Металлургия » Черная Металлургия » Сталь - это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами.

Сталь - это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами.

 (голосов: 2)
Сталь - это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами.Сталь - это сплав железа с углеродом и другими химическими элементами. В этом сплаве железо является основой (растворителем), а другие элементы - примесями, растворенными в железе. Примеси могут оказывать на свойства стали как положительное, так и отрицательное влияние, поэтому их делят на полезные и вредные. Полезные примеси в основном влияют на свойства кристаллов (зерен), а вредные примеси ухудшают межкристаллические (межзеренные) связи. В сталях большинства марок главной полезной примесью является углерод. Такие стали называют угле родистыми. Содержание углерода в углеродистых сталях чаще всего составляет 0,05-0,50%, но может достигать >1% (теоретически до 2,14%). В углеродистых сталях в качестве полезной примеси также могут содержаться марганец (0,3-0,6%) и кремний (0,15-0,3%). Содержание вредных примесей, которыми обычно являются сера, фосфор, кислород и азот, ограничивают сотыми и тысячными долями процента.
Изменяя содержание углерода в железоуглеродистом сплаве и подвергая его различным видам термической обработки, можно получать стали с различными механическими свойствами. Самой высокопрочной сталью сов = 3,5н-4 ГПа является высокоуглеродистая (нелегированная) сталь. Однако углеродистые стали обладают и существенными недостатками: высокой критической скоростью закалки (наименьшей скоростью охлаждения, при которой образуется мартенсит); плохой прокаливаемостью (глубина проникновения закалки от охлаждаемой поверхности к центру), плохой антикоррозионной стойкостью и т. д.
Введение в сталь в определенных количествах элементов, называемых легирующими, позволяет устранить указанные недостатки углеродистой стали, улучшить ее механические свойства, а также получить те или иные особые физико-химические свойства, которыми углеродистая сталь не обладает. Такую сталь называют легированной. Влияние легирующих элементов на свойства стали разнообразно, поэтому, добавляя их в определенных количествах и сочетаниях, можно получать стали с различными свойствами: высокой прочностью и вязкостью при обычных и высоких температурах, хорошей стойкостью против действия агрессивных сред, особыми электротехническими и др. Положительное влияние углерода и легирующих элементов на свойства стали наиболее полно проявляется лишь после соответствующей термической обработки, обеспечивающей получение требуемой структуры.
Физико-механические свойства стали, определяющие ее качество, т. е. степень пригодности для использования по назначению или способность удовлетворять требования потребителей, можно разделить на две группы. К первой группе относятся свойства, определяющие технологичность стали, т. е. способность ее подвергаться той или иной обработке (давлением, резанием, термомеханической и т. д.) при получении готовых изделий. Ко второй группе относятся свойства, определяющие способность стали обеспечить надежную и долговечную службу в готовых изделиях. Поскольку сталь по своей природе обладает высокой технологичностью, то чаще всего требования повышения качества связаны с необходимостью улучшения ее способности надежно и долго служить в готовых изделиях, а эта способность обычно определяется механическими свойствами стали (прочностью, износостойкостью и т. д.), гораздо реже - электротехническими свойствами, жаро-, окалино- и коррозионностойкостью, кислотоупорностью и т. п.
В некоторых случаях необходимо улучшение свойств, определяющих технологичность стали. Например, важнейшее требование к стали, применяемой для изготовления кузовов и других деталей автомобилей, - это ее штампуемость, т. е. технологичность.
Нередки случаи, когда сталь должна обладать одновременно и хорошими механическими (служебными) свойствами, и хорошей технологичностью. К таким сталям относится, например, подшипниковая. Условия службы подшипников очень сложны. Подшипники должны иметь хорошие механические свойства - высокую прочность, упругость, износостойкость. Но при изготовлении подшипников сталь подвергается сложной и дорогостоящей обработке (в первую очередь механической), поэтому обрабатываемость (технологичность) стали также имеет большое значение.
Деление химических элементов, являющихся примесями стали, на полезные и вредные в некоторой степени носит условный характер. Так, углерод большинства марок стали - полезная примесь, а в электротехнической, коррозионностойкой сталях - вредная примесь. Хром, никель и некоторые другие элементы улучшают свойства многих легированных сталей, но для некоторых сталей они являются вредными примесями. Сера, фосфор и азот, являющиеся для большинства сталей вредными примесями, в некоторых случаях применяются в качестве легирующих элементов.
Современный уровень развития сталеплавильных технологий и техники позволяет очищать металл от вредных примесей до безопасных остаточных содержаний их в нем и вводить в металл любые полезные примеси в требуемых количествах, обеспечивая тем самым получение стали практически с любыми заданными свойствами. Это способствует сохранению за сталью роли основного конструкционного материала.
Не является преувеличением давно сложившееся мнение о том, что начало развития современной цивилизации, по существу, совпадает с началом железного века, т.е. с применения человеком железных (по современной терминологии, стальных) орудий труда, что сейчас наша цивилизация держится и в будущем будет держаться на стали.
В отношении прошлого и настоящего справедливость такого утверждения несомненна, поскольку с помощью каменных и бронзовых орудий труда человек смог добиться очень небольшого прогресса, а сейчас вся могучая производственная и разнообразная бытовая техника, ответственные здания и сооружения, транспортные средства и многое другое, составляющие материальную базу современной цивилизации, состоят в основном из стали. Это еще в большей степени относится к военной технике.
В будущем роль стали как наиболее важного конструкционного материала тоже сохранится, ибо нет ей достойного конкурента. Так, алюминий хотя и содержится в земной коре больше, чем железо, но весьма существенно уступает железу по сложности и дороговизне извлечения из природного сырья, прочности при обычных и особенно повышенных температурах. Титан и сплавы на его основе имеют служебные свойства лучшие, чем железо и сталь, но содержание титана в земной коре крайне мало и извлечение его из природного сырья весьма сложно и дорого. Поэтому титан и его сплавы ввиду их чрезмерной дороговизны и дефицитности применяют в ограниченных количествах, т.е. в качестве дополнения к стали. Аналогичную роль играют многие другие материалы: сплавы цветных металлов (Mg, Al, Ni, Си и др.), конструкционные пластмассы, металлокерамика, разного рода композиционные материалы и т.д. Роль этих материалов тоже важна, поскольку в ряде случаев их замена сталью не представляется возможной.
В истории металлургии длительное время, когда объемы производства металлов были небольшими, потребление их не ограничивало выплавку, т.е. то, что производилось, находило потребление. Однако с расширением производства до огромных размеров объемы выпуска металлопродукции начали зависеть от потребления. Это особенно характерно для производства стали в мире в XX в.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики