Какой сплав называют сталью: Сталь — что это? Характеристики и свойства стали

Железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун.

Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали не превышает 2%.

К сталям относятся:

• техническое железо,

• конструкционная и

• инструментальная сталь.

Чугун — сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

• кремний и марганец в десятых долях процента (0,15— 0,60%)

• сера и фосфор в сотых долях процента (0,05—0,03%) каждого элемента.

Сталь

Сталь с содержанием углерода до 0,7% применяется для изготовления:

• листов,

• ленты,

• проволоки,

• рельсов,

• таврового и уголкового железа,

• различного фасонного профиля,

• а также для многочисленных деталей в машиностроении: шестерни, оси, валы, шатуны, болты, молотки, кувалды и т.п.

Сталь с содержанием углерода свыше 0,7% применяется для изготовления различного режущего инструмента:

• резцы,

• сверла,

• метчики,

• бородки,

• зубила и др.

Свойства стали зависят от содержания углерода. Чем больше углерода, тем сталь прочнее и тверже.

Чугун

Машиностроительный чугунприменяют для производства отливок всевозможных деталей машин.

По составу и строению чугуны делятся на:

• белый,

• серый,

• ковкий.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получается в результате специальной обработки белого чугуна. В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом (Fe₃C — цементит), что придает этому чугуну большую твердость и хрупкость и плохую обрабатываемость.

Белый чугун

В машиностроении белый чугун применяют для изготовления отливок, отжигаемых на так называемый ковкий чугун.

При отжиге цементит разлагается па железо и свободный углерод, и отливки приобретают невысокую твердость и хорошую обрабатываемость.

Серый чугун

Наиболее широкое применение в технике имеет серый чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. Этому способствует высокое содержание кремния.

Такой чугун обладает хорошими литейными качествами и применяется для производства чугунных отливок. Детали из этого чугуна получаются путем отливки в земляные или металлические формы (станины, шестерни, цилиндры, блоки и т.п.).

Благодаря наличию свободного углерода (графита) серый чугун имеет небольшую твердость и хорошо обрабатывается резанием.

§

Тест по технологии Свойства металлов и сплавов 6 класс

Тест по технологии Свойства металлов и сплавов 6 класс с ответами. Тест включает 2 варианта, каждый состоит из 7 заданий с выбором ответа.

1 вариант

1. Сталь — это сплав

а) железа с углеродом
б) цинка и медью
в) железа с чугуном
г) меди со свинцом или алюминием

2. Металлы и сплавы обладают

а) лучшими свойствами
б) вкусовыми качествами
в) механическими и технологическими свойствами

3. Какой сплав называют чугуном?

а) сплав железа с углеродом
б) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14% углерода
в) сплав железа с углеродом, содержащий до 3…4,5% углерода

4. Какими свойствами должна обладать сталь для изготовления пружины?

а) хрупкостью
б) упругостью
в) твёрдостью
г) пластичностью

5. Какими свойствами должна обладать сталь для изготовления зубила?

а) прочностью, упругостью, вязкостью
б) твёрдостью, прочностью, обрабатываемостью
в) упругостью, вязкостью, малой плотностью

6. В какой строке перечислены сплавы цветных металлов?

а) бронза, медь, олово
б) латунь, медь, цинк
в) бронза, латунь, дюралюминий
г) чугун, сталь

7. Встречаются ли в природных условиях сталь и чугун?

а) встречаются везде
б) не встречаются

в) встречаются в горах
г) встречаются очень редко

2 вариант

1. Чугун — это сплав

а) меди с цинком или железом
б) меди со свинцом или алюминием
в) углерода с железом
г) олова с медью

2. Твёрдость — это способность

а) проводить тепло
б) выдерживать высокую температуру
в) сопротивляться проникновению в металл более твёрдых тел

3. Какой сплав называют сталью?

а) сплав железа с углеродом
б) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14% углерода
в) сплав железа с углеродом, содержащий 2,14-6,67% углерода

4. Как называется свойство металла восстанавливать свою форму после прекращения действия сил?

а) упругость
б) прочность
в) пластичность
г) хрупкость

5. Как называется свойство металла не разрушаться под действием различных сил?

а) прочность
б) твёрдость
в) упругость
г) вязкость

6. Что является чистым черным металлом?

а) сталь
б) чугун
в) железо
г) бронза

7. В какой строке перечислены цветные металлы?

а) медь, цинк, олово, серебро
б) медь, бронза, железо
в) медь, латунь, алюминий

Ответы на тест по технологии Свойства металлов и сплавов 6 класс
1 вариант
1-а
2-в
3-а
4-б
5-б
6-в

7-б
2 вариант
1-в
2-в
3-а
4-а
5-а
6-в
7-в

Тесты по технологии для 6 класса ( мальчики) | Тест по технологии (6 класс) на тему:

6 класс  

Тест 12. Свойства металлов и сплавов

Вариант I

 1. Сталь — это сплав:

 □ а) железа с углеродом;        □ б) цинка и медью;

 □ в) железа с чугуном;             □ г) меди со свинцом или алюминием.

2. Металлы и сплавы обладают:

□ а) лучшими свойствами;

 □ б) вкусовыми качествами;

□ в) механическими и технологическими свойствами.

 3. Какой сплав называют чугуном?

□ а) сплав железа с углеродом;

 □ б) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14% углерода;

□ в) сплав железа с углеродом, содержащий до 3…4,5% углерода.

4. Какими свойствами должна обладать сталь для изготовления пружины?

□ а) хрупкостью;           □ б) упругостью;            □ в) твёрдостью;

□ г) пластичностью.

5. Какими свойствами должна обладать сталь для изготовления зубила?

 □ а) прочностью, упругостью, вязкостью;

 □ б) твёрдостью, прочностью, обрабатываемостью;

 □ в) упругостью, вязкостью, малой плотностью.

 6. В какой строке перечислены сплавы цветных металлов?

 □ а) бронза, медь, олово;

□ б) латунь, медь, цинк;

□ в) бронза, латунь, дюралюминий;

□ г) чугун, сталь.

7. Встречаются ли в природных условиях сталь и чугун?

□ а) встречаются везде;          □ б) не встречаются;

□ в) встречаются в горах;       □ г) встречаются очень редко.

6 класс  

Тест 12. Свойства металлов и сплавов

Вариант II

 1.Чугун — это сплав:

□ а) меди с цинком или железом;

 □ б) меди со свинцом или алюминием;

□ в) углерода с железом;

 □ г) олова с медью.

 2. Твёрдость — это способность:

 □ а) проводить тепло;

□ б) выдерживать высокую температуру;

 □ в) сопротивляться проникновению в металл более твёрдых тел.

3. Какой сплав называют сталью?

 □ а) сплав железа с углеродом;

□ б) сплав железа с углеродом, содержащий до 2,14% углерода;

□ в) сплав железа с углеродом, содержащий 2,14—6,67% углерода.

 4. Как называется свойство металла восстанавливать свою форму после прекращения действия сил?

 □ а) упругость;         □ б) прочность;        □ в) пластичность;      

 □ г) хрупкость.

 5. Как называется свойство металла не разрушаться под действием различных сил?

□ а) прочность;    □ б) твёрдость;    □ в) упругость;     □ г) вязкость.

 6. Что является чистым черным металлом?

 □ а) сталь;       □ б) чугун;        □ в) железо;        □ г) бронза.

7. В какой строке перечислены цветные металлы?

 □ а) медь, цинк, олово, серебро;

 □ б) медь, бронза, железо;

□ в) медь, латунь, алюминий.

6 класс  

Тест 14. Измерение штангенциркулем

1. Какова точность измерения линейкой?

 □ а) 0,5 мм;            □ б) 0,1 мм;          □ в) 1 мм;             □ г) 1см.

 2. Что можно измерить с помощью штангенциркуля?

□ а) диаметр отверстия;              □ б) угловые размеры;

□ в) размеры фасок;                      □ г) длину стола.

3. Сколько измерительных шкал имеет штангенциркуль?

□ а) одну;              □ б) две;             □ в) три;         □ г) четыре.

 4. Какова точность измерения штангенциркулем?

 □ а) 0,5 мм;     □ б) 0,1 мм;     □ в) 1 мм;      □ г) 1 см.

 5. За счёт какой детали штангенциркуль имеет большую точность измерения?

 □ а) штанги;                               □ б) нониуса;

 □ в) глубиномера;                   □ г) рамки.

6 класс  

Тест 14. Измерение штангенциркулем

1. Какова точность измерения линейкой?

 □ а) 0,5 мм;            □ б) 0,1 мм;          □ в) 1 мм;             □ г) 1см.

 2. Что можно измерить с помощью штангенциркуля?

□ а) диаметр отверстия;              □ б) угловые размеры;

□ в) размеры фасок;                      □ г) длину стола.

3. Сколько измерительных шкал имеет штангенциркуль?

□ а) одну;              □ б) две;             □ в) три;         □ г) четыре.

 4. Какова точность измерения штангенциркулем?

 □ а) 0,5 мм;     □ б) 0,1 мм;     □ в) 1 мм;      □ г) 1 см.

 5. За счёт какой детали штангенциркуль имеет большую точность измерения?

 □ а) штанги;                               □ б) нониуса;

 □ в) глубиномера;                   □ г) рамки.

6 класс  

Тест 13. Сортовой прокат

 1. Сортовой прокат получают:

□ а) прокаткой нагретых слитков металла между валками станка;

 □ б) на токарных станках;

 □ в) при резании металла ножницами.

2. Что такое сортовой металлический прокат?

□ а) полуфабрикат определённой формы;

 □ б) полуфабрикат определённой массы;

 □ в) стандартный полуфабрикат различной формы.

 3. Как получают прокат?

 □ а) нанесением ударов кувалдой по раскалённому металлу;

 □ б) расплавленный металл заливают в специальные формы;

 □ в) обжатием нагретых слитков в валках стана.

 4. Какой сортовой прокат используется для изготовления болтов и гаек?

 □ а) квадрат; □ б) шестигранник; □ в) круг; □ г) швеллер.

 5. Какой прокат используется в строительстве в качестве опоры (балки)?

