Stal jest odkształcalnym stopem z niewielką ilością węgla (mniej niż 2%) z żelazem i innymi pierwiastkami chemicznymi. Jest to szeroko rozpowszechniony materiał stosowany w prawie wszystkich sektorach przemysłu. Ciężar właściwy stali zależy od jej rodzaju, który jest formowany zgodnie z przeznaczeniem i składnikami chemicznymi stopu metalu.

Klasyfikacja i właściwości stali

Stal ma wiele właściwości, ponieważ jest materiałem konstrukcyjnym. Najważniejsza jest wytrzymałość: stop jest w stanie tolerować wystarczające napięcie w warunkach roboczych. Wśród innych cech znajdują się:

  • plastyczność - odporność na znaczne odkształcenia bez zniszczenia podczas wytwarzania konstrukcji oraz w punktach przeciążenia podczas ich eksploatacji;
  • lepkość - zdolność do pochłaniania sił siły zewnętrznej, zapobiegając rozszerzaniu się szczelin;
  • odporność na pękanie;
  • twardość
  • elastyczność;
  • odporność na zimno;
  • odporność na ciepło.

Stal jest klasyfikowana ze względu na mikrostrukturę, zawartość pierwiastków chemicznych, rodzaj i metodę produkcji oraz obszar zastosowania. Każda klasyfikacja zawiera wiele punktów charakteryzujących ten materiał.

Skład chemiczny

Zgodnie z kombinacją chemiczną stopy dzielą się na węgiel i stopy. Te pierwsze są klasyfikowane według procentu zawartego węgla:

  • niskoemisyjny - do 0, 3%;
  • średni węgiel - 0, 3-0, 7%;
  • wysoka zawartość węgla - od 0, 7%.

Parametry technologiczne metalu poprawia się przez stopowanie. Stopy, które oprócz naturalnych żelazo zanieczyszczeń zawierają pierwiastki wprowadzone w określonym celu, nazywane są stopami. Zazwyczaj stal jest wzbogacana o następujące pierwiastki chemiczne:

  • molibden;
  • wolfram;
  • chrom;
  • aluminium;
  • nikiel;
  • bar;
  • wanad;
  • tal;
  • mangan;
  • krzem.

Bardziej znaczącą poprawę właściwości stopu osiąga się dzięki zintegrowanemu podejściu do stopowania. Stopy stopowe są klasyfikowane według ich budowy chemicznej. W zależności od procentu dodanych pierwiastków rozróżnia się następujące związki:

  • niskostopowe do 2, 5%;
  • średniostopowy - 2, 5-10%;
  • wysokostopowy - od 10%.

Cechy strukturalne

Zgodnie z mikrostrukturą stopy i stale otrzymywane przez wyżarzanie dzielą się na węglikowe lub ledeburytowe, ferrytowe, hipereutektoidalne, hipereutektoidalne, austenityczne. W normalnych warunkach wytwarzane są substancje perlityczne, martenzytyczne i austenityczne.

Próbki perlityczne reprezentowane są przez próbki węgla i domieszkowane o małej wartości frakcji stopowych oraz próbki martenzytyczne o już wyższej zawartości takich składników. Najwyższy procent dodatkowych składników występuje w stalach austenitycznych.

Zawartość zanieczyszczeń

Według jakości, a mianowicie technologii rozwoju i obecności dodatków, metale dzielą się na cztery kategorie. Istnieją stale o zwykłej (zwykłej) jakości, wysokiej jakości, wysokiej jakości, a szczególnie wysokiej jakości:

