Сталь: состав, свойства, виды и применение. Состав нержавеющей стали. Где сталь применяется
состав, свойства, виды и применение. Состав нержавеющей стали
Многие знают, что сталь - это продукт, получаемый в процессе плавки других элементов. Но каких? Что входит в состав стали? На сегодняшний день эта субстанция представляет собой деформируемый сплав железа с углеродом (его количество составляет 2,14%), а также малой долей других элементов.
Общие сведения
Стоит отметить, что сталью называют сплав, имеющий именно до 2,14% углерода в своем составе. Сплав же, в котором есть более 2,14% углерода, уже называется чугуном.
Известно, что состав углеродистой стали и обычной неодинаков. Если в обычный субстрат входит углерод и другие легирующие (улучшающие) компоненты, то в углеродистом продукте легирующих элементов нет. Если же говорить о легированной стали, то ее состав намного богаче. Для того чтобы улучшить эксплуатационные характеристики данного материала, в его состав добавляют такие элементы, как Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti и др. Важно отметить, что наилучшие свойства этой субстанции обеспечиваются именно за счет добавления легированных комплексов, а не одного или двух веществ.
Классификация
Провести классификацию рассматриваемого нами материала можно по нескольким показателям:
- Первый показатель - это химический состав стали.
- Второй - это микроструктура, которая также очень важна.
- Конечно же, стали отличаются по своему качеству и способу получения.
- Также каждый вид стали имеет свое применение.
Более подробно состав можно рассмотреть на примере химического состава. По этому признаку различают еще два вида - это легированные и углеродистые стали.
Среди углеродистых сталей существуют три разновидности, главное отличие которых заключается в количественном содержании углерода. Если в состав субстанции входит менее 0,3% углерода, то ее относят к малоуглеродистой. Содержание этого вещества в районе от 0,3% до 0,7% переводит конечный продукт в разряд среднеуглеродистых сталей. Если же сплав содержит более 0,7% углерода, то сталь относится к разряду высокоуглеродистых.
С легированными сталями дела обстоят примерно также. Если в составе материала содержится менее 2,5% легирующих элементов, то он считается малолегированным, от 2,5% до 10% - среднелегированным, а от 10% и выше - высоколегированным.
Микроструктура
Микроструктура стали отличается в зависимости от ее состояния. Если сплав является отожженным, то его структура будет делиться на карбидную, ферритную, аустенитную и так далее. При нормализованной микроструктуре субстанции, продукт может быть перлитным, мартенситным или аустенитным.
Состав и свойства стали определяют принадлежность продукта к одному из этих трех классов. Наименее легированные и углеродистые стали - это перлитный класс, средние относятся к мартенситному, а высокое содержание легирующих элементов или углерода переводит их в разряд аустенитных сталей.
Производство и качество
Важно отметить, что такой сплав, как сталь, может включать и некоторые негативные элементы, большое содержание которых, ухудшает показатели продукта. К таким веществам относят серу и фосфор. В зависимости от содержания этих двух элементов состав и виды стали разделяют на следующие четыре категории:
- Рядовые стали. Это сплав обыкновенного качества, содержит до 0,06% серы и до 0,07% фосфора.
- Качественные. Содержание вышеуказанных веществ в этих сталях снижается до 0,04% серы и 0,035% фосфора.
- Высококачественные. Содержат всего лишь до 0,025% как серы, так и фосфора.
- Высшее качество сплаву присваивается в том случае, если процентный показатель содержания серы не более чем 0,015, а фосфора - не более 0,025%.
Если говорить о процессе производства рядового сплава, то чаще всего его получают в мартеновских печах или же в бессмеровских, томасовских конвертерах. Разлив данного продукта производится в большие слитки. Важно понимать, что состав стали, ее строение, а также качественные характеристики и свойства определяются именно способом ее изготовления.
Для получения качественной стали также используются мартеновские печи, однако к процессу плавки здесь предъявляют более строгие требования, чтобы получить качественный продукт.
Плавка же высококачественных сталей осуществляется лишь в электропечах. Это объясняется тем, что применение этого типа промышленного оборудования гарантирует практически минимальное содержание неметаллических добавок, то есть снижает процентное соотношение серы и фосфора.
Для того чтобы получить сплав особо высокого качества, прибегают к методу электрошлакового переплава. Производство этого продукта возможно лишь в электропечах. После окончания процесса изготовления эти стали всегда получаются только легированными.
Виды сплавов по применению
Естественно, что изменение состава стали сильно влияет на эксплуатационные характеристики этого материала, а значит меняется и сфера его использования. Существуют конструкционные стали, которые могут применяться в строительстве, холодной штамповке, а также могут быть цементируемыми, улучшаемыми, высокопрочными и так далее.
Если говорить о строительных сталях, то к ним чаще всего относят среднеуглеродистые, а также низколегированные сплавы. Так как применяются они в основном для возведения зданий, то наиболее важной характеристикой для них является хорошая свариваемость. Из цементируемой стали чаще всего изготавливаются различные детали, основным предназначением которых являются работа в условиях поверхностного износа и динамическая нагрузка.
Другие стали
К другим типам стали можно отнести улучшаемую. Этот вид сплава используют только после проведения термообработки. Сплав подвергается воздействию высоких температур для закалки, а после этого подвергается отпуску в какой-либо среде.
К типу высокопрочных сталей относят те, у которых после подбора химического состава, а также после прохождения термообработки прочность достигает практически максимума, то есть примерно вдвое больше, чем у обычного типа этого продукта.
Можно выделить также пружинные стали. Это сплав, который в результате своего производства получил наилучшие качества по пределу упругости, сопротивлению нагрузкам, а также усталости.
Состав нержавеющей стали
Нержавеющая сталь относится к типу легированных. Основное ее свойство - это высокое сопротивление коррозии, которое достигается за счет добавления такого элемента, как хром, в состав сплава. В некоторых ситуациях вместо хрома может быть использован никель, ванадий или марганец. Стоит отметить, что при плавке материала и добавлении в него нужных элементов, он может получить свойства одной из трех марок нержавеющей стали.
Состав этих видов сплава, конечно же, отличается. Самыми простыми считаются обычные сплавы с повышенной устойчивостью к коррозии 08 Х 13 и 12 Х 13. Последующие два типа этого коррозионностойкого сплава, должны обладать высоким сопротивлением не только при нормальных, но и при повышенных температурах.
fb.ru
Применение стали
Киев
Внедрение стали в жизни человека многообразно и многогранно, иногда мы даже не замечаем, что без металла не обходится большая часть конструкций, устройств, деталей и т.д.. Сталь – это сплав железа и углерода, отсюда ее крепкость и твердость, с которой может совладать только плазменная резка. Наличие хрома, никеля, вольфрама, молибдена позволяют изменять характеристики металла, при этом от массовой толики углерода либо дополнительных металлов зависит и качество производимого продукта.
В родном панельном доме не обойтись без армированных конструкций: железобетон содержит арматурную сталь различного поперечника - проволока в мотках (поперечником до 10 мм) и в прутьях длиной 6-12 м (более 10мм в поперечнике). Современные технологии позволяют использовать арматурную сталь с наименьшим количеством отходов – употребляется сварка и резка металла для более четкого подбора длины. Вероятна сварка плоских сеток из более узкой мотковой стали - так сформировывают пространственные арматурные конструкции; из этой же стали на месте строительства моделируют различные скобы, хомуты, петли. Так как сталь разделяется также по способу производства, то холоднотянутая – это арматурная проволока низкоуглеродистая B-I, углеродистая В-П, арматурная сталь А-Ш, прочная A-IV, а горячекатаная – прут класс A-I, A-1I, А-Ш, A-IV.
От фундамента до крыши в доме можно отыскать металл: металлочерепица – это покрытый цинком металлической лист шириной, от 0,37 до 0,75 мм, шириной 1,18 м, длиной 0,5 – 8 м с нанесением особых покрытий и красок. Кстати по внешнему облику можно найти качество: чем круче волна, тем прочнее изделие. Можно для кровли использовать и листовую сталь, но куда удобнее ее применение для автоматических ворот, где плазменная резка металла поможет нанести уникальный набросок, а может быть и родовой герб. Железные лестницы, козырьки, ступени, перила, оградки, навесы, различные профили, балки и почти все другое - это все сталь.
Ни один дом не будет собран без гвоздя, гайки, болта, ни одна машина не поедет без подшипников и рессор. Все это изделия из автоматной стали, применяемой для производства деталей в строительстве, тракторной, авто и машиностроительной индустрии с помощью штамповки и резания автоматным методом АС11, АС40 А12, А20 АЦ45Г2, АСЦ30ХМ, АС20ХГНМ. Кстати, рессорные пружины также изготавливают из особых марок: сталь 65 - 85, 65Г, 70Г, 55С2, 60С2, 60С2Г, 50ХГ конструкционных рессорно-пружинных сталей (ГОСТ 14959-79), которые упрочняют закалкой, способных выдержать высочайшее сопротивление при малых деформациях. Для отпуска пружин нужной длины употребляется плазменная резка металла. Эти стали дополнительно легируют колченогом, марганцем, вольфрамом, никелем либо кремнием, что и позволяет придать металлу перечисленные выше характеристики. Сталь марки ШХ15, ШХ15СГ со качествами контактной выносливости, твердости и прочности употребляется в производстве шарикоподшипников. Остывание деталей перед отпуском обеспечивает завышенную стабильность и наращивает срок годности изделия.
