Виды и свойства сталей

Виды и свойства сталей.

Стали разделяют на виды и маркируют условными обозначениями, в которых отражается состав и  назначение стали, механические и химические свойства, способы изготовления и  раскисления.

Маркировка сталей. Для  маркировки стали каждому легирующему элементу присвоена определенная буква: кремний-С; марганец- Г, хром – Х, никель - Н, молибден – М, вольфрам – В, алюминий – Ю, медь – Д, кобальт – К.  Первые цифры марки обозначают среднее содержание углерода; затем буквой указан легирующий элемент и последующими цифрами – его среднее содержание, например сталь марки 3Х13 содержит 0,3%  углерода и 13% хрома

Углеродистые стали. Сталь углеродистая обыкновенного качества – сплав железа с углеродом. В ее составе присутствуют в небольшом количестве примеси: кремний, марганец, фосфор и сера, каждая из которых оказывает определенное влияние на механические свойства стали. В этих сталях содержится 0,06-0,62% углерода. Наиболее широко используют сталь марки Ст 3, она идет на изготовление металлических конструкций, опор линий электропередач, резервуаров и трубопроводов, арматуры железобетона.

Легированные стали. Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увеличивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость; медь повышает стойкость стали к атмосферной коррозии; никель улучшает вязкость без снижения прочности. Их применяют для сварных и клепаных конструкций промышленных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефтерезервуаров и труб.

Свойства сталей. 

1. Температура плавления – температура, при которой сталь из твердого состояния переходит в жидкое. Температура плавления железа 1535⁰С, но при введении в его состав углерода или других элементов она изменяется.
2. Коэффициент температурного расширения – показатель относительного удлинения стального образца при повышении температуры на 1⁰ равен (11-11,9) 10^-6оС.
3. Твердость – способность стали сопротивляться вдавливанию в нее других более твердых тел.
4. Ударная вязкость – свойство стали противостоять динамическим (ударным) нагрузкам.
5. Коррозийная стойкость – способность сталей сопротивляться разрушающему действию окружающей среды.
6. Технологические свойства показывают способность сталей к обработке давлением, резание, литьем, сваркой и тд.

Термическая обработка  улучшает физико-механические свойства стали. Различают следующие виды термической обработки стали:

1. Закалка заключается в нагреве стали до 800-900⁰С и быстром охлаждении ее в воде или масле. Закалка увеличивает прочность  и твердость стали, но снижает ударную вязкость.
2. Отпуск закаленной стали – медленный ее нагрев до 200-350⁰С, выдержка при этой температуре с последующим медленным охлаждением на воздухе. При отпуске стали снижается твердость, но повышается вязкость.
3. Отжиг – нагрев стали до определенной температуры, выдержка  при этой температуре и охлаждение в печи. Отжигают сталь для снижения твердости и повышения ее вязкости.
4. Нормализация стали- разновидность отжига, состоящая из нагрева ее до температуры  ниже температуры закалки, выдержке при этой температуре и охлаждения на воздухе. Нормализация повышает прочность, твердость и ударную вязкость стали.

Изделия из сталей.

Изготовление  стальных изделий. Существуют следующие способы обработки стальных слитков давлением:

1. Прокатка – наиболее распространенный способ изготовления профилированных стальных изделий. При прокатке стальной слиток пропускают между вращающимися валками прокатного стана, в результате чего заготовка обжимается, вытягивается и в зависимости от профиля прокатных валков приобретает заданную форму. Прокатывают сталь в холодном состоянии.
2. При волочении заготовка последовательно протягивается через отверстия размером меньше сечения заготовки, вследствие чего заготовка обжимается и вытягивается. Волочение стали производят в холодном состоянии, при этом получают изделия точных профилей с чистой и гладкой поверхностью. Этим способом изготовляют проволоку, трубы малого диаметра, прутки круглого, квадратного и шестиугольного сечения.
3. Ковка – обработка раскаленной стали повторяющимися ударами молота для придания заготовке заданной формы.
4. Штамповка – разновидность ковки, при которой сталь, растягиваясь под ударами молота заполняет форму штампа. Она может быть горячей  и холодной. Получают изделия очень точных размеров.
5. Прессование представляет собой процесс выдавливания находящейся в контейнере стали через выходное отверстие матрицы.  Исходным материалом для прессования служит литье или прокатные заготовки. Получают профили различного сечения.
6. Холодное профилирование- процесс деформирования  листовой или круглой стали на прокатных станах.

Виды стальных изделий.

1. Прокатная угловая сталь выпускают в виде равнобоких и неравнобоких уголков, швеллеров и двутавров.
2. Профильная сталь – применяют для изготовления при помощи сварки или клепки разнообразных стальных строительных конструкций.
3. Прокатная сталь квадратного сечения
4. Стальные трубы цельнотянутые и сварные используют для газопроводов, нефтепроводов, водоснабжения, отопления и тд.
5. Мелкие стальные изделия в виде болтов, гаек, шайб, заклепок.
6. Стальная арматура является важнейшей составной частью железобетона.
7. Стержневая арматура выпускается горячекатаной обычной, упрочненной вытяжкой в холодном состоянии и термически упрочненной.
8. Проволочная арматура. Ее разделяют на арматурную проволоку и арматурные проволочные изделия.