Сталь химический элемент: Структура стали. Химические, механические и физические свойства.

alexxlab | 15.02.1972 | 0 | Разное

Содержание

Структура стали. Химические, механические и физические свойства.

“Железо не только основа всего мира, самый главный металл окружающей нас природы,

оно основа культуры и промышленности, оно орудие войны и мирного труда”.

А.Е.Ферсман

Все знаю, что сталь является важнейшим инструментальным и конструкционным материалом для всех отраслей промышленности.

Металлургическая промышленность Украины насчитывает более 50 металлургических заводов и является стратегически важной для страны. В Украине производится широкий ассортимент металлопроката, таких, как: арматура, круги, квадрат, катанка, проволока, полоса, уголок, балка, швеллер, листы, трубы и метизы.

Сталь

Рассматривая данный вопрос, начнем с химического состава.

Сталь – это соединение железо (Fe) + углерод (С) + другие элементы растворенные в железе.

Железо в чистом виде имеет очень низкую прочность, а углерод ее повышает.

Углерод улучшает и некоторые другие показатели:

твердость,
упругость,
устойчивость к износу,
выносливость.

Содержание “Fe” в стали должно быть – не менее 45%, “С”- не более 2,14% – теоретически, однако на практике % концентрации углерода имеет следующий диапазон значений:

Низкоуглеродистые стали – 0,1-0,13 %
Углеродистые стали 0,14-0,5%
Высокоуглеродистые – от 0,6%

Чем выше процент содержания углерода в стали , тем выше ее прочность и меньше пластичность. УГЛЕРОД – является неметаллическим элементом. Его плотность равна 2,22 г/см3, а плавится при t -3500 °С. В природе он присутствует 2х полиморфных модификаций – графит (стабильная модификация) и алмаз (метастабильная модификация), а в сплаве с железом:

в свободном – графит (в серых чугунах),
в связанном – твердое состояние -цементит.

Углерод в соединении с железом находится в состоянии

цементита, т.е в химической связи с железом (Fe3C). Структура цементита может быть очень разной, а зависит она от процесса образования, содержания углерода и методов термообработок.

Углерод в свободном состоянии присутствует в сером чугуне (СЧ), в виде графита. Серый чугун имеет пористую металлическую структуру и является весьма хрупким; на нем легко появляются трещины (особенно в процессе сварки).

Химический состав углеродистых сталей обыкновенного качества (ГОСТ 380-71)

Система железо- углерод

Структура стали изучается по диаграмме состояния системы железо- углерод. Она характеризует структурные превращения стали и выражает зависимость структурного состояния от температурных режимов и химического состава.

Диаграмма состояния системы железо- углерод

Диаграмма состояния содержит критические точи, которые очень важны теоретически и практически для процессов термообработки стали и их анализа. С помощью диаграммы Fe-C – можно определить вид термообработки, температурный интервал изменения структуры и прогнозировать микроструктуру.

Структуры стали

Сплавы железа с углеродом при различных температурах и различном содержании «С» имеют различную структуру, а соответственно и физические и химические свойства. Одним из таких состояний и является описанный выше цементит. А теперь о них:

Аустенит – твердая структура углерода в гамма-железе – содержит “С” до 1,7% (t > 723° С). При снижении температуры аустенит распадается на феррит и цементит и возникает пластинчатая структура – перлит.

Феррит – твердый раствор “C” в α-железа- при t> 723-768° С , концентрация “С” составляет – 0,02%, а при t 20°С около 0,006% “С”. Он очень пластичен, не тверд и имеет низкие магнитные свойства.

Цементит – карбид железа Fe3C. Концентрация «С» 6,63% . Цементит является хрупким , а его твердость – НВ760-800.

Перлит – механическая смесь феррита и цементита, образуемая при постепенном охлаждении в процессе распада аустенита. Исходя из размера частиц цементита перлит имеет различные механические свойства. Содержание «С» -0,8%.

Ледебурит (структура чугуна) – смесь образующаяся из кристаллизация жидкого сплава цементита и аустенита. Ледебурит очень твердый, но хрупкий. Концентрация “С”-4,3%

Свойства стали

Конечно, не только углерод влияет на свойства стали. Состав дополнительных элементов и их количество придают стали определенные свойства. Примеси бывают полезными и вредными. Хорошие примеси влияют исключительно на сами кристаллы, а вредные негативно воздействуют на связь кристаллов между собой. К хорошим примесям относят : марганец (Mn), кремний (Si). К плохим: фосфор (Р), серу (S), азот, кислород и другие.

Физические и механические свойства стали

Основными физическими свойствами стали являются:

теплоемкость;
теплопроводность;

модуль упругости.
Понятие модуля упругости стали (Е) заключается в соотношении твердого вещества упруго деформироваться при воздействии силы. Данная характеристика на прямую зависит от напряжения, а точнее, является производной соотношения напряжения к упругой деформации.
модуль сдвига (упругость при сдвиге) (G )– величина измеряемая в Паскалях (Па), определяющая упругие свойства тела или материала и их способность сопротивляться сдвигающим деформациям. Он применяется для расчета на сдвиг, срез, кручение.
коэффициент линейного и коэффициент объемного расширения при изменении температуры – это величина показывающая относительное изменение линейных размеров или объема материала или тела при увеличении температуры при неизменном давлении.

Основными механическими свойствами стали являются:

прочность
твердость
пластичность
упругость
выносливость
вязкость

Показатели механических свойств углеродистых сталей обыкновенного качества ( ГОСТ 380-71)

Основными химическими свойствами стали являются:

степень окисления
устойчивость к коррозии
жаростойкость
жаропрочность

Качество стали определяется различными показателями всех ее свойств и структуры. Учитываются и свойства и изделий из этой стали.

По качеству стали разделяют на:

обыкновенного качества,
качественная сталь,
высококачественная сталь.

В данной статье мы рассматриваем только структуру стали и связанные с ней понятия. Качество стали, состав дополнительных примесей и их свойства будут рассмотрены в следующей публикации.

Опубликовано: 24.12.2015

Условные обозначения химических элементов в марках сталей и их плотность.

Справочная информация

Условные обозначения основных элементов в марках металлов и сплавов и их плотность.