□ а) полоса; □ б) рельс; □ в) утолок; □ г) швеллер.

6 класс  

Тест 13. Сортовой прокат

 1. Сортовой прокат получают:

□ а) прокаткой нагретых слитков металла между валками станка;

 □ б) на токарных станках;

 □ в) при резании металла ножницами.

2. Что такое сортовой металлический прокат?

□ а) полуфабрикат определённой формы;

 □ б) полуфабрикат определённой массы;

 □ в) стандартный полуфабрикат различной формы.

 3. Как получают прокат?

 □ а) нанесением ударов кувалдой по раскалённому металлу;

 □ б) расплавленный металл заливают в специальные формы;

 □ в) обжатием нагретых слитков в валках стана.

 4. Какой сортовой прокат используется для изготовления болтов и гаек?

 □ а) квадрат; □ б) шестигранник; □ в) круг; □ г) швеллер.

 5. Какой прокат используется в строительстве в качестве опоры (балки)?

□ а) полоса; □ б) рельс; □ в) утолок; □ г) швеллер.

6 класс                      

 Тест 15. Резание металла слесарной ножовкой

1. Металл режут:

 □ а) канцелярскими ножницами;

□ б) топором;

 □ в) слесарной ножовкой.

2. Какими по конструкции бывают ножовочные рамки?

 □ а) раздвижными; □ б) цельными; □ в) раздвижными и цельными

3. Что представляет собой ножовочное полотно?

□ а) тонкую и узкую стальную пластину;  

 □ б) тонкую и узкую стальную пластину с зубьями на одном конце;

 □ в) пластину с отверстиями;

□ г) широкую пластину с зубьями.

4. Какую форму имеют зубья ножовочного полотна?

 □ а) клина;            □ б) пластины;               □ в) угла;            □ г) острия.

5. Чем уменьшают трение ножовочного полотна о разрезаемый металл?

 □ а) увеличением числа зубьев и смазыванием минеральным маслом;

□ б) разводкой зубьев и смазыванием маслом;

 □ в) изменением формы зубьев и смазыванием маслом.

 6. Под каким углом сгибают правую руку при работе ножовкой?

□ а) 110°;          □ б) 45°;              □ в) 90°;                □ г) 60°.

7. Как располагают тонкий листовой металл при резке слесарной ножовкой?

□ а) закрепляют между деревянных брусков и разрезают вместе с брусками;

□ б) закрепляют в слесарных тисках;

□ в) располагают на верстаке.

  6 класс                     

  Тест 15. Резание металла слесарной ножовкой

1. Металл режут:

 □ а) канцелярскими ножницами;

□ б) топором;

 □ в) слесарной ножовкой.

2. Какими по конструкции бывают ножовочные рамки?

 □ а) раздвижными; □ б) цельными; □ в) раздвижными и цельными

3. Что представляет собой ножовочное полотно?

□ а) тонкую и узкую стальную пластину;  

 □ б) тонкую и узкую стальную пластину с зубьями на одном конце;

 □ в) пластину с отверстиями;

□ г) широкую пластину с зубьями.

4. Какую форму имеют зубья ножовочного полотна?

 □ а) клина;            □ б) пластины;               □ в) угла;            □ г) острия.

5. Чем уменьшают трение ножовочного полотна о разрезаемый металл?

 □ а) увеличением числа зубьев и смазыванием минеральным маслом;

□ б) разводкой зубьев и смазыванием маслом;

 □ в) изменением формы зубьев и смазыванием маслом.

 6. Под каким углом сгибают правую руку при работе ножовкой?

□ а) 110°;          □ б) 45°;              □ в) 90°;                □ г) 60°.

7. Как располагают тонкий листовой металл при резке слесарной ножовкой?

□ а) закрепляют между деревянных брусков и разрезают вместе с брусками;

□ б) закрепляют в слесарных тисках;

□ в) располагают на верстаке.

Ответы

Тест 12:		Тест 13:	Тест 14:	Тест 15:
Вар.I.	Вар. II.
1 — а,	1 — в,	1 — а,	1 — в,	1 — в,
2-в,	2 — в,	2 — а,	2 — а,	2 — в,
3-а,	3 — а,	3 — в,	3 — б,	3 — б,
4-б,	4 — а,	4 — б,	4 — б,	4 — а,
5-б,	5 — а,	5 — г.	5 — б.	5 — б,
6-в,	6 — в,			6 — в,.
7-б.	7 — в.			7 — а

 

По материалам:

 Дерендяев К.Л. в помощь школьному учителю,

Поурочные

 разработки по технологии (вариант для мальчиков):

 6 класс,

 М.: ВАКО, 2009

Page not found — ZCC Cutting Tools Europe

Page not found — ZCC Cutting Tools Europe ZCC Cutting Tools Europe DeutschEnglishFrançaisPolskiРусскийItalianoEspañol Войти

ZCC Cutting Tools Europe

Зарегистрируйтесь в системе, чтобы сделать заказ

Для заказа онлайн войдите, пожалуйста, в систему с вашим именем пользователя и паролем.

Уважаемые деловые партнеры!

Мы анонсировали, и это свершилось! Наш новый веб-сайт уже доступен в сети. Поскольку безопасность данных является для нас главным приоритетом, и нам пришлось перенести Вашу учетную запись в новую веб-среду, мы просим Вас использовать функцию Забыли пароль?для обновления пароля. Система онлайн-заказов осталась неизменной и работает в обычном режиме.

Благодарим за плодотворное сотрудничество.
Команда ZCC Cutting Tools Europe

К сожалению, страницу, которую вы искали, найти не удалось. Причины могут быть разными: адрес страницы изменился или был введен с ошибкой. Познакомьтесь с нашим сайтом с помощью функции поиска: так вы быстро доберетесь до цели.

Познакомьтесь с нашим сайтом с помощью функции поиска: так вы быстро доберетесь до цели.

ZCC Cutting Tools Europe

Ваш партнер по технологиям обработки металлов резанием

Компания Zhuzhou Cemented Carbide Cutting Tools Co., Ltd. — крупнейший китайский производитель твердосплавного инструмента. В 2006 г. был открыт европейский филиал ZCC Cutting Tools, который работает со всеми странами Европы, Россией и Турцией. Узнайте больше о нашей компании.

contact

ZCC Cutting Tools Europe

Мы работаем для вас

Помните: для этого контента требуется JavaScript.

© 2021 ZCC Cutting Tools Europe GmbH

На нашем сайте используются файлы cookie. Некоторые из них необходимы, другие помогают нам оптимизировать сайт и расширять для вас возможности его использования.

Принять все

Сохранить

Индивидуальные настройки персонализации

Подробная информация о файлах cookie Заявление о защите данных Выходные данные

Настройки персонализации

Здесь вы найдете обзорную информацию обо всех используемых файлах cookie. Вы можете дать согласие на использование целых категорий файлов cookie или просмотреть дополнительную информацию и выбрать только определенные файлы cookie.

Технически необходимые файлы cookie (1)

Мы используем файлы cookie для того, чтобы запомнить установленные вами параметры использования файлов cookie. Помимо этого, мы используем файлы cookie, чтобы предоставлять вам запрашиваемые функции. Эти файлы cookie необходимы для выполнения действий на сайте. К ним относятся, например, сессионные файлы cookie, которые используются только в течение одного сеанса и удаляются, как только вы закрываете браузер. Вы не можете отключить такие файлы cookie.

Просмотреть информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

Название	Borlabs Cookie
Поставщик услуг	Владелец данного сайта
Цель	Сохранение настроек тех посетителей, которые в окне файлов cookie выбрали Borlabs cookie.
Имя файла cookie	borlabs-cookie
Срок действия файла cookie	1 Jahr

На данном сайте используются функции Google Analytics — службы веб-аналитики компании Google Inc. (Google). Мы используем эти данные в целях оптимизации сайта для пользователя и повышения качества проводимого нами анализа использования рекламы. Подробное описание см. в заявлении о защите данных.

Просмотреть информацию о файлах cookie Скрыть информацию о файлах cookie

Лабы — Стр 7

Рис3. Частьдиаграммысостояния«железо-углерод» (от2,14 до6,67 % С)

На рис.2 изображена левая часть диаграммы Fe – F 3C. Сплав 1 содержит меньше0,02% С, т.е. расположен левее точки Р. Он представляет собой технически чистое

железо. Криста- ллизация аустенита начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2. До точки 3 в сплаве 1 не происходит никаких фазовых превращений: сплав просто охлаждается. В точке 3 начинается перестройка кубически гранецентрированной решетки (ГЦК) аустенита в кубическую объемно- центрированную решетку (ОЦК) феррита с изменением содержания углеродав обоих твердых растворах: по мере охлаждения состав аустенита изменяется по линии GOS, а состав феррита – по линии GMP. В точке 4 это превращение заканчивается и до точки 5 происходит охлаждение образовавшегося феррита. Ниже точки 5 сплав находится в области двухфазного состояния Ф + Ц. Линия РQ – линия переменной растворимости углерода в решетке феррита. Этот избыточный углерод образует с железом химическое соединение Fe3С – цементит.

Особенностью всех сплавов с содержанием углерода от 2,14 до 6,67% является наличие в их структуре ледебурита (рис.3). Кривая охлаждения 5 типична для всех сплавов, содержащих углерод от 2,14 до 4,3%. Кристаллизация зерен аустенита начинается в точке 2. С понижением температуры состав аустенита изменяется по линии солидус от точки А до точкиЕ, составжидкойфазы– отточки1 доточкиС. При температуре1147ºС (точка 2) оставшаяся жидкость претерпевает эвтектическоепревращение Жс = Ас + Ц1. Между линиями ЕСF и PSK сплавы имеют структуру А + Л

61

(А+Ц)+Ц2. ИвнихобразуетсяЦ2, т.к. приохлаждениисоставаустенитатакже будет изменяться по линии ЕS. При температуре 727º С (линия РSК) происходит эвтектоидное превращение А = Ф + Ц. Ниже этой температуры сплавбудетиметьструктуруП+ Л(П+Ц) + Ц2. Вторичныйцементитсливается

сцементитом ледебурита.