  • Stopy o zwykłej jakości są wytapiane w konwertorach wykorzystujących tlen lub ogromne piece z otwartym paleniskiem i zgodnie ze strukturą chemiczną są klasyfikowane jako średni węgiel o zawartości węgla do 0, 6%. Zwykłe wykonanie klasyfikuje stopy jako tanie materiały o niskich właściwościach mechanicznych w porównaniu do innych kategorii. Obecność siarki - do 0, 06%, fosforu - do 0, 07%. Znane następujące gatunki podobnej stali: St5kp, StO.
  • Stal wysokiej jakości jest wytapiana przez analogię w konwertorach lub piecach, ale podlega bardziej rygorystycznym wymogom dotyczącym struktury wsadu, metod topienia i odlewania. Skład chemiczny odróżnia materiały węglowe lub stopowe. Siarka jest zawarta w ilości nie większej niż 0, 04%, a fosfor - do 0, 03%. Znane marki - 20kp, 08kp.
  • Klasa stali wysokiej jakości nadaje się do procesu wytapiania, głównie w piecach elektrycznych z przetapianiem elektrożużlowym lub innymi metodami technologicznymi zapewniającymi wysoką czystość. Zawartość dodatków niemetalicznych jest reprezentowana przez obecność siarki w objętości do 0, 04%, fosforu - do 0, 03%, a także brak zanieczyszczeń gazowych. Z tego powodu wzrastają wskaźniki mechaniczne. Popularne marki to 15X2MA, 20A.
  • Szczególnie wysokiej jakości stopy, ze względu na przetapianie elektrożużlowe, są skutecznie oczyszczane z tlenków i siarczków. Ta kategoria stali jest przetapiana tylko stopowo. Jest wytwarzany w piecach elektrycznych metodami elektrometalurgicznymi. Zawartość siarki - mniej niż 0, 01%, fosfor - 0, 025%. Znane marki - 20HGNTR-Sh, 18HG-Sh.

Podział aplikacji

Ponieważ koszt stali jest stosunkowo niewielki, a skala produkcji, wręcz przeciwnie, osiąga bardzo duże wartości, zakres materiału jest szeroki i różnorodny. Według zastosowania stali i ich stopów są podzielone na konstrukcyjne, narzędziowe, stalowe o specjalnych właściwościach fizycznych i chemicznych. Stale konstrukcyjne są podzielone na takie typy.

  • Konstrukcja - niskostopowa i węglowa, o zwykłej jakości. Jedną z głównych właściwości technicznych jest wysoka spawalność. Marki: S390K, S440D, S255.
  • Stal do tłoczenia na zimno - jakościowe gatunki niskowęglowe 08kp, 08Yu w postaci blachy.
  • Łożysko kulkowe - stal wysokowęglowa z dodatkiem chromu, ma wysoką wytrzymałość i odporność na zużycie (ШХ15, ШХ9).
  • Ulepszone stale to te o średniej zawartości węgla (klasy 35, 45, 50), chromu (40X, 50X), chromu z borem (ZOHRA), krzemu i manganu, niklu, niklu i molibdenu. Dzięki hartowaniu termicznemu i wysokiemu odpuszczaniu podwyższane są właściwości mechaniczne stopów.
  • Automatyczny - stopy z dodatkiem siarki, telluru, selenu i ołowiu, co prowadzi do powstania delikatnych mikroczipów i zmniejsza tarcie noża i wiórów metalowych. Znajdź zastosowanie w masowej produkcji kołków, nakrętek, śrub na automatach do obróbki metali. Gatunki stali: A12, A20, A40G, AC11.
  • Cementowane - stopy niskowęglowe (15, 25) i stopowe (15Х, 15ХФ, 20ХН, 12ХНЗА). Służą do produkcji części podlegających przepięciu powierzchniowemu i przenoszących dodatkowe obciążenia dynamiczne.
  • Stale o wysokiej wytrzymałości - średniowęglowe (3ОХГСН2А, ОЗН18К9М5Т, 04ХИН9М2Д2ТЮ), które poprzez wybór struktury chemicznej i obróbki cieplnej mają wytrzymałość na rozciąganie, która jest 2 razy wyższa niż w przypadku zwykłych konstrukcji.
  • Sprężyny są stalami węglowymi klas 65, 70 i stopami stopowymi z krzemem, chromem, wolframem, manganem, wanadem i borem, co pomaga zwiększyć ich granicę sprężystości (50KhGS, 60S2, 60S2KhFA, 55KhGR). Mają długą elastyczność i odporność na odkształcenia i zmęczenie.
  • Odporny na zużycie - stosowany w produkcji części pracujących w środowisku kontaktu ściernego, wysokiego ciśnienia i zderzeń (110G13L).
  • Żaroodporne, żaroodporne - stale o niewielkiej ilości węgla (0, 1-0, 45%), a także stopowe z krzemem, chromem, niklem, kobaltem i innymi składnikami. Obowiązkowa w strukturze stopu zawiera mangan i nikiel, ten ostatni gwarantuje niezbędny wzrost długoterminowej odporności na korozję z niewielkim wzrostem granicy plastyczności i odporności krótkoterminowej. Znajdź zastosowanie w produkcji zaworów, turbin gazowych i ogniw turbiny parowej różnych mechanizmów, rur.