Но и обработка стали происходит с помощью стали – из нее делаются все качественные колюще-режущие предметы и делается резка металла. Есть особые марки стали завышенной твердости: углеродистые, низкоуглеродистые, легированные и быстрорежущие. Углеродистые стали (ГОСТ 1435-74) имеют малый температурный спектр, мучаются от перегрева - употребляются в малоответственном инструментарии: сталь марки У7, У7А в производстве зубил, ножниц по металлу, плоскогубцев, клещей и остального инвентаря. Легированные стали (ГОСТ 5950-2000) имеют средний температурный спектр, при нагревании не теряют собственных параметров, владеют достаточной износостойкостью; так из сталей марок ХВГ, 9ХВГ создают режущий и измерительный инструмент, матрицы и лекала для многоразовой штамповки, спец четкий инструментарий. Быстрорежущие стали (ГОСТ 19265-73) относятся к самым крепким, износоустойчивым, жестким, с огромным температурным спектром, не подвержены деформации Р6М5, Р6М5К5, Р18, Р18Ф2. Употребляются для четких режущих инструментов (фрез, ножей, сверл, метчиков) в том числе и в сталепрокатном цеху.
Современные технологии практически стопроцентно зависят от электропитания, где в производстве дросселей, трансформаторов и генераторов используют электротехническую сталь (ГОСТ 11036-75) марок 20832, 11832, 21832, 10848, 20848, владеющих магнитными качествами содержащую различную массовую часть кремния. Особые технологии обработки позволяют получить данный уровень магнитных параметров в каждом определенном случае, при этом плазменная резка никаким образом не изменяет характеристики металла. Свойства этих сталей: изотропность - разница магнитных параметров в продольном и поперечном направлении, магнитная индукция – чем она выше, там меньше размер магнитопровода.
Но машиностроение это не только лишь режущий материал, а и конкретно станки, краны, вагоны, производственные металлоконструкции, конечно, состоящие из металла – конструкционной стали, обладающей высочайшей прочностью к давлению, плавлению, растрескиванию и погодным условиям. А именно высоколегированные стали 14ХН4А, 38Х2Н5М, 20ХН3А употребляют для более тяжелонагружаемых деталей машин (не следует забывать, что легирование – закалка позволяет прирастить крепкость стали). Для теплоустановок, паровых котлов используют теплоустойчивые марки 12К, 15К, 18К, 20К. В противовес этому для холодильных установок используют криогенные марки сталей ОН6А, ОН9А, невосприимчивые к низким температурам с пониженной хрупкостью и ломкостью, в главном этот низкоуглеродные никелевые стали с высочайшей коррозионнойстойкостью. Также в емкостях из сталей данных марок хранят и сжиженные газы, находящиеся в температурном пределе до 180-195°С. Эти виды сталей относятся к высокоспециализированным, но плазменная резка дает возможность избежать растрескивания и разрушения металла.
Изделия из стали нужны и в быту: обилие кухонной утвари – ножей, ножниц, овощечисток, терок поражает. Не считая режущих инструментов все огромную популярность приобретает посуда (кастрюли, чайники, кружки) из нержавеющей стали. В этом случае применяется коррозионностойкая легированная сталь, с содержанием хрома 17-20%, к примеру марки 12Х18Н9. Принадлежит к качественным холоднокатаным сталям (ГОСТ 27002-86), технологии позволяют сделать матовые и глянцевые поверхности, одно и двухслойные емкости. Резка металла далековато не домашнее занятие, что совершенно не относится к заточке – новое волшебство технологий – самозатачивающиеся ножики – это опять-таки пример использования стали. Продолжать можно очень длительно, потому что область внедрения металла беспредельна.
Поможем сделать племенное стадо (племенное ядро) на ваших телках-реципиентах (суррогатных матерях) методом пересадки зародышей от коров-рекордисток в молочном (8-12 тыс. кг) и мясном (привесы до 1 кг) скотоводстве. Более популярны в молочном скотоводстве: голштинофризская
Идеальная чистота и порядок в доме – говорят, это обязательное условие для успеха в жизни. С фэн-шуй, конечно, можно поспорить, но если управлять хаосом еще как-то можно, то чистота – …
Вы привыкли смотреться модно и прекрасно, но совместно с тем предпочитаете практичность и комфорт? Тогда вы наверное уже успели оценить бесспорные достоинства восхитительной обуви Converse. Кеды Converse - это один из наилучших примеров неописуемого, уникального
msd.com.ua
это самый распространенный сплав в промышленности :: SYL.ru
Долговечность и надежность механизмов зависят от материала, из которого они были изготовлены, то есть от совокупности всех его свойств и особенностей, которые и определяют эксплуатационные характеристики. На сегодняшний день большинство узлов и деталей машин производят из различных марок сталей. Рассмотрим этот материал более подробно.
Что такое сталь
Сталь – это сплав двух химических элементов: железа (Fe) и углерода (С), причем содержание последнего не должно превышать 2%. Если углерода больше, то этот сплав относится к чугунам.
Но сталь – это не только химически чистое соединение двух элементов, она содержит как вредные примеси, например серу и фосфор, так и специальные добавки, которые придают нужные свойства материалу – повышают прочность, улучшают обрабатываемость, пластичность и т. д.
Если в сплаве углерода менее 0,025% и содержится незначительное количество примесей, то его считают техническим железом. Этот материал отличается от сталей по всем показателям, он обладает высокими магнитными характеристиками, и его используют в качестве для изготовления электротехнических элементов. Чистого железа в природе не существует, получить его даже в лабораторных условиях очень сложно.
Несмотря на то что углерода в процентном отношении содержится совсем немного, он оказывает значительное влияние на механические и технические свойства материала. Увеличение этого вещества приводит к увеличению твердости, растет прочность, но при этом резко снижается пластичность. И, как следствие, меняются технологические характеристики: с ростом углерода снижаются литейные свойства, ухудшается обрабатываемость резанием. При этом низкоуглеродистые стали также плохо обрабатываются резанием.
Получение стали. Металловедение
Сталь – это самый распространенный сплав на планете. Получают ее промышленным способом из чугуна, из которого под влиянием высоких температур выжигают избыток углерода и другие примеси. Стали в основном получают двумя способами: плавление в мартеновских печах и плавление электропечах. Материал, изготовленный в электропечи, называется электросталь. Она получается более чистой по составу. Кроме того, существует множество специальных процессов для получения сплавов с особыми свойствами, например электродуговая плавка в вакууме или электронно-лучевая плавка.
Более подробно о сталях и других сплавах можно узнать при изучении такой науки, как металловедение. Она считается одним из разделов физики и охватывает не только сведения о марках стали и их составе, но и содержит сведения о структуре и свойстве материалов на атомарном и структурном уровне.
Студенты профильных ВУЗов проходят специальный курс «Промышленные стали», где подробно разбирают сплавы специального назначения: строительные, улучшаемые, цементируемые, для режущих и измерительных инструментов, магнитные, рессорно-пружинные, жаростойкие, стали для конструкций в холодном климате и т. д.
Все стали по качеству подразделяют на:
- сталь обыкновенного качества;
- качественная;
- сталь повышенного качества;
- высококачественная.
Качество стали напрямую зависит от процента содержания вредных примесей (состав) и соответствия заявленным механическим и технологическим характеристикам. В промышленности используются все виды, но по разным направлениям: стали обыкновенного качества – для неответственных деталей, стали повышенного качества и высококачественные – в конструкциях, к которым предъявляются особые требования.
Стали по ГОСТ: классификация
- ГОСТ 380-88. Углеродистая обыкновенного качества – Ст.1, Ст.2, Ст3пс и т. д. Цифры от 0 до 6 обозначают марку, с увеличением номера увеличивается содержание углерода. Буквы пс, кп; сп – индексы степени раскисления материала: полуспокойная, кипящая, спокойная соответственно.
- ГОСТ1050-74. Углеродистая качественная сталь – 05; 08; 10; 20пс; 08 кп. Цифры до 60 - это среднее содержание С в сотых долях процента, буквы пс, кп; сп – аналогично п.1.
- ГОСТ 5632-72. Высоколегированные стали и сплавы, коррозионностойкие, жаропрочные и жаростойкие – 30ХГСА, ГН2; 50Х; 20ХН3А. Первые цифры - это содержание углерода: 30 – 0,3%; 40 - 0,4%; 45 – 0,45%, буквы – соответствующий легирующий элемент (Х-хром; Г – марганец; Т – титан; А-азот и т. д.), цифра за буквой – процентное содержание легирующего элемента. Если цифры нет, то доля вещества составляет 1,5%, буква А в конце означает, что это высококачественная сталь. Это применимо и для инструментальных, и для легированных сталей.
- ГОСТ1435-74. Углеродистая инструментальная – У7, У8, У10А. Расшифровка: У7 – 0,7%С; У8 – 0,8%С; У – углеродистая; А – высококачественная.
- ГОСТ5950-73. Легированная инструментальная – 5ХГН; Х12; 8Х3 и т.д. Расшифровка марки аналогично п.3, но содержание С указано в десятых долях процента. Если углерода менее 0,1%, то цифры не указываются – ХВ4; ХГС; ХВГ и т. д
- ГОСТ801-78. Подшипниковая – ШХ4; ШХ15; ШХ15СГ. ШХ – подшипниковая, цифра – содержание хрома: ШХ4 – 0,4% хрома, ШХ15 – 1,5% хрома, другие буквы и цифры – содержание дополнительных легирующих элементов.
- ГОСТ 1414-75. Конструкционная повышенной и высокой обрабатываемости резанием – А12, А20, А30, А40Г. Расшифровка содержания углерода: А20 – 0,2%С, А12 – 0,12%С, А30- 0,3%С.