Всплавах, содержащих углерод от 4,3 до 6,67% (сплав 7), в точке 1 начинается образование кристаллов цементита. Чтобы отметить характер выделения, такойцементит называют первичныйи обозначают Ц1. Поскольку при кристаллизации Ц1 выделяется из жидкой фазы, его кристаллы обычно бывают крупными (грубые выделения). В точке 2 происходит эвтектическое превращение. СтруктураславамеждулиниямиЕСF и РSК Ц1 + Л(А+ Ц). При температуре 727º С происходит эвтектическое превращение аустенита. Окончательная структура сплава (ниже 727º С) Ц1 + Л(П + Ц). Химические и физические свойства Ц1, Ц2, Ц3 одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этихвыделений.

Порядоквыполненияработы

1.Изучить диаграмму состояния Fe – Fe 3C и начертить ее в тетради для лабораторных работ.

2.Построить кривую охлаждения стали с концентрацией углерода ______% (по заданию преподавателя).

3.Построить кривую охлаждения чугуна с концентрацией углерода _____% (по заданию преподавателя).

4.Описать процессы охлаждения заданных сплавов от расплавленного состояниядо нормальнойтемпературы. Нанестинакривойохлаждениявсефазы и записать

условными обозначениями все превращения.

Контрольные вопросы

1.Какиеаллотропическиемодификацииимеетжелезо, опишитеихсвойства.

2.Чтоназываетсясплавом? Какие бывают сплавы?

3.Чтотакое диаграмма состояния сплава?

4.Что называется сталью, чугуном?

5.Какиеструктурныесоставляющиежелезоуглеродистыхсплавовимеются на диаграмме состояния? Дайте их определения.

6.КаковысвойстваструктурныхсоставляющихдиаграммысостоянияFe-Fe3C?

7.	Как пользоваться диаграммой состояния Fe – Fe 3C?
8.	Как построить кривую охлаждения сплавов?
	62

Лабораторная работа 11

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ

Цель работы: изучениесоставовисвойствсталей.

Сталью называется сплав железа с углеродом, содержащий углерод до 2,14%. Стали классифицируются по химическому составу, качеству, применению, микроструктуре.

По химическому составу сталь подразделяют на углеродистую (конструкционнуюиинструментальную) илегированную(низколегированную, среднелегированную ивысоко- легированную).

По качеству различают:

сталь обыкновенного качества – углеродистая сталь с содержанием углерода обычно не более 0,6%, содержание серы не должно превышать

0,06%, фосфора 0,08%;

сталь качественная – углеродистая или легированная. Содержание серы и фосфора не должно превышать 0,04%;

сталь высококачественная легированная. Содержание серы менее 0,02%, фосфора менее 0,03%. Высококачественная сталь обозначается буквой А

после марки.
По применению различают:
класс	Ι–	сталь	строительная.	Похимическомусоставууглеродистаяили
лигированная, а по качеству обыкновенного качества и качественная;
класс	ΙΙ	–	сталь машиностроительная. По химическому составу
углеродистая		или	легированная,	по качеству	качественная	или
высококачественная;

класс ΙΙΙ– сталь инструментальная; класс ΙΥ– сталь с особыми физическими свойствами.

Углеродистые конструкционные стали

Большая часть выплавляемых конструкционных сталей – углеродистые. Их отличают хорошие технологические свойства, экономичность, недефицитность. Углеродистые стали производят обыкновенного качества и качественные. В зависимости от способа и степени раскисления стали подразделяютсянакипящие(кп), спокойные(сп) и полуспокойные (пс).

Сталь углеродистая обыкновенного качества общего назначения. Эти стали самые дешевые, их выплавляют в конвертерах и мартеновских печах,

63

отливают крупные слитки, из которых получают поковки и рядовой горячекатаный прокат (балки, швеллеры, листы).

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств стали обыкновенногокачества подразделяютсянагруппы А, Б, В.

Сталиэтихгрупп имеютгарантирование: А– механическиесвойства; Б

– химический состав; В– оба этих параметра.

Маркируютстальобыкновенногокачествабуквами Ст ицифрами 0 до7, означающими порядковый номер, с ростом которого растет прочность, но падаетпластичностьстали. Принадлежностьсталикгруппам БиВотмечается вмаркировкеэтимижебуквами. Примермаркировки: Ст2кп, БСт6сп, ВСт5пс. С ростом номера стали растет и содержание углерода, но цифра не соответствует его среднему содержанию (в Ст3 содержится 0,14…0,22% С, в

Ст4 – 0,18…0,27 С, вСт6 – 0,38…0,49 С).

Стали группы А используются в основном в состоянии поставки без последующихтехнологическихопераций(сварки, обработкидавлениемит.д.).

Стали групп Б и В имеют гарантированный химический состав и могут упрочняться термообработкой: закалка в воде, нормализация. Эти стали используютсяприпереработкеполуфабрикатавизделиясприменениемсварки или горячей деформации.

Свариваемость стали ухудшается с повышением содержания углерода,

поэтому сварные конструкции изготовляются из сталей марок						Ст1, Ст2, Ст3
групп Б и В.	Стали	группы	В	(повышенного качества) имеют
специализированное	назначение:		судостроение,		мостовые	сооружения,
моторостроение и т.д.
ИзсталейСт1, Ст2, Ст3 группы			А	изготовляюткрепеж, балкиидр. Эти
же стали групп Б	и В	идут для	изготовления		цементируемых изделий

(малонагруженных деталей машин, работающих на износ, измерительного инструмента), Ст4 используетсявсудостроении(обшивкакорпусовидр.), Ст5, Ст6 идут на изготовление средненагруженных деталей (валов, пружин, рессор, крюков кранов, крепежа и т.д.).

Сталь углеродистая качественная конструкционная

От сталей обыкновенного качества качественные отличаются более узкими пределами химического состава, меньшим содержанием серы, фосфора и неметалических включений. Двузначные цифры в марке стали указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента (например, в стали 10 – 0,1% С, 45 – 0,45% С, 65 – 0,65% ит.д.). Присодержаниивстали0,7 – 1% Mn

вмаркировке добавляется буква Г.

64

Низкоуглеродистые стали (≤0,3% С) – малопрочные, высокопластичные – применяют длямалонагруженныхдеталей(прокладок, шайб, втулок, шестерен, осейидр.) изготовляе- мыхрезанием, сваркой, штамповкойит.д.

Среднеуглеродистые стали (0,3…0,55% С) более прочные и менее пластичные, чем низкоуглеродистые. Они широко применяются в различных отраслях машиностроения для изготовления деталей (шпиндели, штоки, плунжеры, шатуныид.).

Углеродистые (0,6…0,85% С) конструкционные стали прочные с высокими упругими свойствами, износостойкостью – применяются для изготовлениядеталей, работающихвусловияхтренияпривысокихстатических ивибрационных нагрузках.

Прокат для строительных стальных конструкций

Фасонный прокат изготовляют из стали С235, С245, С255, С285, С345,

С375;	листовой универсальный прокат и гнутые профили – из стали С235,
С245,	С255, С275, С285, С345, С375, С390, С390К, С440, С590, С590К (С

означает – сталь строительная, ГОСТ 27772 – 88; цифры условно обозначают пределтекучестипроката; К– вариантсостава).

По требованию потребителя массовая доля меди в стали С345, С375, С390, С440 должна быть 0,15 – 0,30%, при этом к обозначению добавляется буква Д, например: С345Д. Допускается способом термического улучшения со специального нагрева изготовлять листовой прокат С390 с химическим составом стали С345, а также способом термического упрочнения с прокатного нагрева изготовлять фасонный прокат толщиной полки до 12 мм

включительно	С345	и С375 с	химическим составом С245 и С255.			К
обозначению стали добавляют букву Т,				например, С390Т,	С390ДТ. При
изготовлении	стали	С590К	методом	электрошлакового	переплава	к

обозначениюдобавляетсябукваШ.

Соответствующиемаркиподействующимстандартамприведенывтабл. 1.

65

		Таблица 1
Наименование	Марки по действующим стандартам
стали
	марки стали	обозначение стандарта
С235	Ст3кп	ГОСТ 380 – 88
С245	Ст3пс, Ст3сп	ГОСТ 380 – 88
С255	Ст3пс, Ст3Гсп	ГОСТ 380 – 88
С275	Ст3пс	ГОСТ 380 – 88
С285	Ст3сп, Ст3Гп, Ст3Гсп	ГОСТ 380 – 88
С345	12Г2С, 09Г2С	ГОСТ 380 – 88
С345Д	12Г2СД, 09Г2СД	ГОСТ 19282 – 73
С345К	10ХИДП
С375	12Г2С
С375Д	12Г2СД
С390	14Г2АФ
С390Д	14Г2АФД
С390К	15Г2АФДпс
С440	16Г2АФ
С440Д	16Г2АФД
С590	12Г2СМФ
С590К	12ГН2МФАЮ

Сталь легированная конструкционная

Болеедорогиелегированныесталиимеютрядпреимуществпосравнению с углеродистыми, которые наиболее полно проявляются в термообработанном состоянии.

Легирование стабилизирует аустенит, уменьшая критическую скорость закалки υк, повышая прокаливаемость. Уменьшение υк позволяет применять менее резкие охладители – масло, иногда воздух. Это снижает деформацию изделийиопасностьтрещинообразования.

Легированные стали имеют недостатки: более дорогие могут проявлять склонность к отпускной хрупкости, к дендритной ликвации. Нужно следить также за оптимальным содержанием легирующих элементов, иначе легированиеможетпривестикобратномурезультату.

Маркируются стали так: первые цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, следующие за буквой, обозначающей

66

определенныйэлемент(H – Ni, K – Co, X – Cr,	M – Mo,	Г–	Мn, C – Si, Ф– V,
B – W, Ю – Al, A – N, Д – Cu, P – B,	T – Ti.	Б –	Nb, Z – Zr, Ч –

редкоземельные и др.), — его среднее количество в процентах. При содержании менее 1…1,5% элементасталимаркируютсятолькобуквой.

Низколегированные строительные стали содержат ≤0,22% С и до 2,5% в основном недефицитных легирующих элементов ( Мn, Cr, N и др.). Очень эффективновведение 0,05 – 0,12% V и 0,015 – 0,025% N ( 14 Г2АФ, 16Г2АФД).

Из этих сталей изготовляют трубопроводы, котлы, сварные конструкции мостов, ихприменяютвстроительстве.

Инструментальные стали

Инструментальными сталями называются углеродистые и легированные стали, обладающие высокой твердостью, прочностью и износостойкостью и применяемыедляизготовленияразличныхинструментов.

Стали углеродистые инструментальные маркируются буквой У и цифрой, показывающейсодержаниеуглеродавдесятыхдоляхпроцента.

Согласно диаграмме Fe – Fe 3C углеродистые инструментальные стали имеютструктуру Ф+П (У7, У7А), П(У8, У8А), П+ЦII (У9, У9А, У13, У13А). В состоянии поставки перлит имеет пластинчатое строение, стали плохо обрабатываются резанием. После отжига их структура – зернистый перлит с твердостью 170…180 НВ (1700 – 1800 МПа), они хорошо обрабатываются резанием, достаточнопластичны.

Из сталей марок У7, У8, У7А, У8А изготовляют деревообрабатывающий инструмент (пилы, отвертки, стамески, буравы, топоры, долота), слесарный и кузнечный инструмент (керны, зубила, клейма, кузнечные штампы), другие изделия, подвергающиеся ударным нагрузкам.

Стали марок У9, У10, У11, У9А, У10А, У11А идут для изготовления инструмента, не подвергающегося ударным нагрузкам, требующего высокой твердости режущей грани (фрезы, зенкеры, сверла, метчики, развертки, резцы, ленточныепилы, медицинскийинструмент, ножидлярезкикожи ит. д.).

Стали марок У12, У13, У12А, У13А применяются для инструментов высокой твердости и износостойкости, не повергающихся ударным нагрузкам (напильники, шабера, гравировальный и измерительный инструмент, зубила длянасечкинапильников, ручныеметчики, сверлаидр.).

Легированныеинструментальныесталимаркируютсятак: цифры, стоящие первыми, показывают содержание углерода в десятых долях процента, отсутствие цифр означает – 1%. Легирующие элементы и их количество обозначаются, как вконструкционных сталях.

67

Порядоквыполненияработы

1.Ознакомиться с классификацией сталей.

2.Получить задание на выполнение работы согласно индивидуальному варианту (табл. 2).

3.Выполнитьзаданиепоописаниюстали вследующейпоследовательности: по химическому составу, качеству, применению (см. табл. 3), микроструктуре (диаграмма “ железо-цементит”)

4.Составить отчет в лабораторной тетради. Содержание отчета: название, цель работы, вариантиндивидуальногозадания, результатывыполнениязадания.

Таблиц2

№

№

№

№

вари-

Задание

вари-

Задание

вари-

Задание

вари-

Задание

анта

анта

анта

анта

У13А

ВМСт 3

40ХНВА

30ХГСА

35ХГСА

С 275

С 345

35ХМ

1

С235

2

35ХРА

3

Ст 7

4

У 12А

ВСт 5

У8

Х12Ф1

КСт 3 пс

15Г

20Г

12Х2Н4А

Р 18

30ХГТ

6ХНФ

У11А

С255

40ХН

Р9К10

30НХЗА

С 245

С285

У8

5

МСт 3 кп

6

ВКСт5

7

С275

Р14Ф4

40ХФА

ВМСт5

У7А

Ст5

45

10

15

70

С375

С255

Ст6

30ХГС

У12

С285

БСт6

25ХГС

20ХН4ФА

8

Р9Ф5

9

БСт4

10

У9А

У7А

15Г

40Г

20

25

30

12Х13

20Х13

30Х13

14Г2АФ

16Г2АФД

15Х25Т

5ХНМ

12Х17

13

9Х5ВФ

11

С440Д

12

С390Д

30ХМЮА

У10

КСт6

С375Д

40Х13

С275

12Х2Н4А

15Х18

МСт3кп

9ХФ

14

ВКСт3

15

20ХН3А

ХГС

У11А

9ХФ

16

ВКСт5

С345К

40Г

У12

68

Таблица 3

Марка стали

Изготовляемые конструкции и детали

Ст1… Ст7

10, 15, 20, 25

30, 35, 40

45, 50

55, 60, 65, 70 15Г, 20Г, 40Г

40ФХ, 40ФХА

20Х, 35Х,

30ХГТ

30ХМЮА,

35ХЮА

12Х2Н4А,

20ХН3А

7ХФ, 9ХФ, Х14

9ХС, ХГС,

9Х5ВФ

7Х3, 5ХНМ

6ХНФ, Х12ВМ

35ХГСА, 35ХМ

Неответственные конструкции, крепежные детали, листовой прокат, заклепкиит. д.

Сварные и клепаные конструкции, ненагруженные детали, подвергающиесяцементации: втулки, пальцы ит. д.

Различные детали, подвергающиеся большим нагрузкам.

Хорошо обрабатываются резанием Детали, подвергающиеся большим нагрузкам (коленчатые

валы двигателей), мелкие детали с последующей термической обработкой.

Пружинные рессоры, зубчатые колеса, прокатные валы Износоустойчивые детали: гусеницы тракторов, железнодоро- жные стрелки

Автомобильныедетали, оси, валы Зубчатыеколесапередач

Зубчатые колеса, подвергаемые азотированию для повышения износостойкости

Коленчатыевалы, поршни, деталитурбин Измерительный инструмент: резьбовые калибры, скобы Режущий измерительный инструмент: фрезы, сверла, метчи- ки лекала

Штампыгорячейштамповки Штампыхолоднойштамповки

Зубчатыеколеса, подвергаемыеулучшению

Контрольные вопросы

1.Чтотакоесталь?

2.Чтотакоелегированнаясталь?

3.Какиесталиотносятсякстроительным?

4.Чемопределяетсякачествосталей?

5.Какмаркируютсясталиобыкновенногокачества?

6.Какмаркируютсялегированныеконструкционныестали?

7.Какиебываютчугуны?

8.Какмаркируютсячугуны?

9.Какпостроитькривуюохлажденияконкретногосплава?

70

Характеристики стали и чугуна, как основных железоуглеродистых сплавов

Из всего разнообразия металлов, применяемых в производстве кованых изделий, наибольшее распространение получили железоуглеродистые сплавы. К ним, в первую очередь, относятся сталь и чугун. Эти материалы служат для изготовления таких конструкций, как кованые заборы, ограждения, ворота. Также стальные и чугунные элементы являются частью конструкций фонарных столбов, кованых урн и других изделий.

Сталь – это железоуглеродистый сплав, содержание углерода в котором колеблется в пределах до 2%. Чугун же, являясь более хрупким металлом, имеет в своем составе углерод в количестве более 2%. При этом, как можно понять, чем выше процент содержания углерода в сплаве, тем ниже его показатели прочности. Кроме углерода в состав сплавов входят и другие компоненты (марганец, фосфор, сера, кремний), но преимущественную часть все-таки занимает железо.

Железо – это металл, который характеризуется важной особенностью, которая определяет его широкую сферу применения. Это аллотропичность, способность к превращениям в твердом состоянии. Такой показатель можно проследить при изменении температур. При температуре до 910 °С структура железа имеет кристаллическую решетку центрированого куба (так называемое «альфа-железо»). При повышении температуры решетка преобразуется в куб с центрироваными гранями, и такое железо имеет название «гамма-железо». При показателях температуры превышающих 1400 °С кристаллическая решетка принимает свою первоначальную конфигурацию и носит название «дельта-железо». При обычной температуре альфа-железо сохраняет магнитные свойства, которые теряются при достижении 768 °С. Немагнитное железо, существующее в период нагрева от 768 °С до 910 °С, называется «бета-железо». Таким образом, основными формами являются альфа- и гамма-железо, которые отличаются способностью к растворению углерода. Гамма-железо имеет свойство растворять большее количество углерода, что является важным показателем при термообработке стали.

Основными составляющими любого железоуглеродистого сплава являются феррит и цементит. Это собственно и есть железо, содержание которого в сплаве колеблется от 93 до 99%, но с незначительным добавлением углерода. Содержание углерода в феррите совсем мало, а цементит имеет в своем составе 6% углерода. Существует также и такое понятие как перлит. Это смесь феррита с цементитом, которая образуется при температуре 723 °С.

Структура железа, которая появляется при достижении температуры 910 °С, т.е. когда мы говорим о дельта-железе, называется аустенитом. Это та структура, в которой может быть растворено наибольшее количество углерода.

Если мы говорим о белом чугуне, то целесообразно вспомнить и такую составляющую как ледебурит. Это смесь цементита и аустенита, которая содержит 4,3% углерода.

Таким образом, можно говорить о характеристиках стали и чугуна в зависимости от их структурных составляющих. Например, если сталь содержит цементит, она является в разы более хрупкой, чем та, которая имеет в своей структуре феррит. Сплавы, имеющие аустенит отличаются еще менее высокой прочностью.

Кроме этого на физические свойства железоуглеродистых сплавов влияет наличие в них постоянных примесей. Как уже говорилось выше, сталь и чугун неизбежно имеют в своем составе серу, фосфор, марганец и кремний. Обычная сталь содержит до 0,05% серы, до 0,05% фосфора, до 0,8% марганца и до 0,4% кремния. Примеси фосфора и кремния в структуре стали не образуют отдельных зерен, а растворяются в феррите. Сера же в железе не растворяется, но при этом в структуре стали образует сульфиды железа и марганца. Эти химические соединения, а также оксиды металла называют неметаллическими включениями.

Разобравшись, какие же примеси существуют в составе железоуглеродистых сплавов, рассмотрим их непосредственное влияние на свойства металла.

Углерод, как самый важный компонент, оказывает наиболее серьезное влияние. Чем больше процент содержания углерода, тем выше хрупкость, но ниже показатели удлинения и сужения. Предел прочности и упругости стали определяется содержанием углерода до 0,9%. Дальнейшее увеличение углерода в составе провоцирует появление цементита в его структуре, а значит и повышение хрупкости.