Элемент	Символ	Черные Металлы	Цветные Металлы	Плотность,
Элемент	Символ	Черные Металлы	Цветные Металлы	г/куб.см
Азот	N	A	–	1,25
Алюминий	Al	Ю	A	2,69808
Барий	Ba	–	Бр	3,61
Бериллий	Be	Л	–	1,86
Бор	В	Р	–	2,33
Ванадий	V	Ф	Вам	6,12
Висмут	Bi	Ви	Ви	9,79
Вольфрам	W	В	–	19,27
Гадолиний	Gg	–	Гм	7,886
Галлий	Ga	Гл	Гл	5,91
Гафний	Hf	–	Гф	13,36
Германий	Ge	–	Г	19,3
Гольмий	Но	–	ГОМ	8,799
Диспрозий	Dy	–	ДИМ	8,559
Европий	Eu	–	Eu	5,24
Железо	Fe	–	Ж	7,87
Золото	Au	–	Зл	19,32
Индий	In	–	Ин	7,3
Иридий	lr	и	И	22,4
Иттербий	Yb	–	ИТМ	6,959
Иттрий	Y	–	ИМ	4,472
Кадмий	Cd	Кд	Кд	8,642
Кобальт	Co	К	К	8,85
Кремний	Si	С	Кр	2,3263
Лантан	La	–	Ла	6,162
Литий	Li	–	Лэ	0,534
Лютеций	Lu	–	Люм	–
Магний	Mg	Ш	Мг	1,741
Марганец	Mn	Г	Мц(Мр)	7,43
Медь	Cu	Д	М	8,96
Молибден	Mo	М	–	10,22
Неодим	Nd	–	Нм	7,007
Никель	Ni	Н	Н	8,91
Ниобий	Nb	Б	Нп	8,55
Олово	Sn	–	О	7,29
Осмий	Os	–	Ос	22,48
Палладий	Pd	–	Пд	12,1
Платина	Pt	–	Пл	21
Празеодим	Pr	–	Пр	6,769
Рений	Re	–	Ре	21,04
Родий	Rh	–	Рд	12,5
Ртуть	Hg	–	Р	13,5
Рутений	Ru	–	Ру	12,3
Самарий	Sm	–	Сам	7,53
Свинец	Pb	–	С	11,337
Селен	Se	Е	СТ	4,7924
Серебро	Ag	–	Ср	10,5
Скандий	Sc	–	Скм	2,99
Сурьма	Sb	–	Су	6,69
Таллий	Tl	–	Тл	11,85
Тантал	Та	–	ТТ	16,6
Теллур	Те	–	Т	6,25
Тербий	Tb	–	Том	8,253
Титан	Ti	Т	ТПД	4,505
Тулий	Tu	–	ТУМ	9,318
Углерод	С	У	–	2,2
Фосфор	P	П	Ф	1,83
Хром	Cr	Х	Х(Хр)	7,2
Церий	Ce	–	Се	6,768
Цинк	Zn	–	Ц	7,13
Цирконий	Zr	Ц	ЦЭВ	6,5
Эрбий	Er	–	ЭРМ	9,062

Лазерная резка черной стали | Rival-Laser

Один из продуктов металлургической отрасли — это углеродистый металл и сплавы, при изготовлении которых за основу берется черная сталь. Такая продукция — это основной материал промышленности. Углеродистая сталь применяется в различных сферах, потому что производится в разном виде.

Мы используем лазерный резак для раскроя листовой стали. Вы можете выгодно воспользоваться самым технологичным и передовым методом обработки углеродистого сплава.

Что представляет собой углеродистая сталь

Черный металл — это другое название углеродистой стали. Она изготавливается на металлургических предприятиях. Для ее получения осуществляется сложный производственный цикл. В результате создается низколегированный материал, доля железа в котором составляет 99,5%. Предприятия изготавливают два вида углеродистой стали:

Продукция, соответствующая ГОСТ 380-71 и имеющая обычное исполнение. Из нее создаются детали и конструктивные элементы при помощи сварки.
Материал с улучшенными характеристиками и свойствами, представляющий собой высококачественную продукцию.

Металлургические комбинаты выпускают горячекатаный и холоднокатаный черновой металл. Первый тип продукции — это листовой материал небольшой толщины, применяющийся при создании штампованной продукции. Горячекатаная сталь — продукт в виде толстых листов, применяющихся при создании отдельных машинных деталей.

Углеродистая сталь является основой для производства следующих сплавов:

конструкционный материал;
обычный сплав;
инструментальная продукция.

В быту, промышленности, машиностроение, строительстве применяется больше 2000 видов материалов из черного металла.

Из чего состоит углеродистая сталь

Количество углерода в сплаве может быть различным. Этот элемент совместно с добавками влияет на свойства выпускаемой продукции. В зависимости от его количества существуют следующие виды сплавов:

низкоуглеродистый, содержание углерода в котором меньше 0,25%;
среднеуглеродистый, от 0,33 до 0,55%;
высокоуглеродистый, от 0,6 до 2%.

Химический элемент добавляется небольшими дозами, чтобы сталь приобрела требуемые свойства. Увеличение количества углерода в сплаве позволяет менять структуру металла. Если его меньше 0,8%, тогда сталь характеризуется ферритной или перлитной структурой. Когда химического элемента больше 0,8%, получается сплав с цементной структурой.

Литер «У» с цифрами в маркировке черной стали обозначает количество углерода в его составе. Наличие других обозначений позволяет понять, сколько в сплаве присутствует иных элементов, к которым относится сера и фосфор.

Качество лазерной резки в зависимости от количества углерода и примесей в материале

Количество углерода в сплаве напрямую влияет на качество лазерной резки. В металле он присутствует в виде химического элемента (цементит) или раствора с твердой структурой (феррит).

С увеличением количества углерода повышается твердость и плотность сплава. Поэтому стойкость перед ударами и пластичность стали снижается. Эти свойства так же, как и присутствие в сплаве других примесей, тоже влияют на качество резки.

Особенности термического разделения материала

Лазерная резка углеродистой стали — это ведущий метод обработки листового металла. Этот процесс отличается высокой степенью производительности и качества.

Лазерная обработка углеродистой стали выполняется на оборудовании Trumpf. Современные устройства позволяют осуществлять операции, отличающиеся следующими достоинствами:

высокая точность;
автоматическое выполнение всех операций;
проведение любого раскроя материала независимо от начальных параметров;
раскрой осуществляется максимально быстро.

Резка лазерным способом ускоряет создание изделий фигурной формы, различных корпусных деталей для дальнейшего использования в производственных процессах.

Отличительные черты резки углеродистой стали с помощью лазерного оборудования

Лазерная резка осуществляется пучком газа при большом количестве кислорода. Во время обработки используется технология зеркальной передачи излучения (так называемой «летающей оптики»). Это две основные особенности процесса.

Наличие кислорода позволяет обеспечить температуру, необходимую для ускоренного плавления стали в конкретной точке листового материала. «Летающая оптика» позволяет режущей головке быстро перемещаться в двух плоскостях при неподвижном стальном листе. Благодаря методу обеспечивается высокоточная резка, и создаются качественные кромки.

Раскрой стального листа осуществляется за один проход. Качество реза повышается с уменьшением скорости перемещения режущей головки. При этом ухудшается состояние кромки.

При высокой скорости, которая превышает 2,5 м/мин, образуется 3-я зона реза. Она представляет собой нижнюю часть разделения листа. Эта зона отличается заметным расширением возле нижнего края. При этом верхняя часть имеет гладкий, ровный срез. Поэтому лазерная резка углеродистой стали выполняется на невысоких скоростях.

Какие типы сталей подвергают горячему цинкованию

Один из основных недостатков железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) – высокая склонность чистого железа к коррозии в атмосфере, влажной среде и при контакте с агрессивными веществами. Образующаяся при окислении на поверхности железа плёнка оксидов и гидроксидов имеет низкую плотность и не защищает металл от дальнейшей реакции с внешней средой.

Коррозия приводит к преждевременному выходу изделий из строя и служит ограничивающим фактором при расчете срока службы конструкций. Это особенно актуально для металлоконструкций зданий, срок эксплуатации которых составляет десятки лет, и для деталей, контактирующих с агрессивными веществами, подвергающихся постоянным растягивающим поверхность напряжениям, работающих при повышенной температуре.

Разновидности сталей

Сталь – важнейший материал промышленности. Этот металл занимает первое место в мире по объему производства и применяется практически во всех областях техники.

Стали принято классифицировать по применению, химическому составу, количеству вредных примесей и другим параметрам. Наиболее широко распространённая группа сталей – углеродистые. В состав сталей этого класса входит железо, углерод, некоторое количество вредных примесей (сера, фосфор, газы) и полезные постоянные примеси в небольшой концентрации. Такие элементы, как марганец и кремний, вводятся в углеродистые стали при выплавке для раскисления (снижения концентрации вредных примесей оксидов и сульфидов железа, которые ухудшают механические и технологические свойства сплава).