Сталь. Свойства: таблицы для самых распространенных марок с основными механическими и технологическими характеристиками
Марка стали | Механические свойства | Технологические свойства | ||||
σт, МПа | σв, МПа | δ, % | Обрабатываемость резанием | Свариваемость | Пластичность при холодной обработке давлением | |
40Х | 786 | 980 | 10 | В | У | У |
45Г | 372 | 569 | 15 | У | Н | Н |
25ХГТ | 1080 | 1470 | 10 | У | Н | У |
40ХС | 1080 | 1225 | 12 | У | Н | Н |
30ХМФА | 932 | 1030 | 13 | В | Н | У |
ШХ15 | 410 | 715 | 21 | У | Н | У |
12Х13 | 415 | 588 | 20 | У | Н | В |
А20 горячекатанная | 510 | 600 | 15 | В | - | - |
Н - низкая;
У- удовлетворительная;
В – высокая;
σт – физический предел текучести, МПа;
σв – предел прочности при растяжении, МПа;
δ – относительное удлинение, %.
www.syl.ru
Что такое сталь?
Что такое сталь от чего зависят ее свойства?
Как известно, сталь представляет собой сплав, в основном состоящий из железа и углерода. Благодаря присутствию последнего, в отличие от чистого железа, сталь приобретает более высокие прочностные характеристики, при этом материал теряет пластичность (ковкость).
Свойства стали, как правило, зависят от ее химического состава, прежде всего углерода, содержание которого может варьироваться в зависимости от сорта стали от 0,2 до 2,14%. С увеличением доли углерода сталь становится более прочной, но и более хрупкой. Сплав железа с углеродом в количестве свыше 2,14% уже является чугуном.
Хотя углерод является основным связующим (легирующим) материалом в стали, для этой цели также могут быть использованы некоторые другие элементы, такие как вольфрам, хром, никель, марганец, титан молибден и другие.
Различные типы и количества легирующих элементов использованы определения твердости, пластичности и прочности стали.
Легирующий элемент отвечает за поддержание структуры кристаллической решетки стали путем предотвращения перемещению атомов железа. Таким образом, он действует для стали в качестве затвердителя.
Плотность стали в зависимости от добавленных в нее компонентов варьируется в диапазоне от 7750 и 8050 кг/м3.
Еще одним способом изменения механических свойств стали является ее термическая обработка. Этот процесс влияет на пластичность, твердость, электрические и теплопроводные свойств стали.
Для чего используется сталь?
Существуют различные виды стали, такие как углеродистая сталь, мягкая сталь, нержавеющая сталь, оцинкованная сталь и другие, которые в основном используется для строительства. Здания, стадионы, железнодорожные пути, мосты и тому подобное.
Кроме того, сталь используется практически во всех отраслях промышленности, производстве транспортных средств, судов, самолетов и так далее.
Большинство ежедневно используемых нами предметов быта также изготовлено из стали, например посуда, бытовая техника. В наше время сталь используют также для изготовления мебели, она является неотъемлемой частью стиля Hi Tech.
Для чего нужны нержавеющие и оцинкованные стали?
Несмотря на все преимущества стали, такие как твердость, долговечность, тепло и электропроводность, от железа она унаследовала один основной недостаток – подверженность коррозии – ее способность окисляться.
Путем долгих исследований и испытаний человечество получило стали, способные успешно бороться с коррозией нержавеющую и оцинкованную сталь.
Нержавеющая сталь
Нержавеющая сталь в отличие от других стальных сплавов, практически не подвержена коррозии или ржавчине. При этом она имеет все основные свойства стали – прочность, износостойкость, пластичность.
По составу нержавеющая сталь отличается от углеродистой стали количеством присутствующего в ней хрома. Она содержит как минимум 10,5-11% хрома. Поэтому на поверхности нержавеющей стали, образуется слой оксида хрома, который является инертным. Это является основной причиной антикоррозионных свойств нержавеющей стали. Благодаря этому, нержавеющая сталь используется в случаях контакта поверхности металла с водой или агрессивными средами.
Оцинкованная сталь
Оцинкованная сталь это та же углеродистая сталь с нанесенным покрытием, предохраняющим металл от коррозии. Как можно догадаться в качестве покрытия оцинкованной стали используется материал с высокими антикоррозионными свойствами - цинк. Технологический процесс нанесения цинка на углеродистую сталь называется цинкованием или гальванизация. Существует два способа нанесения цинкового покрытия – погружение в расплавленный цинк и метод электролиза, выделение цинка на поверхности стали из солей цинка под воздействием электрического тока.
Более подробно подробную информацию читайте в статье «Различие между нержавеющей и оцинкованной сталью».
sdlc.ru
получение стали, процесс и способы. Технология получения стали
Стальные изделия даже на фоне активного распространения высокопрочных пластиков сохраняют свои позиции на рынке. Углеродистые сплавы с разными характеристиками используются в приборо- и автомобилестроении, строительстве и на производствах. Уникальное сочетание упругости и прочности делает материал выгодным с точки зрения длительной эксплуатации. Соответственно, изделия служат дольше и дешевле обходятся в обслуживании. Но и это не все достоинства, которыми обладает сталь. Получение стали с применением современных технологий позволяет наделять структуру металла и дополнительными свойствами.
Общие сведения о технологиях производства
Главная задача технолога заключается в обеспечении процесса, при котором в заготовке уменьшается содержание углерода и всевозможных примесей, например серы и фосфора. Основой для заготовки выступает чугун. Стоит отметить, что печи для изготовления чугуна появились еще в средних веках, в то время как первое получение стали было реализовано только в 1885 г., и по сей день методы производства сплава развиваются и улучшаются. Различия в подходах к процессу преимущественно обусловлены способом окисления углерода.
В качестве исходного материала используется литейный чугун. Он может быть применен в твердом или расплавленном виде. Также могут применяться железосодержащие изделия, получение которых осуществлялось путем прямого восстановления. Практически все способы получения стали в том или ином виде также предусматривают процесс рафинирования от примесей. Например, конвертерная технология обеспечивает их выдувание кислородом.
Конвертерный метод
При таком способе в качестве основы может применяться расплавленный чугун, а также примеси и отходы в виде руды, металлического лома и флюса. Сжатый воздух подается через технологические отверстия на подготовленную основу, способствуя выполнению химических реакций. Также в процессе участвует тепловое воздействие, при котором происходит окисление кислорода и примесей. Особое значение имеют и характеристики печного сооружения, в котором обрабатывается сталь. Получение стали может происходить в агрегатах с разной футеровкой – наиболее распространены способы защиты конструкций огнеупорным кирпичом и доломитовой массой. По типу футеровки конвертерный метод подразделяется также на два других способа: томасовский и бессемеровский.
Томасовский способ
Особенностью данного метода является тщательная переработка чугуна, содержащего до 2 % фосфорных примесей. Что касается техники футеровки, то ее реализуют с применением оксидов кальция и магния. Благодаря этому решению шлакообразующие элементы наделяются избыточным количеством оксидов. Процесс фосфорного горения выступает одним из ключевых источников тепловой энергии в данном случае. К слову, сгорание 1 % фосфорного наполнения повышает температуру печи на 150 °C. Томасовские сплавы отличаются малым содержанием углерода и чаще всего применяются в качестве технического железа. В дальнейшем из него изготавливают проволоку, кровельное железо и т. п. Кроме того, получение стали (чугунов) может применяться для выработки фосфористого шлака с целью дальнейшего использования в качестве удобрения на почвах с повышенной кислотностью.
Бессемеровский способ
Этот способ предполагает переработку основ, в которых содержится небольшое количество серы и фосфора. Но при этом отмечается и высокое содержание кремния – порядка 2 %. В процессе продувания в первую очередь происходит окисление кремния, что способствует интенсивному выделению тепла. В итоге температура в печи повышается до 1600 °C. Окисление железа происходит также интенсивно по мере сгорания углерода и кремния. При бессемеровском способе процесс получения стали предусматривает полный переход фосфора в сталь. Все реакции в печи идут быстро – в среднем 15 мин. Связано это с тем, что кислород, выдуваемый через чугунную основу, вступает в реакции с соответствующими веществами по всему объему. Готовая же сталь может содержать высокую концентрацию монооксида железа в растворенном виде. Данная особенность относится к минусам процесса, так как общее качество металла понижается. По этой причине технологи рекомендуют перед разливкой раскисливать сплавы при помощи специальных компонентов в виде ферромарганца, ферросилиция или алюминия.
Получение в мартеновских печах
Если в случае с конвертерным способом изготовления металла предусматривается обеспечение выжига воздушным кислородом, то мартеновский способ требует включения в технологический процесс железных руд и ржавого лома. Из этих материалов образуется кислород оксида железа, который также способствует выгоранию углерода. Сама же печь включает в основу конструкции плавильную ванну, которая закрывается жаропрочной кирпичной стенкой. Также предусматривается несколько камер регенераторов, обеспечивающих предварительный прогрев воздушной массы и газа. Регенерирующие блоки оснащаются специальными насадками, выполненными из огнестойкого кирпича.
Как и конвертеры, мартеновские плавильники функционируют периодически. По мере закладки новых партий шихты, то есть чугунной основы, поэтапно производится и сталь. Получение стали происходит медленно, так как переработка чугуна занимает около 7 ч. Но зато мартены позволяют регулировать химические свойства сплава путем внесения железных добавок в разных пропорциях – для этого используются руда и лом. На завершающей стадии формирования металла работа печи останавливается, шлак сливают, после чего добавляется раскислитель. Кстати, в такой печи можно получать и легированные стали.