Наличие марганца и кремния в составе сплавов обычной стали практически не оказывает никакого воздействия. Но вот сера и фосфор определенным образом могут навредить. Повышенный процент содержания серы реализуется в появлении так называемой красноломкости стали. Это значит,  что при достижении 900-1200 °С в металле начинают образовываться трещины. Большое содержание фосфора вызывает обратный процесс, называемый хладноломкостью. Сталь становится хрупкой, особенно на морозе. Но иногда сера и фосфор оказывают и положительное влияние на свойства стали. Например, в некоторой степени облегчают обрабатываемость на станках.

В зависимости от содержания углерода и других примесей различают углеродистые и легированые стали. Легироваными называются те, в которых содержатся искусственно добавленные металлы (хром, никель и др.). Углеродистые же стали в своем составе, кроме постоянных примесей, о которых говорилось выше, ничего не содержат.

Стали и сплавы

В промышленности широко применяется классификация сталей по применению:

Литейные стали – специальные стали, в которых снижены характерные недостатки данного материала, мешающие литью: склонность к растрескиванию, большая усадка, низкая текучесть. Конструкционные стали самая крупная разновидность, включающая в себя большое число марок, предназначенных для различных целей: Углеродистая обыкновенного качества – недорогие широко применяемые стали, которые подходят для решения большинства задач в промышленности, строительстве, на транспорте. Углеродистая качественная – с минимальным количеством посторонних примесей, применяется для проката, сварки, штамповки. Пружинная – обладает улучшенными упругими свойствами, восстанавливает форму в широком диапазоне нагружения, способна выдерживать периодические пластические деформации. По пластичности превосходит в несколько раз обычную сталь. Подшипниковая сталь – свойственна повышенная твердость и износостойкость, что достигается за счет добавления в сплав хрома. Автоматная сталь – обладает улучшенной обрабатываемостью, легче режется, меньше воздействует на инструмент, что снижает его износ. Применяют для обработки на станках. Полученные изделия упрочняют с помощью различных видов термической обработки. Инструментальные стали – предназначена для создания инструментов, с помощью которых обрабатываются другие металлы, а также другие виды стали. Разделяются по стойкости к температурному воздействию, которое они способны выдерживать во время работы. Коррозионностойкие – стали легированные хромом, никелем, молибденом, с высокой степенью сопротивления окислению, разрушению, износу. Предназначены для применения в агрессивных внешних средах. Жаропрочные – содержат тугоплавкие добавки, способны выдерживать повышенные температуры. Электротехнические – материалы обладающие определенными магнитными или электрическими свойствами, используемые для создания электротехнического оборудования. Прецезионные – специально изготавливаемые сплавы, которые с высокой точностью соответствуют заранее заданным параметрам.

Легированная сталь

: все, что вам нужно знать о легированных сталях и их роли в строительстве

Обзор «стали»

Сталь — один из самых популярных материалов, используемых в строительной отрасли. По данным Всемирной ассоциации производителей стали, в 2018 году во всем мире было произведено около 1808 миллионов тонн нерафинированной стали, и около 50% этой продукции было использовано в строительной отрасли. Кроме того, они также заявляют, что существует до 3500 различных марок стали, и каждая марка обладает экологическими, химическими и физическими свойствами, уникальными для этой марки стали.Сталь претерпела значительные изменения с течением времени, и около 75% всех видов современной стали были разработаны за последние 20 лет. Интересно отметить, что если бы Эйфелева башня (построенная в 1887 году) была построена в наши дни, для нее потребовалась бы только треть стали, используемой тогда.

Виды стали

По сути, сталь представляет собой сплав железа с низким содержанием углерода. Существуют тысячи различных типов сталей, которые созданы для различных областей применения.В целом они делятся на 4 типа — углеродистая сталь, инструментальная сталь, нержавеющая сталь и легированная сталь. Углеродистые стали составляют большинство сталей, производимых сегодня в мире. Инструментальные стали используются для изготовления деталей машин, штампов и инструментов. Из нержавеющей стали делают обычные предметы домашнего обихода. Легированные стали состоят из железа, углерода и других элементов, таких как ванадий, кремний, никель, марганец, медь и хром.

Легированная сталь
Когда к углеродистой стали добавляются другие элементы, содержащие металлы и неметаллы, образуется легированная сталь.Эти легированные стали обладают различными экологическими, химическими и физическими свойствами, которые могут варьироваться в зависимости от элементов, используемых для легирования. Здесь соотношение легирующих элементов может обеспечивать разные механические свойства.

Эффекты легирования
Легирующие элементы могут изменять углеродистую сталь несколькими способами. Легирование может повлиять на микроструктуру, условия термообработки и механические свойства. Современные технологии с использованием высокоскоростных компьютеров позволяют предвидеть свойства и микроструктуру стали при холодной штамповке, термообработке, горячей прокатке или легировании.Например, если для некоторых применений стали требуются такие свойства, как высокая прочность и свариваемость, тогда углеродистая сталь сама по себе не будет служить этой цели, поскольку присущая углероду хрупкость сделает сварной шов хрупким. Решение состоит в том, чтобы уменьшить углерод и добавить другие элементы, такие как марганец или никель. Это один из способов получения высокопрочной стали с требуемой свариваемостью.

Виды легированной стали
Существует два вида легированной стали — низколегированная и высоколегированная.Как упоминалось ранее, состав и пропорция легирующих элементов определяют различные свойства легированной стали. Низколегированные стали содержат до 8% легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат более 8% легирующих элементов.

Легирующие элементы
Существует около 20 легирующих элементов, которые можно добавлять в углеродистую сталь для производства различных марок легированной стали. Они предоставляют различные типы свойств. Некоторые из используемых элементов и их эффекты включают:

• Алюминий — очищает сталь от фосфора, серы и кислорода
• Хром — может повысить ударную вязкость, твердость и износостойкость
• Медь — может повысить коррозионную стойкость и жгут
• Марганец — может повысить жаропрочность, износостойкость, пластичность и прокаливаемость
• Никель — может повысить стойкость к коррозии, окислению и прочность
• Кремний — может увеличить магнетизм и прочность
• Вольфрам — может повысить прочность и твердость
• Ванадий — может повысить коррозионную стойкость, ударопрочность, прочность и ударную вязкость

Другие легирующие элементы, которые обеспечивают различные свойства, включают висмут, кобальт, молибден, титан, селен, теллур, свинец, бор, серу, азот, цирконий и ниобий.Эти легирующие элементы могут использоваться по отдельности или в различных комбинациях в зависимости от желаемых свойств.

Свяжитесь с ближайшими к вам крупнейшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Изделия из легированной стали и области их применения
Существуют сотни продуктов, которые могут быть изготовлены из легированных сталей различного состава. Сюда входят трубы и трубки из легированной стали, листы и рулоны из легированной стали, прутки из легированной стали, прутки и проволока, кованые фитинги из легированной стали, стыковые фитинги из легированной стали, фланцы из легированной стали, крепежные детали и многое другое.Легированные стали находят широкое применение в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, машиностроение и оборудование, железные дороги, дорожное строительство, здания, бытовая техника и оффшорные приложения.

Применение в строительстве крупных сооружений
В строительстве легированные стали используются для изготовления очень больших современных конструкций, таких как аэропорты, мосты, небоскребы и стадионы в виде стального каркаса. Легированные стали обеспечивают необходимую высокую прочность для поддержки таких больших конструкций.Даже в бетонных конструкциях легированная сталь используется в качестве арматуры для увеличения прочности и снижения общего веса конструкций. В строительстве используются более мелкие изделия, такие как винты, гвозди и болты из легированных сталей.

Применения в строительстве мостов
В мостах используются специальные легированные стали, известные как погодостойкие. Они обеспечивают улучшенную защиту от коррозии из-за присутствия никеля, меди и хрома в качестве легирующих элементов. Погодостойкая сталь также находит применение в зданиях в качестве облицовочного материала для улучшения внешнего вида.Погодостойкая сталь предлагает несколько преимуществ, включая высокую безопасность, простоту и скорость строительства, эстетичный внешний вид, небольшую глубину конструкции, низкие эксплуатационные расходы и возможность внесения изменений в будущем. Из-за его естественной выветривания отделка не требует покраски, что позволяет избежать проблем с окружающей средой, вызванных красками. Погодостойкие стали в долгосрочной перспективе чрезвычайно рентабельны.

Плоский прокат из легированной стали
Из легированных сталей делают плоский прокат — листы и полосы.Таблички доступны в широком диапазоне сортов и размеров. Они используются в строительстве путем сварки пластин в готовые секции.

Лента и рулоны из легированной стали
Доступны полосы горячего и холодного проката и горячеоцинкованные рулоны. Оцинкованные методом горячего цинкования рулоны используются для изготовления строительных изделий, которые включают облицовку стен и крыш, боковые перила, прогоны крыши, легкие стальные рамы и перемычки.

Сортовой прокат из легированной стали Легированные стали
используются для производства сортового проката, используемого в строительной отрасли, такого как балки, конструкционные профили, стержни, рельсы, стержни и проволока.

Фланцы из легированной стали
Еще одним важным продуктом из легированных сталей являются фланцы. Они используются в трубопроводах из нержавеющей стали. Эти фланцы могут быть изготовлены для различных применений. Некоторые из них включают фланцы с приварной шейкой, которые имеют ту же толщину и фаску, что и труба, и могут хорошо работать в суровых условиях высокого давления, высокой температуры или минусовых температур. Фланцы с соединением внахлест представляют собой надвижные фланцы, подходящие для трубопроводов из легированной стали, которые требуют регулярного технического обслуживания и осмотра.

Трубы из легированной стали
Трубы из легированной стали являются важным материалом в строительстве из-за их эксплуатационных характеристик, таких как пластичность, простота крепления без термической обработки и высокая прочность. Они представляют собой сплав нержавеющей стали, хрома и никеля. Некоторые специальные типы труб из легированной стали включают сварные трубы большого диаметра, трубы, полученные электросваркой плавлением, сварные трубы и бесшовные трубы. Они чрезвычайно полезны для высокотемпературных или агрессивных сред, помимо сред с высоким давлением.

