его устойчивость к коррозии, низкие эксплуатационные расходы и простота очистки делают его полезным для транспортировки и взаимодействия с химическими веществами, и его часто используют в чистых и стерильных средах. Таким образом, медицинские технологии также довольно распространены.

Прочность, стойкость и гибкость некоторых нержавеющих сталей делают их широко используемыми в архитектуре, чему способствуют их эстетические характеристики и привлекательная отделка. Например, нержавеющая сталь часто используется в терминале Eurostar в Лондоне и на мосту Helix в Сингапуре.

Одним из наиболее распространенных повседневных применений нержавеющей стали является производство продуктов питания и общественного питания, где из нее изготавливают посуду, столовые приборы, кухонные принадлежности и бытовую технику. Посуда, такая как ножи, изготавливается из менее пластичных сортов нержавеющей стали, в то время как более пластичные сорта используются для грилей, духовок, кастрюль и раковин.

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь, с другой стороны, имеет гораздо более низкий уровень хрома и вместо этого представляет собой углеродисто-железный сплав с несколькими другими материалами, если таковые имеются, как часть его состава. В результате ее можно отнести к «низколегированной» стали. И нержавеющая сталь, и углеродистая сталь имеют этот базовый состав, но углеродистую сталь можно определить по содержанию углерода. Обычно это около 2-2,5%, однако это часто варьируется. Хотя углеродистая сталь подвержена ржавчине, в отличие от нержавеющей стали, она часто дешевле и имеет свои собственные различные механические свойства в зависимости от содержания углерода.

Низкоуглеродистые стали слабее и мягче, но легко поддаются механической обработке и сварке; в то время как высокоуглеродистая сталь прочнее, но значительно сложнее в обработке.