Электротермический способ
На сегодняшний день электротермическое получение сталей считается наиболее эффективным. Так, по сравнению с мартеновскими печами и конвертером данная методика обеспечивает возможность более точного контроля качества стали – в том числе за счет регуляции химического состава. Отдельного внимания заслуживает и взаимодействие печных камер с воздушной средой. Электротермическая технология получения стали предусматривает минимальный доступ к воздуху, обуславливая уже другие преимущества. Например, это позволяет минимизировать скопления монооксида железа и посторонних частиц в сплаве, а также обеспечивать более эффективное выгорание фосфора и серы.
Высокий температурный режим на уровне 1650 °C дает возможность выполнять плавку проблемных шлаков, которые требуют термического воздействия на повышенных мощностях. Также в электропечах можно осуществлять легирование стали за счет тугоплавких металлов, среди которых вольфрам и молибден. Однако есть и серьезный недостаток у данного метода получения сталей. Используемые печи требуют больших объемов энергии, что делает этот процесс самым дорогим.
Зависимость свойств металла от элементной базы
Эксплуатационные качества стали определяются набором химических элементов, которыми был наделен сплав в ходе изготовления. Одним из ключевых компонентов, благодаря которым данный металл обретает свои основные свойства в виде твердости и прочности, является углерод. Чем он выше, тем надежнее сталь. Марганец с кремнием особого влияния на качества материала не оказывают, но их использование необходимо в изготовлении некоторых марок стали для выполнения процесса раскисления. Негативное же воздействие на формирование изделия оказывают сера и фосфор. В зависимости от того, по какой технике выполнялось получение, состав стали может иметь разные концентрации данных элементов. В любом случае сера повышает ломкость металла, а также уменьшает свойства прочности и пластичности. Фосфор, в свою очередь, наделяет сталь хладноломкостью, которая в процессе эксплуатации может быть выражена хрупкостью.
Техники обработки сталей
Далеко не всегда процесс окончательного формирования структуры металла завершается после основного получения. В дальнейшем, с целью совершенствования характеристик изделия, могут применяться средства дополнительной обработки. К таким можно отнести деформационные методы в виде ковки, штамповки и вальцевания. Это помогает уже на этапе производства сформировать комплекс необходимых технических свойств, которыми будет обладать готовая сталь. Получение стали на выходе дает пластичную структуру, поэтому и технологии первичной переработки достаточно разнообразны. Так, помимо деформирования, могут применяться методы закалки, отжига и нормализации.
Заключение
Сталь ассоциируется с надежностью и долговечностью. В случае с качественными изделиями этого вида такие характеристики оправданы. Например, отдельные марки обеспечивают довольно высокие качества прочности и упругости. В зависимости от того, по какой технологии выполнялось получение, применение стали может быть ориентировано на поддержание твердости, способность выдерживать динамические нагрузки и т. д. Наиболее выгодный с точки зрения технико-эксплуатационных свойств металл позволяет получать электротермический способ. Но в то же время он является и самым дорогостоящим, поэтому к данной методике прибегают только в особых случаях - для создания спецсталей.
fb.ru
Где применяется нержавеющая сталь?
Благодаря своим антикоррозийным свойствам нержавеющая сталь имеет достаточно широкую сферу применения.
Наиболее знакомое всем использование – бытовое. Посмотрите на свою квартиру многое в ней сделано из нержавеющей стали – столовые приборы, посуда, кухонные мойки, декоративные элементы мебели и даже бритвенные лезвия. Или, например бытовая техника – внутренняя часть микроволновой печи и барабан стиральной машины тоже сделаны с применением нержавеющей стали.
Дверная и оконная фурнитура чаще всего тоже производится из нержавеющей стали. Входим в подъезд – нержавеющая кабина лифта. Далее выходим на улицу. И что мы видим? Кровля и фасады некоторых зданий сделаны из нержавейки, несущие конструкции, опоры осветительных уличных столбов из нержавеющей стали, автобусные остановки, уличная мебель тоже из нержавейки, перила в супермаркете также делаются с использованием нержавеющей стали.
Далее транспорт. Многие узлы и агрегаты автомобилей, автобусов и других средств транспорта изготовлены с применением нержавеющей стали: отделка салона выхлопные системы, трубы, решетки автомобиля, топливные баки и так далее. Специализированные автоцистерны, например, для перевозки молока, сделаны с применением нержавеющей стали. Но все это мелочи, пожалуй, самое широкое применение нержавеющая сталь нашла в промышленности.
Химическая и фармацевтическая промышленности, работающие с агрессивными средами, не могут обойтись без специальных нержавеющих сталей. Здесь используются стали из нержавейки с очень высокой коррозионной стойкостью не только к воде, но и к различным химическим растворам: кислотам, щелочам и другим. В частности нержавеющую сталь применяют для изготовления емкостей, работающих под высоким давлением, технологических трубопроводов, производственного и измерительного оборудования и инструмента.
Пищевая промышленность, ресторанный бизнес, производство алкогольной продукции и пивоварение применяют нержавеющую сталь в аналогичных химических целях с одной лишь разницей – здесь требования к антикоррозионным свойствам нержавейки еще выше, поскольку вопрос касается человеческого здоровья. Кстати, о здоровье, медицина потребляет не так уж много нержавейки как промышленные производства, но, пожалуй, гораздо чаще.
Многие медицинские инструменты приборы изготовлены из нержавейки (к примеру, скальпели и магнитно-резонансные томографы), медицинская мебель, операционные столы и осветительные приборы тоже производятся с применением нержавеющей стали. Благодаря развитию медицины некоторые люди носят изделия из нержавейки внутри себя. Да-да, именно так, нержавеющую сталь применяют для изготовления имплантатов – заменителей поврежденных частей человеческого тела.
Нефтегазовая промышленность – лидер по применению нержавеющих труб, нержавеющая сталь используется при производстве морских буровых платформ, да и на суше добыча углеводородов не обходится без применения нержавеющей стали.
Станкостроение, судостроение, авиационная промышленность и космонавтика, энергетика, аграрное производство и перерабатывающая промышленность, ну и разумеется металлургия – вот неполный перечень отраслей промышленности в которых применяется нержавеющая сталь в наше время.
sdlc.ru
Области применения нержавеющей стали
Нержавеющие металлы используют в большинстве сфер жизнедеятельности человека. Наиболее широко они применяются:
- В области строительства и архитектуры
- В пищевой промышленности
- При производстве бытовых приборов
- В нефтехимической и химической промышленности
- В целлюлозно-бумажном производстве
- В электроэнергетике
- В охране окружающей среды
- В транспортном машиностроении
- Строительство и архитектура
Нержавеющий металлопрокат весьма практичен, при этом он остается благородным и эстетичным материалом. Благодаря разнообразию видов поверхности и марок, данная сталь в состоянии удовлетворять разнообразные потребности, появляющиеся в ходе строительных либо отделочных работ.
Чаще всего при строительстве нержавеющий металл используется в качестве материала для противопожарных дверей, перил, дверных и оконных проемов, из него изготавливают лифты и бассейны. Также он является хорошим декоративным элементом при оборудовании ресторанов, дискотек, офисов, пабов и станций метро. Из стали все чаще производят мебель для магазинов и офисных помещений. Комбинируя нержавеющий металлопрокат со стеклом, камнем либо деревом, получают элегантные и весьма красивые изделия.
Пищевая промышленность
На сегодняшний день нержавеющий металл наравне со стеклом и рядом других синтетических материалов является практически незаменимой составляющей для производителей оборудования для хранения, транспортировки и обработки пищевых продуктов, так как к этим продуктам предъявляются высокие гигиенические, эстетические и токсикологические требования. Гигиена в пищевой промышленности имеет ключевое значение.
Бытовые приборы
С нержавеющей сталью каждый из нас впервые сталкивается именно дома. Нержавеющий металлопрокат является идеальным материалом при производстве кухонной посуды. С повышением уровня жизни использование стали в быту будет только расти.
Химическая и нефтехимическая промышленности
Большинство емкостей, баков, реакторов, труб и другого оборудования для химической промышленности изготавливается из аустенитного нержавеющего металла. Минимально-допустимой маркой, в данном случае является AISI316L, обычно используют сталь, содержащую до 6% молибдена. Выбор марки нержавеющего металлопроката — это трудная задача, требующая глубоких знаний предмета.
Целлюлозно-бумажное производство
Значительная часть оборудования используемого при производстве бумажно — целлюлозной продукции изготовлена из нержавеющего металла. В данной сфере используется марка AISI316, наравне со сталями, содержащими от 3 до 6% молибдена.
Электроэнергетика
В современном мире электроэнергия производится за счет сжигания нефти, угля либо газа. Это также подразумевает использование нержавеющей стали. Нержавеющий металлопрокат нужен везде, начиная от предприятий, добывающих нефть или газ, и заканчивая мощными энергетическими комплексами.
Охрана окружающей среды
Современный человек старается охранять окружающую среду. Устаревшие электростанции и заводы переоборудуют либо закрывают. Новые заводы строят при учете требований по охране окружающей среды. Расходным материалом в данной сфере являются нержавеющие металлы.
Транспортное машиностроение
Необходимость перевозки различных грузов и материалов с каждым годом возрастает. Чтобы обеспечить соответствующую безопасность грузам во время их транспортировки, необходимы надежные контейнеры.
Сейчас контейнеры производят из нержавеющего металлопроката, они пригодны для транспортировки как продуктов питания, так и прочих грузов. Для производства используют стали AISI316L.
В автомобилестроении нержавеющий металл применяют при производстве выхлопных труб и катализаторов.
euroinox.ru