Zgodnie z aplikacją stopy narzędziowe dzielą się na stopy do narzędzi tnących i pomiarowych, matrycę. W produkcji narzędzi skrawających należy stosować węgiel, narzędzia, stopy i stopy szybkobieżne.

Obecność węgla w stopach narzędzi węglowych wynosi 0, 65-1, 32%, popularne gatunki to U7, U13, U7A, U13A. Stopy o małych proporcjach składników stopowych są konwencjonalnie przypisywane do tej kategorii, ponieważ mają małe różnice.

Stale narzędziowe stopowe w swojej strukturze chemicznej zawierają od 1 do 3% zanieczyszczeń. Powszechnie stosowane gatunki 9XC, HVGS do produkcji pogłębiaczy, wierteł o dużych średnicach, frezów, HVG (przeciągacze, rozwiertaki). Narzędzia do cięcia o dużej prędkości są wykonane ze stali szybkotnącej o wysokiej odporności na ciepło. Najczęściej używane marki to R9, R6M5, R9F5, RYUK5F5.

Do produkcji przyrządów pomiarowych z wykorzystaniem klas U8-12, X, 12X1, HVG, X12F1. Stopy mają twardość, odporność na zużycie i stabilność parametrów liniowych. Skale przyrządów pomiarowych, linijek i zszywek wykonane są z blachy stalowej 15. Stopy poddawane są wstępnej obróbce cieplnej, co poprawia jakość właściwości mechanicznych. Kryteria dla stali stempla:

  • wysoka twardość;
  • odporność na ciepło;
  • odporność na zużycie;
  • hartowność.

Ciężar właściwy

Fizyczna gęstość lub ciężar właściwy stali wynosi 7, 8 g na 1 cm³ objętości. Aby obliczyć ciężar właściwy metalu, istnieje specjalny kalkulator. Ciężar właściwy pospolitych gatunków, w gramach na centymetr sześcienny:

  • 12X18H10T, kriogeniczny strukturalny nierdzewny - 7, 9;
  • 08X18H10T, nierdzewna, odporna na korozję, odporna na ciepło - 7, 9;
  • 09G2S, strukturalny niskostopowy - 7, 85:
  • 10, 20, 30, 40, jakość węgla strukturalnego - 7, 85;
  • St3sp, St3ps, węgiel strukturalny - 7, 87;
  • 5ХНМ, wytłaczanie narzędzi - 7, 8;
  • X12MF, matryca narzędziowa - 7, 7;
  • 65 G, sprężyna strukturalna - 7, 85;
  • 30HGSA, stop konstrukcyjny - 7, 85.

Aluminium, mangan, węgiel, chrom mają tendencję do obniżania gęstości stopów. Natomiast kobalt, nikiel, wolfram i miedź mogą go poprawić.

Kategoria:

Technologia