Цена легированной стали
Поскольку легированные стали обладают особыми свойствами, необходимыми для конкретных применений, цены сильно различаются в зависимости от марок, входящих в состав легирующих элементов, процесса производства и размера. Цены на легированные стали, доступные в Индии, обычно варьируются в диапазоне от 90 580 рупий (1294 долларов США) за тонну до 4 08 730 рупий (5839 долларов США) за тонну.

Как видно из вышеизложенного, легированные стали играют важную роль в строительстве и других отраслях промышленности.Легированные стали обеспечивают экономичность, высокие характеристики, коррозионную стойкость, долговечность, высокую прочность, высокое соотношение прочности и веса, высокую производительность в суровых условиях и широкий выбор продукции для большинства областей применения.

Свяжитесь с ближайшими к вам ближайшими дилерами стали и получите бесплатные расценки

Легированная сталь — обзор

13.5 Легированная сталь

Легированные стали, используемые в гидротехнических стальных конструкциях, обычно также литые или кованые. Следовательно, обсуждение в предыдущем разделе также применимо к этим сталям.Примерами элементов из легированной стали в гидравлических затворах являются поршневые пальцы и нижние цапфы в косых воротах, цапфы в радиальных воротах и ​​ролики в воротах вертикального подъема. Кроме того, в таблице 13.4 раздела 13.2.3 представлены некоторые типичные примеры применения легированной стали. В гидравлических затворах легированные стали обычно используются из-за их механических свойств, а не из-за коррозионной стойкости или по другим причинам.

Инженеры обычно избегают сварки углеродистой стали с легированной сталью, так что свариваемость редко является проблемой.Это также относится к ремонту несплошностей литья или повреждений, вызванных рабочими нагрузками. Распространенной процедурой в таких случаях является дисквалификация отливки или поковки в целом, а не попытки отремонтировать ее с помощью сварки. В случаях, когда такого ремонта нельзя избежать, следует беспокоиться о свариваемости. В таком случае желательно ознакомиться с соответствующими результатами расследования. Хороший обзор возможностей сварки в таких случаях, например, представлен в работе. [33].

Важно правильно определить механические и другие свойства конкретной легированной стали, прежде чем выбирать ее для применения в конструкции гидравлических затворов.Примером такой важности является безуспешное крупномасштабное применение марганцевой стали в шарнирных опорах европейских угловых ворот, как описано в разделах 7.5.4 и 8.4.2.2. В данном случае повреждению способствовало так называемое деформационное упрочнение сплава марганцевой стали. Замечательным наблюдением является то, что подобное поведение оказалось очень желательным и желательным в других тяжелых условиях эксплуатации, например, в горных и карьерных машинах.

Поскольку детали из легированной стали обычно используются для облегчения движения затвора, смазка этих деталей часто является важной проблемой.Подробное обсуждение этого вопроса представлено в Разделе 11.6. Однако важно не только выбрать адекватные и экологически приемлемые смазочные материалы для изделий из легированной стали, но и обеспечить удобный способ их нанесения. С этой точки зрения был извлечен болезненный урок из строя подъемной цепи из легированной стали у ворот Лит-Вейр в Маасе, Нидерланды, упомянутой в Разделе 12.5.2. Непосредственной причиной этой неисправности была перегрузка и разрыв цепи подъемника, в основном из-за недостаточной смазки.В 2009 году цепь была заменена роликовой цепью из высоколегированной стали с тройными боковыми стержнями, как показано на рис. 13.11. Основным усовершенствованием стало устранение неэффективной и загрязняющей смазки цепи крановой клети и обеспечение сервисных услуг столами для технического обслуживания цепей наверху подъемных башен. Работа этих таблиц технического обслуживания представлена ​​на чертежах на рис. 13.12.

Рис. 13.11. Новые цепи из высоколегированной стали для Lith Weir на Маасе, Нидерланды.

Фото Голландии Б.V.

Рис. 13.12. Стол для обслуживания цепей ворот Литовской плотины на Маасе.

Предоставлено Hollandia B.V. и Rijkswaterstaat Limburg.

Очевидно, что таблица техобслуживания, показанная на рис. 13.12, позволила не только обеспечить экологически безопасную и эффективную смазку цепей, но также провести тщательный осмотр, улучшить техническое обслуживание и, как следствие, снизить риск повторной поломки.

Нынешние взгляды инженерного корпуса армии США на применение легированных сталей в роликовых цепях для подъемников с гидравлическими затворами немного отличаются.Корпорация обычно рекомендует роликовые цепи с боковинами из алюминиевой бронзы и штифтами из нержавеющей стали. Детали таких цепочек можно увидеть на рис. 3.94 и 11.29 ранее в этой книге. См. Также обсуждение материалов цепи в Разделе 11.3.11.

Что такое легированная сталь?

Легированная сталь — это сталь, легированная более чем одним элементом (легирующими элементами), которые добавляются для повышения прочности, твердости, износостойкости и ударной вязкости. Добавленные легирующие элементы, которые добавляются в структуру основного железа и углерода, обычно составляют не более 5% от состава материала легированной стали.

Преимущества легированной стали

Независимо от того, требует ли ваш проект повышенной коррозионной стойкости, обрабатываемости, прочности или другого качества, есть легированная сталь, которая обеспечит вам необходимые функции. При добавлении термической обработки легированные стали могут обеспечить широкий спектр полезных свойств, в том числе:

• Повышенная коррозионная стойкость
• Повышенная прокаливаемость
• Превосходная прочность и твердость

Различия качеств высоколегированной и низколегированной стали

Высоколегированная сталь содержит легирующие элементы (не включая углерод или железо), которые составляют более 8% ее состава.Эти сплавы менее распространены, потому что в большинстве сталей на дополнительные элементы отводится лишь несколько процентов. Нержавеющая сталь — самый популярный высоколегированный сплав с содержанием хрома не менее 10,5% по массе. Это соотношение обеспечивает большую коррозионную стойкость нержавеющей стали с покрытием из оксида хрома для замедления коррозии.
Между тем, низколегированная сталь лишь незначительно модифицируется другими элементами, которые обеспечивают незначительные преимущества в прокаливаемости, прочности и свободной обработке. За счет снижения содержания углерода примерно до 0.2% низколегированная сталь сохранит свою прочность и улучшенную формуемость.

Обычные легирующие элементы из стали

Когда дело доходит до стали, к основному материалу можно добавить множество различных элементов, что позволяет покупателю корректировать отклонения до тех пор, пока не будет найден нужный сплав. К распространенным легирующим элементам относятся следующие:

• Марганец : При использовании в сочетании с небольшими количествами серы и фосфора стальной сплав становится менее хрупким и его легче забивать молотком.

• Хром : Небольшой процент (0,5–2%) может способствовать упрочнению сплава; более высокие проценты (4% — 18%) имеют дополнительный эффект предотвращения коррозии.

• Ванадий : Этот элемент, содержащий всего 0,15%, может повысить прочность, термостойкость и общую зернистую структуру. Смешанный с хромом, стальной сплав становится намного тверже, но при этом сохраняет свою формуемость.

• Никель : Этот легирующий элемент до 5% улучшает прочность стали.Более 12% обеспечивает впечатляющую коррозионную стойкость.

• Вольфрам : Повышает термостойкость, поэтому температура плавления выше. Также улучшает структурный состав стали.

Форма и варианты материалов из легированной стали Если вы ищете сталь или сплав нержавеющей стали, стоит рассмотреть несколько вариантов материала и формы.

Формы из стального сплава

Формы из сплава нержавеющей стали

Поставки высококачественных стальных сплавов по всей южной Калифорнии, Аризоне и Северной Мексике

Industrial Metal Supply — крупнейший в Саутленде поставщик всех типов стальных сплавов, металла и принадлежностей для металлообработки, включая средства защиты от ржавчины.Свяжитесь с нашим отделом продаж металлических продуктов и услуг мирового класса уже сегодня.
Ознакомьтесь с темами наших стальных блогов, чтобы узнать больше о стальных сплавах сегодня.

Типы сплавов и свойства легированных сталей | Блог Г.Л. Хьюетта

Каков состав и свойства стальных сплавов?

Сталь

— это сплав железа и углерода. Ее часто называют углеродистой сталью, чтобы отличить ее от стальных сплавов, которые также содержат другие элементы, такие как хром, никель или вольфрам.Соотношение железа к углероду и другим элементам различается в зависимости от качества сплава и того, как он будет использоваться.

Как правило, с увеличением количества углерода прочность, твердость и износостойкость стали повышаются, но снижается ее свариваемость, обрабатываемость и пластичность. Стали с очень высоким содержанием углерода твердые, но хрупкие, поэтому они редко используются в коммерческих целях.

Доступно множество различных стальных сплавов, но давайте взглянем на некоторые из стальных сплавов G.L. Huyett использует для производства крепежных деталей и компонентов машин, например, валов с призматической шпонкой.

• 1018 Сталь — это разновидность низкоуглеродистой стали, также известной как низкоуглеродистая сталь. Он содержит максимум 0,2% углерода и меньшее количество других элементов. Он предлагает отличный компромисс между прочностью, пластичностью и обрабатываемостью и широко используется во многих областях. Как низкоуглеродистую сталь, ее можно упрочнять путем науглероживания.
• 1144 Сталь — это среднеуглеродистая сталь с содержанием 0.4 и 0,8 процента углерода плюс меньшее количество марганца. Его относительно легко обрабатывать, и его можно подвергать термообработке для повышения твердости.
• Нержавеющая сталь 304 и 316 — это аустенитная нержавеющая сталь, содержащая хром и никель. Нержавеющая сталь 316 также содержит молибден, который улучшает ее устойчивость к некоторым видам коррозии. Эти нержавеющие стали широко используются в винтах и ​​других типах коррозионно-стойких крепежных изделий.

Мы рассмотрели лишь небольшую часть из огромного количества доступных стальных сплавов.Вы можете узнать больше о стальных сплавах, их классификации и металлургических свойствах в нашем справочнике по материалам и характеристикам стальных сплавов.

Что такое легированная сталь | Легированная сталь VS Углеродистая сталь

Прежде чем мы исследуем все о легированной стали, давайте поразимся несколькими фактами о стали, держу пари, о которых вы никогда раньше не слышали.

1. Сталь примерно в тысячу раз прочнее самого чистого железа, и ее можно переработать без потери прочности.
2. Сталелитейная промышленность открывает дома для более чем 2 миллионов человек по всему миру по мере роста занятости.
3. 25% среднего компьютера состоит из стали.
4. При нагревании сталь и железо расширяются. Это свойство стали увеличивает высоту Эйфелевой башни летом на шесть дюймов.
5. Ежегодно из стали производится 200 миллиардов банок.
6. Ежегодно в Северной Америке перерабатывается более восьмидесяти миллионов тонн стали.
7. Кровли из стали служат более пятидесяти лет, в то время как традиционные крыши служат всего семнадцать лет.

Довольно интересно, правда? В этой статье мы обсудим легированную сталь и ее связь с нержавеющей и углеродистой сталью.

Что такое легированная сталь?

Каждый наверняка слышал о нержавеющей стали раньше. Это лучший материал для посуды, такой как кастрюли и сковороды. Но знаете ли вы, из чего состоит нержавеющая сталь? Это смесь железа, хрома, кремния, углерода и марганца (все они добавлены разными порциями). Любая смесь металлов называется сплавом.Другой пример сплава, который мы сегодня обсудим, — это легированная сталь. Это тип стали, которая смешана с разными уровнями одного или нескольких из следующих элементов: марганца, кремния, никеля, титана, меди, хрома и алюминия. Разница между нержавеющей сталью и легированной сталью состоит в том, что легированная сталь состоит из таких элементов, как никель и медь.

• Марганец упрочняет сталь при более высоких температурах, поскольку он устраняет образование ненужных соединений, таких как сульфид железа.
• Никель и медь повышают прочность и твердость стали, а также поддерживают устойчивость к коррозии и окислению.
• Медь добавляется в очень небольших количествах, но она также повышает прочность и коррозионную стойкость стали.
• Алюминий ограничивает образование и рост любых примесей, таких как зерна аустенита.
• Хром — ключевой легирующий элемент, обладающий значительной устойчивостью к коррозии и износу. Это также способствует затвердеванию стали, поскольку она положительно реагирует на термическую обработку.

Давайте посмотрим на некоторые свойства легированной стали: теплопроводность (способность материала проводить тепло) легированной стали составляет около 26-48,6 Вт / м · К, что считается низким. Поскольку большинство легированных сталей содержат титан и никель, которые обладают низкой теплопроводностью. Предел прочности легированных сталей составляет 758–1882 МПа, что выше, чем предел прочности нержавеющей стали. Сталь смешивается с другими элементами для улучшения их механических свойств, упрочнения стали, что делает легированную сталь более прочной и устойчивой к коррозии.

Существует два типа легированной стали: высоколегированная и низколегированная. Это зависит от процентного содержания легирующих элементов; высоколегированная сталь имеет более высокий процент. Низколегированная сталь обычно содержит 1-5% легирующих элементов, что делает ее более подходящей для применений, требующих механических свойств. Самый распространенный пример высоколегированной стали — нержавеющая сталь. Уровень хрома варьируется, что приводит к появлению различных типов нержавеющей стали. По крайней мере, 12% хрома, а в некоторых сталях оно может увеличиваться до 27%; в зависимости от их использования.Интересный факт: знаете ли вы, что нержавеющая сталь может удалять запахи с поверхности кожи! Низколегированная сталь обладает повышенной твердостью и износостойкостью, но не имеет такой же прочности на разрыв, как высоколегированная сталь. Высоколегированная сталь также может противостоять износу даже при высоких температурах.

Для чего нужна легированная сталь?

Легированная сталь

— одна из наиболее часто используемых сталей. Легированная сталь имеет широкий спектр применения, в том числе:

1. Трубы, используемые в энергетических приложениях, таких как бурение нефтяных и газовых скважин.Они обладают способностью противостоять нагрузкам и давлению, которые будут применяться в этих частях машины.
2. Подшипники изготовлены из легированной стали, так как она придает им прочность, позволяющую противостоять растрескиванию или усталости при качении.
3. Architecture использует легированную сталь, чтобы избежать коррозии, в строительстве используется высоколегированная сталь.
4. Железные дороги, сейфы безопасности и броня — другие распространенные применения легированной стали. Марганец и никель, содержащиеся в легированной стали, в основном ответственны за это применение.
5. Предметы домашнего обихода, такие как посуда, столовые приборы, столешницы и т. Д., Изготовлены из нержавеющей стали, так как им легко придать форму при высоких температурах.
6. Artwork включает стальные сплавы как средство для изобразительного искусства. Художники используют его как основу холста, чтобы придать произведению искусства блеск.

Легированная сталь используется практически во всех отраслях промышленности. В дополнение к перечисленным выше применениям сталь может использоваться в транспорте, жилищном строительстве, энергетике и машиностроении.

Легированная сталь VS Углеродистая сталь

«Стойкость для характера человека, как углерод для стали», Наполеон Хилл.

Другой тип стали, которую следует представить в этой статье, — углеродистая сталь. Основным элементом в этой стали является не железо, а углерод. Чем выше количество углерода, тем легче вы можете закалить металл при его нагревании. Также существует сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. В низкоуглеродистой стали содержание углерода не превышает 0,25% в смеси с 0,4% марганца. Это самая дешевая углеродистая сталь, но их можно использовать во многих областях, поскольку им легко придать форму.Среднеуглеродистая сталь состоит максимум из 0,54% углерода и 1,65% марганца. Более высокое содержание углерода делает этот тип стали более прочным, а также придает ей устойчивость к износу. Однако это снижает их способность легко формоваться. В то время как в высокоуглеродистой стали содержание углерода может достигать 0,9%.

Углеродистая сталь этого типа является самой прочной и трудно поддается формованию, поэтому ее используют только тогда, когда это действительно необходимо. Некоторые из его применений — пружины, проволока и ножи.Если вы любитель химии, то наверняка знаете, что различные формы углерода очень сильны. Алмазы, которые являются самым прочным материалом на Земле, на самом деле сделаны из углерода. Таким образом, это может объяснить, почему, когда углерод смешивается с железом, этого достаточно, без каких-либо дополнительных элементов для его усиления.

Теперь, когда мы создали хорошую основу для того, что такое углеродистая сталь, давайте погрузимся в различия между углеродистой сталью и легированной сталью. Их состав сильно отличается друг от друга.Углеродистая сталь состоит максимум из 2,1% углерода (очень высокоуглеродистая сталь) и железа. Любой другой элемент, содержащийся в этой стали, считается примесью.

Однако легированная сталь не была бы легированной без дополнительных элементов, добавленных для улучшения их свойств. Это делает легированную сталь более устойчивой к коррозии, более высокой прочностью на разрыв и твердостью. Чем выше содержание легирующих элементов, тем шире используется легированная сталь. С другой стороны, чем выше содержание углерода, тем тверже и труднее становится сталь.Тем не менее углеродистая сталь занимает достойное место в ценовой категории. Углеродистая сталь относительно дешевле, особенно из-за более низкого содержания углерода. Легированная сталь может стать очень дорогой из-за добавленных легирующих элементов и их количества.

Сколько это стоит?

Прежде чем сделать покупку, давайте рассмотрим плюсы и минусы легированных сталей. Легированные стали обладают высоким удельным весом. Они также имеют низкую плотность, что снижает их вес, поэтому они могут выдерживать нагрузку и давление.С помощью тепла им можно придать любую необходимую форму, что расширяет возможности их применения. С другой стороны, по сравнению с нержавеющей сталью, легированная сталь в целом имеет более низкую прочность (особенно при более высоких температурах), а также более высокую вероятность коррозии.

Когда вы смотрите на легированную сталь, необходимо учитывать несколько факторов: форму легированной стали, толщину, ширину и длину стальных труб. А также марка трубы, то есть процентное содержание легирующих элементов.Двумя основными местами поставок легированной стали являются Индия и Китай. Соединенные Штаты занимают третье место. По данным глобальных торговых интернет-сайтов (таких как Alibaba.com и made in-China), цена на легированную сталь начинается с 450 долларов и может достигать 2800 долларов за тонну. Минимальный вес для заказа — одна тонна.

В заключение, куда бы вы ни посмотрели, вы найдете сталь в любом виде. Он был интегрирован практически во все аспекты жизни. В зависимости от элементов, с которыми смешано железо, образуются разные типы стали.Каждый тип стали, будь то легированная, углеродистая или нержавеющая сталь, имеет свой собственный набор свойств, которые делают их более подходящими для конкретных применений. Но общие свойства, которые они все разделяют, — это их прочность, твердость и способность принимать желаемую форму. Использование стали широко варьируется от кухонной посуды до промышленности, строительства и сельского хозяйства.

Что такое легирование и как легированная сталь EonCoat

В отличие от барьерных покрытий, EonCoat работает как обработка поверхности, которая легирует углеродистую сталь, что позволяет ей защитить себя.Легирование металлической поверхности предотвращает развитие ржавчины. Давайте подробнее рассмотрим процесс легирования.

Определение сплава

Сплав — это металл, который в сочетании с другими веществами создает новый металл с превосходными свойствами. Например, сплав может быть прочнее, тверже, жестче или податливее исходного металла. Часто считается, что сплавы представляют собой смесь двух или более металлов. Однако это заблуждение, поскольку сплавы могут состоять из одного металла и других неметаллических элементов.

Преобладающий металл в сплаве называется основным металлом. Другие металлы или элементы, добавленные в сплав, называются легирующими элементами.

Примеры сплавов

Помимо увеличения прочности металла, легирование может изменять другие свойства, включая сопротивление нагреванию, коррозионную стойкость, магнитные свойства или электропроводность.

• Сталь изготавливается из железа и углерода. Железо — хрупкий металл, поэтому его нельзя использовать в качестве строительного материала для строительства мостов и зданий.Структуры, созданные из железа, в конечном итоге разрушатся. Благодаря своей прочности и высокой прочности на разрыв сталь является идеальным строительным материалом.
• Нержавеющая сталь , сплав железа и хрома, более устойчив к коррозии и появлению пятен при контакте с водой, чем железо и углеродистая сталь.
• Алюминий мягкий и относительно прочный. Его прочность можно повысить, добавив другие элементы, в том числе цинк, медь, магний и марганец.Когда алюминий содержит дополнительные элементы, он известен как алюминиевый сплав.

Процесс легирования

Для создания сплава металлы (или металл и неметаллический элемент) нагревают до расплавления. Два элемента смешивают, и раствор заливают в металлические или песчаные формы для застывания. Полученный сплав представляет собой комбинацию двух элементов. Обычно сначала плавят первичный ингредиент, а к нему добавляют остальные.

Использование легирования для предотвращения коррозии

Мы видели, что сплавы могут быть созданы для повышения устойчивости металла к коррозии.Традиционный метод, используемый для предотвращения коррозии, заключался в нанесении на металл поверхностного покрытия, такого как полимер. Это создает барьер между поверхностью металла и элементами.

EonCoat не является барьерным покрытием. Принципиально отличается от полимера, который вы рисуете на поверхности металла, это обработка поверхности, при которой на самом деле легируется сталь, с которой он соприкасается. Поскольку ржавчина начинается на поверхности металла, если поверхность легированная, на ней ничего не обнажается, и, следовательно, нет места для образования ржавчины.

Как работает EonCoat

EonCoat распыляется непосредственно на сталь. Кислота в формуле реагирует со сталью, образуя слой аморфного фосфата магния и железа толщиной всего 2 микрона, который является первой линией защиты от коррозии. Химически связанная фосфатная керамика EonCoat — это вторая линия защиты; керамическое финишное покрытие постоянно выщелачивает фосфат, чтобы предотвратить образование ржавчины.

Важно помнить, что EonCoat не только покрывает металл.Он фактически становится частью металла в виде сплава, чего не могут сделать полимерные покрытия. Полимер опирается на более слабые механические связи и просто располагается поверх металла. Как только полимерное покрытие поцарапано, влага может проникнуть внутрь и вступить в контакт с металлом. Как только это произойдет, ржавчина неизбежна. Вот почему традиционные покрытия могут только отсрочить начало коррозии, в то время как EonCoat фактически предотвращает образование ржавчины.

Какие они? Из чего делают обычные сплавы?

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 12 октября 2020 г.

Практически любой материал мы могли бы когда-нибудь захотеть скрывается где-то на планете под нашим ноги. От золота, которое мы носим как украшения, до нефть, которая питает наши автомобили, земной кладезь удивительных материалов может поставлять практически каждая потребность. Химические элементы — это основные строительные блоки из из которых сделаны все материалы внутри Земли. Их около 90 природные элементы, большинство из которых — металлы. Но, хотя металлы и полезны, иногда они не идеальны. для работы, которая нам нужна.Возьмем, к примеру, железо. Это удивительно прочный, но может быть довольно хрупким и ржавеет легко во влажном воздухе. Или как насчет алюминия. Он очень легкий, но в своем в чистом виде, он слишком мягкий и слабый, чтобы быть полезным. Вот почему большинство используемых нами «металлов» не вообще металлы, кроме сплавов: металлы в сочетании с другими веществами, чтобы сделать их сильнее, тверже, легче или лучше как-нибудь по-другому. Сплавы повсюду вокруг нас — от пломбы в наши зубы и литые диски на наших автомобилях к космическим спутникам свист над нашими головами.Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и почему они такие полезный!

Фото: Этот топливный бак от Space Shuttle был сделан из сверхлегкого алюминиево-литиевого сплава, так что это на колоссальные 3400 кг (7500 фунтов) легче, чем бак, который он заменил. Снижение веса базовой конструкции шаттла означало, что он мог нести более тяжелую полезную нагрузку (груз). Фото любезно предоставлено Космическим центром Кеннеди НАСА (NASA-KSC).

Что такое сплав?

Фото: Этот образец сплава титан-цирконий-никель представляет собой заставляют левитировать (парить в воздухе) с помощью электричества.Это один из многих замечательных новых материалов, которые разрабатываются для возможного использования в космосе. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Вы могли встретить слово сплав, описанное как «смесь металлов», но это немного вводит в заблуждение, потому что некоторые сплавы содержат только один металл, и он смешан с другие неметаллические вещества (например, чугун сплав из одного металла, железа, смешанного с одним неметаллом, углеродом). Лучше всего думать о сплаве как о материале, состоящем из минимум два разных химических элемента, один из которых — металл.В самый важный металлический компонент сплава (часто представляющий 90 процентов или более материала) называется основным металл, основной металл или основание металл. Остальные компоненты сплава (которые называются легирующими добавками) может быть металлы или неметаллы, и они присутствуют в гораздо меньших количествах (иногда менее 1 процента от общей суммы). Хотя сплав иногда может быть составным (элементы, из которых он сделан, химически связаны вместе), обычно это твердый решение (атомы элементов просто перемешаны, как соль, смешанная с воды).

Структура сплавов

Если вы посмотрите на металл в мощный электронный микроскоп, вы увидите атомы внутри расположены в регулярной структуре, называемой кристаллической решетка. Представьте себе небольшую картонную коробку, полную шариков, и это довольно много. что бы вы увидели. В сплаве, кроме атомов основного металла, есть также атомы легирующих добавок, разбросанных по всему состав. (Представьте, что вы уронили несколько пластиковых шарики в картон коробку, чтобы они случайным образом расположились среди шариков.)

Изображение: Замещающие сплавы и промежуточные сплавы: На этих диаграммах черные кружки представляют основной металл, а красные кружки — легирующие добавки.

Замещающие сплавы

Если атомы легирующего агента заменяют атомы основного металла, мы получаем то, что называется замещающий сплав. Такой сплав сформируется только в том случае, если атомы основного металла и легирующего агента имеют примерно одинакового размера. В большинстве сплавов замещения составляющая элементы довольно близко друг к другу в периодической таблице.Латунь, для Например, сплав на основе меди в какие атомы цинка заменяют 10–35 процентов атомов, которые обычно находятся в меди. Латунь работает как сплав, потому что медь и цинк близки друг к другу в периодической таблицы и имеют атомы примерно одинакового размера.

Сплавы внедрения

Сплавы также могут образовываться, если легирующий агент или агенты имеют атомы, которые намного меньше чем у основного металла. В этом случае атомы агента проскальзывают в между основными атомами металла (в зазорах или «пустотах»), дает то, что называется межузельным сплавом.Сталь — это пример сплава внедрения, в котором относительно небольшое количество атомы углерода проникают внутрь промежутки между огромными атомами в кристаллической решетке железа.

Как ведут себя сплавы?

Фото: Дело не только в основных ингредиентах (металлы и другие составляющие). влияющие на свойства сплава; как эти ингредиенты сочетаются очень важно тоже. Скорость разливки или перемешивания, температура разливки и скорость охлаждения являются некоторыми из факторов. что может повлиять на физические свойства сплавов.Фотография отливки из латунного сплава, сделанная Джетом Лоу, любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США, Отделом эстампов и фотографий, Historic American Engineering Record.

Люди делают и используют сплавы, потому что металлы не имеют подходящие свойства для конкретная работа. Железо — отличное здание материал, но сталь (сплав получается путем добавления небольшого количества неметаллического углерода к железу) прочнее, тверже и устойчивее к ржавчине. Алюминий — очень легкий металл, но он также очень мягкий в чистом виде. Добавьте небольшое количество металлов магний, марганец и медь, и вы получите превосходный алюминиевый сплав называется дюралюминий, который достаточно силен, чтобы изготавливать самолеты.Сплавы всегда показывают улучшения по сравнению с основным металлом в одном или нескольких своих важные физические свойства (такие как прочность, долговечность, способность проводить электричество, способность выдерживать жару, и так на). Как правило, сплавы прочнее и тверже, чем их основные металлы, менее пластичные (труднее работать) и менее пластичные (труднее втягиваем в провода).

Таблица

: Один и тот же основной металл может давать очень разные сплавы, когда он смешивается с другими элементами. Вот четыре примера медных сплавов.Хотя медь является основным металлом во всех них, каждый из них обладает совершенно разными свойствами.

Фото: Ученые NASA Ames разработали методику называется распылением газа под высоким давлением для упрощения производства магниевые сплавы. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Как изготавливаются сплавы?

Представление о сплаве как о «смеси металлов» может показаться вам вполне приемлемым. сбивает с толку. Как можно ли смешать два куска твердого металла? Традиционный способ изготовление сплавов заключалось в нагревании и плавлении компонентов для получения жидкостей, смешайте их вместе, а затем дайте им остыть до состояния, называемого твердый раствор (твердый эквивалент раствор как соль в воде).Альтернативный способ изготовления сплава — повернуть компоненты в порошки, смешайте их вместе, а затем соедините их с сочетание высокого давления и высокой температуры. Эта техника называется порошковой металлургией. Третий метод изготовление сплавов стрелять пучками ионов (атомов со слишком малым или слишком большим количеством электронов) в поверхностный слой куска металла. Ион имплантация, как это известно, является очень точным способом изготовления сплава. Это вероятно, наиболее известен как способ изготовления полупроводников, используемых в электронные схемы и компьютерные микросхемы.(Подробнее об этом читайте в нашей статье о молекулярно-лучевой эпитаксии.)

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

Книги

Общие сведения о материаловедении и инженерии

В этих книгах объясняется основная концепция подбора материалов для работы, которую они должны выполнять. Это основная идея, лежащая в основе большинства сплавов — по сути, металлы «улучшены», чтобы выполнять определенные задачи лучше, чем в чистом естественном состоянии.

Более подробные книги

Достаточно сложно найти простые общие книги по сплавам; вместо этого ищите книги по «инженерным материалам», и вы найдете что-нибудь подходящее.

Организации

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Inconel — зарегистрированная торговая марка Huntington Alloys Corporation
Monel — зарегистрированная торговая марка International Nickel Co.