Стали обыкновенного качества

Наиболее широко применяемый промышленный материал. В зависимости от марки для данных сталей производитель гарантирует механические свойства (группа А – АСт1, АСт3 и т.д.), химический состав (группа Б) или оба параметра одновременно (группа В). Области применения:

Группа А – для изделий, не подвергающихся высокотемпературной обработке (ковка, сварка). Материал в процессе эксплуатации имеет те механические свойства, которые получил на выходе из прокатного цеха металлургического комбината;
Группа Б – для изделий, обрабатываемых давлением в горячем состоянии (ковка, горячая штамповка, волочение, прокатка). Гарантируемый химический состав в этом случае определяет свойства изделий после обработки;
Группа В – для сварных конструкций. Химический состав определяет свойства стали в зоне сварки и термического влияния. Механические свойства той части изделия, которая не подвергается нагреву у потребителя, сохраняются в состоянии поставки.

Из сталей обыкновенного качества изготавливают крепежные изделия, метизы низких классов прочности. Также они широко применяются в строительстве для сварных, резьбовых, клёпанных конструкций.

Качественные стали

Для деталей машин, инструментов и других ответственных конструкций используются марки стали, от которых требуется комплекс высоких механических свойств. К таким сталям относятся конструкционные, инструментальные, жаростойкие, жаропрочные, коррозионностойкие, износостойкие и другие марки сталей.

Конструкционные стали классифицируют по содержанию углерода. Низкоуглеродистые стали (C

Среднеуглеродистые (улучшаемые) стали с концентрацией углерода 0,3 – 0,4 % чаще всего подвергаются закалке и высокому отпуску. Такой режим термической обработки называют улучшением, так как обеспечивает сочетание высокой прочности и конструкционной надёжности данных сталей. Введение небольшого количества легирующих элементов повышают прокаливаемость среднеуглеродистых сталей. Из улучшаемых сталей изготавливают разнообразные детали машин и станков, высокопрочные крепежные изделия, бесшовные трубы.

Высокоуглеродистые стали (0,5 – 0,7 % С) отличаются высокой упругостью и применяются в производстве пружин, рессор и подобных деталей. Шарикоподшипниковые стали должны иметь высокую прочность, твёрдость и сопротивление износу, поэтому в их составе большое количество углерода (около 1 %) и хром.

Инструментальные стали применяются в производстве режущих инструментов (резцы, свёрла, фрезы, пилы), штампов, кузнечного оборудования. В завивимости от назначения в их состав входит от 0,3 до 1,2 % углерода, также часто производится добавка легирующих элементов, обеспечивающих твёрдость, изностостойкость и сохранение свойств при нагреве в процессе работы (хром, вольфрам, молибден).

Коррозионностойкие (нержавеющие) стали отличаются высокой стойкостью к окислению в различных средах. Основной легирующий элемент, повышающий коррозионную стойкость сталей – хром. При содержании этого элемента более 13 % сталь приобретает положительный потенциал и не окисляется в воде, воздухе и агрессивных веществах. Добавление никеля комплексно улучшает свойства таких сталей.

К жаростойким сталям предъявляются требования высокой коррозионной стойкости при нагреве. Данные сплавы легированы большим количеством хрома (> 13%), никеля. Жаропрочные стали сохраняют прочность при высоких температурах и содержат легирующие элементы в высокой концентрации.

Стали, подвергающиеся горячему цинкованию

Горячее цинкование – действенный и простой способ защиты стальных изделий от окисления в различных средах. Он применяется для изделий, которые экономически и технологически нецелесообразно изготавливать из дорогостоящих коррозионностойких сталей. Чаще всего, горячему цинкованию подвергаются детали и конструкции из низко- и среднеуглеродистых нелегированных сталей.

С повышением содержания углерода возрастает гетерогенность структуры стали, при этом ускоряется процесс её взаимодействия с расплавом цинка. Так, на высокоуглеродистых сталях образуется цинковое покрытие чрезмерной толщины, что негативно сказывается на его адгезионной прочности и ведёт к перерасходу сырья. Так как в современной промышленности ставится цель получения прочного цинкового покрытия с минимальной толщиной, высокоуглеродистые стали не подвергают данному методу обработки.

Продукция

Описание

Магнитомягкие

Магнитотвердые

С заданным ТКЛР

С заданной упругостью

С высоким эл. сопротивлением

Сверхпроводники

Термобиметаллы

Кобальт является износостойким жаропрочным металлом, что определяет его применение в качестве легирующей добавки к сталям и сплавам с целью улучшения их свойств, а также материала для нанесения износостойких покрытий. Помимо этого данный металл используется в постоянных магнитах благодаря высокому сопротивлению размагничиванию. На странице представлено описание данного металла: физические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

Кобальт (Co) (Cobaltum) – химический элемент VIII группы в периодической системе химических элементов с атомным номером 27, твердый вязкий блестящий голубовато-серый металл, относится к тяжелым металлам. Плотность равна 8,9 г/см³, t_пл.=1493 °C, t_кип.=2957 °C. В земной коре содержание Co равно 4·10^-3% по массе. Данный металл входит в состав более 30 минералов. К ним относятся каролит CuCo₂S₄, линнеит Co₃S₄, кобальтин CoAsS, сферокобальтит CoCO₃, смальтит СоAs₂ и другие. В морской воде приблизительно (1-7)·10^-10% Co.

История открытия

Название металла “Кобальт” тесно связано с саксонскими рудниками, а точнее с подземным гномом Кобольдом, который там обитал по мнению саксонцев. Дело в том, что не всегда руда, принимаемая тогда за серебряную, давала при выплавке непосредственно драгоценный металл. Данное явление, как раз, и приписывали к злым деяниям маленького гнома Кобольда. Руда, которая не давала серебра, но была по внешним признакам очень похожа на серебряную, получила название “кобольд”. Скорее всего, это были содержащие мышьяк кобальтовые минералы — кобальтин CoAsS, или сульфиды кобальта скуттерудит, сафлорит или смальтин. В 1735 году шведский химик Георг Брандт выделил из данной руды серый со слабым розоватым оттенком неизвестный металл, который получил название “кобольд” или “Кобальт”. Брандт выяснил также, что соединения именно этого элемента окрашивают стекло в синий цвет.

Свойства кобальта

Физические и механические свойства

Свойство	Значение
Атомный номер	27
Атомная масса, а.е.м	58,93
Атомный диаметр, пм	250
Плотность, г/см³	8,9
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль)	0,456
Теплопроводность, Вт/(м·K)	100
Температура плавления, °С	1493
Температура кипения, °С	2957
Теплота плавления, кДж/моль	15,48
Теплота испарения, кДж/моль	389,1
Молярный объем, см³/моль	6,7
Группа металлов	Тяжелый металл

Химические свойства

Свойство	Значение
Ковалентный радиус:	130 пм
Радиус иона:	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):	2,16
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	6, 5, 4, 3, 2

Марки кобальта и сплавов

Современная промышленность выпускает несколько марок данного металла.

К0, К1Ау, К1А, К1, К2 – металлический кобальт, содержание Co составляет не менее 99,98% для марки К0 и не менее 98,3% для К2. Указанные марки выпускаются в виде слитков, катодных листов, полос и пластин. В качестве способа производства применяется электролиз или рафинирование.
ПК-1у – металлический кобальт с содержанием указанного химического элемента Co не менее 99,35%. Данная марка выпускается в виде порошка, полученного с помощью электролиза.

Достоинства / недостатки

Достоинства

обладает хорошей жаропрочностью;
имеет высокую износостойкость и твердость в том числе и при высоких температурах;
обладает высокой стойкостью к размагничиванию даже при повышенных температурах и механических нагрузках.

Недостатки

имеет высокую стоимость.

Применение кобальта

Кобальт в виде порошка используют в основном в качестве добавки к сталям. При этом повышается жаропрочность стали, улучшаются ее механические свойства (твердость и износоустойчивость при повышенных температурах). Данный металл входит в состав твердых сплавов, из которых изготовляется быстрорежущий инструмент. Один из основных компонентов твердого сплава – карбид вольфрама или титана – спекается в смеси с порошком металлического кобальта. Именно Co улучшает вязкость сплава и уменьшает его чувствительность к толчкам и ударам. Так, например, резец из суперкобальтовой стали (18% Co) оказался самым износоустойчивым и с лучшими режущими свойствами по сравнению с резцами из ванадиевой стали (0% Co) и кобальтовой стали (6% Co). Также кобальтовый сплав может использоваться для защиты от износа поверхностей деталей, подверженных большим нагрузкам. Твердый сплав способен увеличить срок службы стальной детали в 4-8 раз.

Также стоит отметить магнитные свойства кобальта. Данный металл способен сохранять эти свойства после однократного намагничивания. Магниты должны иметь высокое сопротивление к размагничиванию, быть устойчивыми по отношению к температуре и вибрациям, легко поддаваться механической обработке. Добавление кобальта в стали позволяет им сохранять магнитные свойства при высоких температурах и вибрациях, а также увеличивает сопротивление размагничиванию. Так, например, японская сталь, содержащая до 60% Co, имеет большую коэрцитивную силу (сопротивление размагничиванию) и всего лишь на 2-3,5% теряет магнитные свойства при вибрациях. Магнитные сплавы на основе кобальта применяют при производстве сердечников электромоторов, трансформаторов и в других электротехнических устройствах.

Стоит отметить, что кобальт также нашел применение в авиационной и космической промышленности. Кобальтовые сплавы постепенно начинают конкурировать с никелевыми, которые хорошо зарекомендовали себя и давно используются в данной отрасли промышленности. Сплавы, содержащие Co, используются в двигателях, где достигается достаточно высокая температура, в конструкциях авиационных турбин. Никелевые сплавы при высоких температурах теряют свою прочность (при температурах от 1038°С) и тем самым проигрывают кобальтовым.

В последнее время кобальт и его сплавы стали применяться при изготовлении ферритов, в производстве «печатных схем» в радиотехнической промышленности, при изготовлении квантовых генераторов и усилителей. Кобальтат лития применяется в качестве высокоэффективного положительного электрода для производства литиевых аккумуляторов. Силицид кобальта отличный термоэлектрический материал и позволяет производить термоэлектрогенераторы с высоким КПД. Соединения Co, введенные в стекла при их варке, обеспечивают красивый синий (кобальтовый) цвет стеклянных изделий.

Продукция из кобальта

Современная промышленность выпускает разнообразную продукцию из кобальта. Наиболее распространены кобальтовый порошок, слитки и пластины. Для специальных целей также производится кобальтовая проволока.

Указанная продукция применяется в случаях, когда необходим материал, имеющий высокие показатели износостойкости и жаропрочности или высокое сопротивление размагничиванию.

Химические элементы для легирования стали. Статьи компании «ТОВ “Завод” ЗЕВС”»

Легированная сталь обладает ценными свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали повышает долговечность изделий, экономит металл, увеличивает производительность.

Основные элементы легирования стали

Повышение прочности металла и улучшение его качества – одна из основных проблем металлургии, от решения которой зависит надежность, долговечность и гарантия деталей и конструкций. Из большого многообразия способов повышения служебных характеристик сталей важная роль принадлежит легированию.

Для улучшения свойства металла в него отдельно добавляют определенные химические вещества, в сочетании с которыми получается более надежный и крепкий сплав. Данный процесс называется легированием.

Важными компонентами при легировании стали являются: молибден, хром, никель и др. Их используют в разного рода сочетаниях и получают различные категории легированных сталей.

Хром является важным легирующим компонентом. Основной его функцией при добавлении в металл является то, что он делает его стойким как к окислительным процессам, так и к коррозии. По этой причине хромы различной валентности зачастую используют для защиты оборудования от воздействия внешних факторов. Стоит помнить о том, что хром, повышая крепость металла, может вызывать его хрупкость из-за того, что способствует разделению примесей в металле.
Никель – один из основных легирующих элементов, служащих для получения коррозионностойких сталей. Он повышает механическую прочность и пластичность стали, а так же улучшает свариваемость и обрабатываемость.
Молибден незначительно растворяется в цементе. Молибден образует карбиды, как только содержание углерода в стали становится достаточно высоким. Он повышает сопротивление сталей при высокой температуре. Добавки молибдена повышают коррозийную стойкость сталей, и поэтому он широко применяется в высоколегированных сталях. Высокое содержание молибдена снижает склонность нержавеющей стали к точечной коррозии.

Отличие легированной стали от углеродистой

Основным преимуществом легированной стали перед углеродистыми является более высокая прочность за счет большей прокаливаемости. Это позволяет реализовать потенциальные возможности стали в изготовлении крепежных изделий, болтов, метизов, а так же в крупногабаритных конструкциях.

Одно из наибольших ограничений на технические возможности углеродистой стали накладывает резкое уменьшение ее пластичности и вязкости с увеличением содержания углерода. Инструмент из углеродистой стали хрупок, он не выдерживает ударных нагрузок. При большем содержании углерода низкий уровень пластичных свойств не позволяет использовать углеродистые стали в качестве инструментального материала.

На сайте завода «Зевс» вы можете купить: высококачественный стальной крепеж, метизы из легированной стали оптом по доступным ценам. Доставка осуществляется по всей территории Украины.

Что нужна знать о стали в ножах? >> Статьи на Myhunt.ru

СОСТАВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ СТАЛИ И СПЛАВОВ.

Сталь – это всегда смесь железа с углеродом, и как раз концентрация углерода в этом металле и придает ему твердость. Изменяя его концентрацию, сталевары могут делать очень мягкую жесть или очень твердый чугун. Именно где-то посередине между этими крайностями и находится подходящий материал для изготовления клинков ножей. Металл не должен быть очень мягким чтобы не согнуться и держать заточку, но и не должен быть сильно твердым, чтобы не сломаться или раскрошиться от сильного удара. Ещё древние сталевары заметили, что добавление незначительных концентраций других металлов и химических элементов могут существенно улучшить свойства и качество металла, а сейчас они широко применяются в металлургии.

Далее приведен список примесей, которые сильно влияют на свойства выплавляемой стали.

Углерод: это главный химический элемент придающий стали жесткость и твердость.
Хром: награждает сплав способностью к закалке и устойчивостью к ржавлению.
Марганец: придает металлу зернистую структуру, снижая хрупкость клинка, а также придает ему износостойкость.
Молибден: тугоплавкий металл который придает стойкость к разогреву и уменьшает ломкость лезвия.
Никель: улучшает вязкость сплава и используется для повышения твердости.
Кремний: используется в процессе ковки клинка.
Вольфрам: это очень тугоплавкий метал имеющий температуру плавления выше 3000 градусов и его применение улучшает тугоплавкость сплава и делает полученную сталь инструментальной.
Ванадий: этот химический элемент повышает твердость при изготовлении мелкозернистых марок стали.

Стальные сплавы.

Углеродистая сталь быстрее корродирует, чем нержавеющая, и немного проигрывает нержавеющей по параметрам. Лезвия ножей из такой стали чаще всего кованные, и это главное их преимущество. Ниже приведены марки углеродистых сталей, которые также очень хороши, особенно при правильной ковке и должной закалке.

Carbon V, 1050, 1070, 1084, 1060, O-1, W-2, 0170-6 / 50100-B, 5160, 52100, D-2, A-2, L-6, M-2, Vascowear.

Нержавейка.

Нержавейки получают свои свойства благодаря содержанию в них не менее 13% хрома. Нужно заметить, что легирующие химические элементы подвержены достаточно сильному влиянию хрома. Однако, установлено, что небольшая часть хрома с правильно добавленными примесями может дать эффект “нержавейки” и улучшить механические свойства стали. Ниже приводится список марок нержавеющей стали без ранжирования их по свойствам.

420, 440A, 440B, 440C, 425M, 12C27, AUS-6(A), AUS-8(A), AUS-10(A), G-2, GIN-1, 154-CM, ATS-55, BG-42, CPM T420V, CPM T440V, ATS-34.

Влияние химических элементов в стали

Вы когда-нибудь задумывались, что на самом деле означают все эти элементы, перечисленные в протоколе испытаний материалов? Читай дальше!

Углерод

Углерод обычно считается наиболее важным легирующим элементом в стали и может присутствовать до 2% (хотя в большинстве сварных сталей его содержание составляет менее 0,5%). Повышенное количество углерода увеличивает твердость и прочность на разрыв, а также повышает отклик на термическую обработку (способность к упрочнению). Повышенное количество углерода ухудшает свариваемость.

Сера

Сера обычно является нежелательной примесью в стали, а не легирующим элементом. В количествах, превышающих 0,05%, он вызывает хрупкость и снижает свариваемость. Легирующие добавки серы в количестве от 0,10% до 0,30% будут улучшать обрабатываемость стали. Такие типы могут называться «ресульфурация» или «автоматическая обработка». Сплавы для свободной механической обработки не предназначены для использования там, где требуется сварка.

фосфор

Фосфор обычно считается нежелательной примесью в сталях.Обычно он содержится в количестве до 0,04% в большинстве углеродистых сталей. В закаленных сталях это может вызвать охрупчивание. В низколегированные высокопрочные стали фосфор может быть добавлен в количестве до 0,10% для повышения прочности и коррозионной стойкости.

Кремний

Обычно только небольшие количества (0,20%) кремния присутствуют в стальном прокате, когда он используется в качестве раскислителя. Однако в стальных отливках обычно присутствует от 0,35 до 1,00%. Кремний растворяется в железе и имеет тенденцию укреплять его.Металл шва обычно содержит примерно 0,50% кремния в качестве раскислителя. Некоторые присадочные металлы могут содержать до 1% для улучшения очистки и раскисления при сварке загрязненных поверхностей. Когда эти присадочные металлы используются для сварки на чистых поверхностях, в результате прочность металла сварного шва будет заметно повышена. В результате снижение пластичности может вызвать проблемы с растрескиванием.

Марганец

Стали обычно содержат не менее 0,30% марганца, поскольку он способствует раскислению стали, предотвращает образование сульфида железа и включений и способствует повышению прочности за счет повышения прокаливаемости стали.В некоторых углеродистых сталях содержится до 1,5%.

Хром

Хром – мощный легирующий элемент в стали. Он сильно увеличивает закаливаемость стали и заметно улучшает коррозионную стойкость сплавов в окислительных средах. Его присутствие в некоторых сталях может вызвать чрезмерную твердость и растрескивание сварных швов и прилегающих к ним швов. Нержавеющая сталь может содержать более 12% хрома.

Молибден

Молибден является сильным карбидообразователем и обычно присутствует в легированных сталях в количестве менее 1%.Повышает прокаливаемость и устойчивость к повышенным температурам. В аустенитных нержавеющих сталях он улучшает стойкость к точечной коррозии.

Никель

Никель добавляется в стали для повышения прокаливаемости. Он часто улучшает ударную вязкость и пластичность стали, даже при увеличении прочности и твердости, которые она дает. Его часто используют для повышения ударной вязкости при низких температурах.

Алюминий

Алюминий добавляют в сталь в очень малых количествах в качестве раскислителя.Это также измельчитель зерна для повышения прочности; стали с умеренными добавками алюминия были сделаны с «мелкозернистой практикой».

Ванадий

Добавление ванадия приводит к увеличению прокаливаемости стали. Он очень эффективен, поэтому его добавляют в незначительных количествах. При содержании более 0,05% сталь может иметь тенденцию к охрупчиванию во время обработки для снятия термического напряжения.

Общие определения стали

Слиток железа

0.Максимум 03% углерода, используется для эмалирования, цинкования, глубокой вытяжки листов и полос, отличная свариваемость.

Низкоуглеродистый

Максимум 0,15% углерода, используется для электродов, листов и профилей, листов, полос, отличная свариваемость.

Мягкая сталь

Максимум 0,15-0,30% углерода, используется для изготовления профилей, листов и стержней, хорошая свариваемость.

Средний углерод

Максимум 0,30-0,50% углерода, используется для деталей машин, хорошая свариваемость – может потребоваться предварительный и последующий нагрев.

Высокоуглеродистый

Максимум 0,50–1,00% углерода, используется для пружин, штампов, рельсов, плохая свариваемость – трудно сваривать без предварительного нагрева и последующего нагрева.

Спасибо Американскому обществу сварщиков за предоставленную информацию, использованную в этом ресурсе.

Краткое руководство по химическим элементам, содержащимся в стали

Химические элементы	Символ	Как это влияет на характеристики стали?	Что он делает для обработки?	Что делать, если вы столкнулись с этим
Углерод	C	Укрепляет, твердеет, поддается термообработке.	Повышается примерно до 0,23. Придает стали твердость.	Отжиг, если более 0,40% и легированная сталь; если углеродистая сталь и более 0,50%.
Марганец	Mn	Укрепляет, твердеет, улучшает термическую обработку.	Улучшает поверхность и обрабатываемость.	Никаких специальных методов не требуется. Способствует механической обработке.
фосфор	P	Ферритовый упрочнитель.Снижает пластичность.	Хип-хоп чип. Улучшает чистоту поверхности.	Будьте осторожны при последующей холодной работе с репосфорной сталью.
Сера	S	Понижает пластичность, ударную вязкость, свариваемость, качество поверхности.	Контролирует нарастание кромки (BUE), улучшает обрабатываемость примерно на 25%.	Увеличьте скорость и подачу. Друг машиниста. *
Кремний	Si	Раскислитель, придает сталям звук.Может ухудшить качество поверхности.	Абразив для инструментов.	Хотите 0,01-0,02 максимум Si в сталях 12ХХ; Максимум 0,10 для 11XX для лучшей обрабатываемости.
Медь	Cu	Незначительно в наших приложениях.	Обычно это подсказка о том, как производится сталь.	Более высокие котлы обычно указывают на сталь для электропечей.
Никель	Ni	Ферритовый упрочнитель.Способствует термической обработке.	Обычно затрудняет отделение стружки.	Избегайте пребывания. Инструменты для заточки. Надежная фиксация.
Хром	Cr	Коррозионная стойкость, жаропрочность и способность к термообработке.	Более высокая прочность затрудняет обработку.	Может быть абразивным. Обратите внимание на края инструмента и износ.
Молибден	Пн	Повышает закаливаемость, повышает температуру отпуска.	Незаметно.	Нет особых мер предосторожности.
Алюминий	Al	Образует мелкое аустенитное зерно. Может сочетаться с азотом.	Уменьшает стойкость инструмента.	Обратите внимание на кромки инструмента и износ.
Свинец	Пб	Не влияет на механические свойства.	Повышает обрабатываемость примерно на 25%.	Запуск с более высокой производительностью.Воспользуйтесь этим.
Колумбий (Нибий)	Cb / Nb	Рафинер до 0,05% в барах. Усилитель из микропласта. Подобен Алюминий в качестве очистителя зерна.	Микросплав делает материал более твердым и жестким для обработки.	Обращайте внимание на инструменты, примите во внимание состояние микросплавов.
Ванадий	VA	Рафинатор и упрочнитель Микросплав для ковки сталей.	Уменьшает стойкость инструмента.Более твердые стали труднее резать.	Обращайте внимание на инструменты, примите во внимание состояние микросплавов.
висмут	Bi	Без укрепляющих эффектов. Возможное охрупчивание.	Улучшает обработку. Заменитель свинца.	Запуск с более высокой производительностью. Воспользуйтесь этим.
Азот	N	Усилитель и снижает вязкость (ударную вязкость). Улучшает чистоту поверхности и способствует ломанию стружки.	Четкая стружка и улучшенная обработка поверхности.	Не любит холодную обработку. Избегайте задержек, избегайте обжима.
* Сера: Простые углеродистые и легированные стали с содержанием серы менее 0,010 мас.% Проблематичны для обработки и обработки поверхности. Оптимальным для механической обработки этих сталей является минимум 0,02 мас.% Серы.

шаблон | Tubecon

Свойства стали

Влияние химических элементов на механические свойства стали

Здесь перечислены эффекты легирующих элементов в стали.Влияние химических элементов на свойства стали зависит не только от типа элемента, добавляемого в сталь, но и от количества добавляемого легирующего элемента. Например, Si может вызвать низкую толщину цинкования как при низкой, так и при высокой концентрации, но в средней части приведет к увеличению толщины слоя цинка. Эта страница не предназначена для того, чтобы вдаваться в такие детали, а просто суммирует основное влияние, которое легирующий элемент оказывает на свойства стали.

Кремний, марганец, фосфор и сера, а также углерод присутствуют во всех нелегированных сталях.

1. Марганец (Mn):

Влияние марганца на сталь, обнаруженного во многих товарных сталях, выглядит следующим образом:

Марганец является одним из элементов, содержащихся во многих товарных сталях, основная цель которых – повысить прокаливаемость и прочность стали. Влияние марганца на прокаливаемость, а также на прочность стали в меньшей степени, чем влияние углерода. Повышенная прокаливаемость обусловлена снижением скорости охлаждения марганцем в процессе закалки.Помимо эффекта отверждения и прочности, он также выполняет роль мягкого раскислителя.

В сочетании с серой образуется сульфид марганца (MnS), повышающий обрабатываемость стали, в том числе свариваемость и ковкость. Эта комбинация предотвращает хрупкость, что приводит к лучшей отделке поверхности стали.

2. Углерод (C):

Влияние углерода на сталь описано ниже.

Углерод – наиболее важный химический элемент, содержащийся в стали.Прочность и прокаливаемость напрямую связаны с содержанием углерода, при увеличении содержания углерода прочность и прокаливаемость также увеличиваются. Противоположное также верно для пластичности, ковкости и обрабатываемости, которые уменьшаются, как только увеличивается количество углерода, это также верно для свойств свариваемости стали.

3. Сера (S):

Даже несмотря на то, что влияние серы на сталь на определенных стадиях отрицательное, любое содержание серы менее 0.05% положительно сказывается на марках стали.

Сера имеет несколько недостатков при содержании более 0,05%. Хрупкость и свариваемость ухудшаются по мере увеличения содержания серы до более чем 0,05%. Однако содержание серы в стали со свободной резкой или свободной механической обработкой может составлять до 0,40% серы. Сталь для свободной механической обработки, также известная как вторично обработанная сталь, имеет улучшенные свойства обрабатываемости, но не рекомендуется для сварки. Более высокое содержание серы снижает свариваемость и увеличивает риск образования сварочных трещин.В сочетании с низким содержанием углерода и марганца качество поверхности может быть ухудшено.

4. Фосфор (P):

Влияние фосфора на сталь будет различным в зависимости от концентрации.

Максимальное количество фосфора в стали более высокого качества составляет от 0,03 до 0,05% из-за того, что это вредно. Содержание фосфора в низколегированных высокопрочных сталях до 0,10% повысит прочность, а также повысит устойчивость стали к коррозии.Возможность хрупкости увеличивается, когда содержание в закаленной стали слишком велико. Несмотря на то, что прочность и твердость улучшаются, пластичность и вязкость снижаются.

Обрабатываемость свободно режущей стали улучшается, но при содержании фосфора более 0,04% во время сварки могут возникать хрупкие сварные швы и / или трещины сварных швов. Фосфор также влияет на толщину цинкового слоя при цинковании стали. Более подробную информацию об этом можно найти, просмотрев кривую Скандалина.

5. Кремний (Si):

Как описано ниже, влияние кремния на сталь в некоторых случаях такое же, как действие марганца, но в меньшей степени. Этот и другие эффекты кремния на сталь описаны в этом разделе.

Кремний – это то же самое, что и марганец, в том смысле, что все марки стали содержат кремний, и хотя он меньше марганца, он все же увеличивает прочность и твердость. Фактор упрочнения обусловлен растворением кремния в железе.

Он играет важную роль в качестве раскислителя для предотвращения дефектов и / или повреждений. В случае, когда кремний в основном используется в качестве раскислителя для стального проката, его содержание будет поддерживаться на небольшом уровне. Электротехнические стали содержат большое количество кремния, так как его присутствие снижает электропроводность.

Когда речь идет о цинковании стали, содержание кремния в которой выше 0,04%, это напрямую влияет на толщину покрытия и его внешний вид.Покрытие будет толще, а поверхность будет темнее из-за покрытия, состоящего из цинка и железа. Комбинация цинка и железа не влияет на защиту от коррозии.

6. Ванадий (V):

Воздействие ванадия на сталь очень положительное и важное в силу следующего:

Требуется лишь небольшой процент ванадия, так как эффективность этого элемента очень высока. Основная функция – это очиститель зерна. Момент стали выше 0.05% ванадия проходит через процесс снятия термического напряжения, он становится хрупким. Несмотря на то, что закаливаемость повышается ванадием, как только она превышает 0,05%, прокаливаемость снижается из-за образования карбида. Положительный эффект образования карбида заключается в том, что повышается износостойкость и повышается температурная прочность. В закаленных и отпущенных сталях скорость роста зерна во время термообработки ниже из-за присутствия ванадия. Размягчение при отпуске снижается, что положительно сказывается на вторичной твердости быстрорежущих сталей.Поэтому ванадий в основном используется в стали, быстрорежущей и подвергающейся горячей штамповке.

7. Алюминий (Al):

Алюминий оказывает на сталь следующие эффекты:

Алюминий в основном выполняет функции раскислителя и измельчителя зерна. Вязкость этой марки стали повышается за счет функции измельчения зерна этого химического элемента. Алюминий, повышающий стойкость к окалине, также полезен в ферритных жаропрочных марках стали. Комбинация алюминия и азота снижает возможность деформационного старения.

8. Хром (Cr):

Безусловно, самым мощным элементом является хром, и его влияние на сталь нельзя игнорировать или игнорировать.

Закаливаемость стали в первую очередь повышается за счет самого мощного элемента – хрома. Коррозионная стойкость стали, а также предел текучести повышаются с увеличением процентного содержания хрома. Только 1% требуется для улучшения прочности на разрыв в ньютонах на квадратный миллиметр до 8–100 Н / мм2.

9. Молибден (Мо):

Влияние молибдена на сталь включает следующее:

Предел прочности на разрыв, жаропрочность и свариваемость стали повышается за счет молибдена, но как только его содержание становится слишком высоким, это отрицательно влияет на ковкость. Максимальное количество в стали составляет 1%.

10. Никель (Ni):

В этой главе объясняется влияние никеля на сталь.

При более низких температурах никель используется для повышения ударной вязкости стали.Присутствие этого элемента не снижает свариваемость стали. Никель резко увеличивает ударную вязкость стали. Более высокое содержание никеля (> 8%) изменит фазу твердой стали с ферритной на аустенитную нержавеющую сталь, поэтому они будут содержать значительное количество никеля.

11. Бор (B):

Влияние бора на сталь очень важно и должно быть тщательно изучено, чтобы гарантировать, что оно не станет несущественным, поскольку различные факторы играют роль в его успехе.

Наиболее важным эффектом и назначением бора в стали является резкое улучшение прокаливаемости. Самым большим преимуществом бора является то, что его небольшое количество может быть добавлено для получения того же результата, что и другие элементы, требующиеся в большом количестве с точки зрения дополнительной прокаливаемости. В процессе термообработки добавляется бор, заменяющий другие элементы, для повышения закаливаемости среднеуглеродистой стали. Производительность резания быстрорежущих сталей повышается, но за счет качества поковки.Также возможно, что содержание бора может быть слишком высоким, что снижает прокаливаемость, ударную вязкость, а также вызывает охрупчивание. Процент углерода, присутствующего в стали, также играет роль в закаливаемости бора. Поскольку влияние бора на прокаливаемость увеличивается, количество углерода должно быть пропорционально уменьшено.

Когда бор добавляется в сталь, необходимо принять меры предосторожности, чтобы гарантировать, что он не вступит в реакцию с кислородом или азотом, поскольку сочетание бора с одним из двух сделает бор бесполезным.

Говорите с нами, мы слушаем!

Влияние химических элементов на стальные трубы и пластины (углерод и сплав)

Как мы знаем, механические характеристики стальных труб и стальных листов зависят от двух аспектов: первый – это тип термообработки; Еще одним, также наиболее важным фактором, является влияние химических элементов на эти стальные материалы.

Общие химические элементы в стальных трубах и стальных листах

Общие химические элементы в стали: C, Mn, S, P, Si, V, Al, Cr, Mo, Ni, B.Учитывая добавленные элементы разных типов и процентные свойства, стальная труба и стальная пластина будут иметь разные свойства.

Например, для кислых рабочих труб, труб из материала Nace и фитингов, он имеет строгий контроль с содержанием элементов C, CEq, P, S.

Специально для содержания серы (S) с максимальным значением 0,002 для высокосернистого технологического трубопровода, но в нормальных трубах с максимальным содержанием серы 0,015. Это большая разница.

Причина, по которой нам нужно контролировать S до очень меньшего процента, заключается в том, что S может подтолкнуть HIC; Больше содержимого S-элементов, и будет легче генерировать HIC, Sulfer – чрезвычайно вредный элемент.

Воздействие каждого химического элемента на сталь

1. Влияние углерода (C) на сталь

Какое влияние оказывает углерод (C) на стальной материал?

Углерод – важнейший элемент стали. Механическая прочность стального материала напрямую связана с содержанием углерода.

При увеличении содержания углеродных элементов предел текучести и предел прочности увеличиваются, но пластичность и ударная вязкость снижаются.

При содержании углерода более 0.23% ухудшатся характеристики сварки стали.

Итак, в конструкционной низколегированной стали для улучшения сварочных характеристик содержание углерода обычно менее 0,2%.

Между тем, высокое содержание углерода также снижает стойкость стали к коррозии на воздухе, а с высокоуглеродистой сталью в открытом грунте легко торопиться.

Кроме того, углерод увеличивает хладноломкость и чувствительность стали к старению.

2. Действие фосфора (P) на сталь

Воздействие фосфора на сталь, оказывающее различные воздействия на стальные трубы и стальные листы, в случае различных концентраций.

Вообще говоря, фосфор является вредным элементом стали, он увеличивает хладноломкость. Это ухудшает сварочные характеристики, ухудшает рабочие характеристики и снижает пластичность.

Следовательно, содержание фосфора в стальном материале обычно меньше 0,045%, в качественной стали меньше.

В стали более высокого класса содержание P составляет от 0,03 до 0,05, если P превышает 0,10 в низколегированных высокопрочных сталях, это повысит прочность, а также улучшит характеристики коррозионной стойкости.Но плохая часть состоит в том, что даже прочность увеличивается за счет P, она становится хрупкой, пластичность и вязкость уменьшаются.

3. Влияние серы (S) в стальной трубе

Влияние серы на сталь.

Как известно, сера – вредный элемент. Он увеличивает горячую хрупкость, снижает пластичность и вязкость, вызывает трещины при ковке и прокатке.

Во-вторых, сера плохо сказывается на сварочных характеристиках, снижает коррозионную стойкость. Поэтому обычно требуется, чтобы содержание серы было меньше 0.055%.

Для получения высококачественной стали требуется, чтобы S было менее 0,04%. Добавление 0,08-0,2% серы может улучшить характеристики резки, которую часто называют легкой для резки стали.

Таким образом, даже S является вредным элементом, если его содержание менее 0,05%, он будет приемлемым для общего применения.

Полуфабрикаты и металлические элементы из стали

4. Влияние кремния (Si) на сталь

Влияние кремния (Si) на сталь.

Si используется в качестве восстановителя и раскислителя в процессе производства стали и обычно содержит 0.15-0,30% кремния в седативной стали.

Кремний может улучшить предел упругости стали, предел текучести и предел прочности. Таким образом, он широко используется для пружинной стали.

В закаленной и отпущенной конструкционной стали при добавлении 1,0–1,2% кремния прочность повышается на 15–20%.

Кремний в сочетании с молибденом, вольфрамом, хромом и другими составами улучшает коррозионную стойкость и антиоксидантность. Таким образом, эта комбинация сталей подходит для производства электротермостойкой стали.

Но при увеличении содержания кремния производительность сварки снизится.

5. Влияние марганца (Mn) на сталь

Влияние марганца (Mn) на сталь. В процессе производства стали марганец является хорошим раскислителем и десульфуризатором, обычная сталь содержит 0,3-0,35% марганца. При добавлении более 0,7% марганца в углеродистую сталь ее называют марганцевой сталью. Которые не только обладают достаточной прочностью, но и более высокой прочностью и твердостью.

Марганец

может улучшить характеристики закалки и термической обработки стали, например, предел текучести легированной стали 16 Mn на 40% больше, чем у стали A3.

Кроме того, сталь с содержанием марганца 11-14% обладает повышенной износостойкостью, для ковша экскаватора, футеровки шаровой мельницы. С увеличением содержания марганца снижается коррозионная стойкость и эффективность сварки.

Например, для API STANDARD 650 требуется, чтобы углеродистая стальная плита ASTM A36 (в прокатанном полуобрушенном или полностью раскисшем виде) любой толщины имела содержание марганца от 0,80% до 1,20% по результатам теплового анализа.

Влияние химических элементов сплава на характеристики стали

Вышеуказанные химические элементы входят в состав всех основных стальных материалов.

С другой стороны, химические элементы труб и листов из легированной стали содержат не только обычные химические вещества, такие как C (углерод), Si (кремний), Mn (марганец), P (фосфор), S. Но также и другие легирующие элементы, такие как Cr. (хром), Ni (никель), Mo (молибден), вольфрам, V (ванадий), Ti (титан), Nb (ниобий), Zr (цирконий), Co (кобальт), Al (алюминий), Co (медь) , B (бор), редкоземельные элементы и так далее. Трубы из легированной стали включают в себя множество типов, которые обычно делятся на трубы из низколегированной, легированной и высоколегированной стали, учитывая количество типов и процентное содержание химических элементов сплава.

Воздействие химических элементов на материал труб из легированной стали.

6. Влияние хрома (Cr) на сталь

Влияние хрома (Cr) на стальные трубы может значительно улучшить прочность, твердость, коррозионную стойкость и износостойкость. Это важный элемент сплава нержавеющей стали и жаропрочных стальных труб и пластин. С другой стороны, это снизит пластичность и прочность.

7. Влияние никеля (Ni) на сталь

Влияние никеля (Ni) на стальную трубу может улучшить прочность, сохраняя при этом хорошую пластичность и ударную вязкость.Обладает высокой коррозионной стойкостью к кислотам и щелочам, антикоррозийной и термостойкой. Но поскольку это ограниченный ресурс, мы должны попытаться использовать другие легирующие элементы вместо никель-хромистой стали.

8. Воздействие молибдена (Mo) на сталь

Влияние молибдена (Mo) может привести к измельчению зерна стали, улучшению упрочнения и термической способности. Он может сохранять достаточную прочность и сопротивление ползучести (деформация, возникающая при длительном напряжении, при высоких температурах вызывает ползучесть). Добавление молибдена в конструкционную сталь может улучшить механические свойства.Кроме того, он может снизить хрупкость, вызванную закалкой.

9. воздействие титана (Ti) на сталь

Влияние химических элементов титана (Ti) на трубы из легированной стали. Это сильный раскислитель стали. Это может сделать внутреннюю структуру плотной, мелкой прочности; снижают чувствительность к старению и хладостойкость. Кроме того, это может улучшить сварочные характеристики. В аустенитной нержавеющей стали с хромом 18, никелем 9 добавлением соответствующего титана можно избежать коррозии внутреннего зерна.

10. Влияние ванадия (V) на сталь

Влияние химических элементов ванадия (V) на трубы из легированной стали. Это отличный раскислитель стали. Добавление 0,5% V к материалу стальной трубы может улучшить зернистость и улучшить прочность и ударную вязкость. Карбид, образующийся ванадием и углеродом при высокой температуре и высоком давлении, может улучшить устойчивость к водородной коррозии.

11. Вольфрам (Вт)

Влияние химических элементов вольфрама на сталь. Поскольку температура плавления вольфрама самая высокая в обнаруженном металле, его доля велика, это своего рода драгоценные легирующие элементы.Вольфрам с C вместе могут образовывать карбид вольфрама, который имеет высокую твердость и износостойкость. Добавление вольфрама в инструментальную сталь значительно улучшает красную твердость и термическую прочность. Этот тип материала можно использовать для резки стали и штамповки.

12. Ниобий (Nb)

Влияние Nb (ниобия) может улучшить зерно и снизить чувствительность стали к перегреву и отпускную хрупкость, повысить прочность, но снизятся пластичность и ударная вязкость. Добавление ниобия к обычной низколегированной стали может улучшить антиатмосферную коррозию и коррозию высокотемпературного водорода, азота, аммиака.Кроме того, ниобий улучшает сварочные характеристики. Добавление ниобия в аустенитную нержавеющую сталь может предотвратить внутреннюю коррозию зерна.

13. Кобальт (Co)

Кобальт – редкий драгоценный металл, используемый для изготовления специальной стали и сплавов, таких как горячая сталь и магнитные материалы.

14. Медь (Cu)

Влияние химических элементов Cu на трубы из легированной стали. Медь может улучшить прочность и ударную вязкость, особенно анти-атмосферную коррозию. Недостатком является то, что при горячей обработке легко получить жаропрочный, более 0.5% -ное содержание меди приведет к значительному снижению пластичности. Когда содержание меди меньше 0,50%, это не влияет на характеристики сварки.

15. Алюминий (Al)

Влияние химических элементов Al (алюминий) – обычный раскислитель в стали. Добавление небольшого количества алюминия может улучшить зерно, улучшить ударную вязкость, например сталь 08Al. Алюминий также обладает антиокислительной и коррозионной стойкостью. В сочетании с хромом и кремнием может улучшить сопротивление стали отслаиванию и устойчивость к высоким температурам.Недостатки алюминия – это влияние на горячую обрабатываемость стали, производительность сварки и производительность резки.

16. Бор (B)

Сталь

за счет добавления следовых количеств бора может улучшить компактность стали и свойства горячекатаной стали, повысить прочность.

17. редкоземельный (XT)

Эти элементы являются металлами, но их оксиды подобны «почве», обычно известной как редкоземельные элементы. Добавление редкоземельного элемента в сталь может изменить состав, морфологию, распределение и свойства включений в стали, тем самым улучшая различные свойства стали, такие как ударная вязкость, характеристики сварки и характеристики холодной обработки.

Влияние Mn, P, S, Si и V на механические свойства стали

Общий символ химического элемента представлена:

^A Z _N

где A – атомный номер, обозначающий количество протонов, существующих в ядре атома; N – атомная единица массы, определяемая как отношение средней массы на атом к ¹/₁₂ атомной массы углерода-12 в его основном ядерном и электронном состоянии; и Z – химический символ элемента.

Марганец, ²⁵ Mn _54.938049

Марганец увеличивает прокаливаемость и прочность стали на разрыв, но в меньшей степени чем углерод. Он также может снизить критическую скорость охлаждения во время упрочнение, тем самым повышая прокаливаемость сталей намного эффективнее, чем у любого другого другие легирующие элементы. Марганец также увеличивает количество углерода. проникает во время науглероживания и действует как мягкий раскислитель.Однако когда слишком высокое содержание углерода и слишком высокое содержание марганца сопровождают друг друга, охрупчивание застывает. Марганец способен образовывать сульфид марганца (MnS) с серой, что полезно для обработки. В то же время он противодействует хрупкости от серы и благоприятно влияет на чистоту поверхности углеродистой стали.

Для сварки Для целей соотношение марганца к сере должно быть не менее 10: 1. Содержание марганца менее 0,30% может способствовать внутренней пористости и растрескиванию. в сварном шве также может возникнуть растрескивание, если его содержание превышает 0.80%. Стали с низким содержанием сульфида марганца может содержать серу в виде железа Сульфид (FeS), который может вызвать растрескивание (состояние короткого замыкания) в сварной

Фосфор, ¹⁵ P _30.973761

фосфор увеличивает прочность и твердость, но за счет пластичности и ударопрочности ударная вязкость, особенно в высокуглеродистых сталях, подвергнутых закалке и отпуску. В виде такое его содержание в большинстве сталей ограничено максимумом 0.05%. Фосфор предотвращает прилипание тонкостенных листов при использовании в качестве сплава стали. В некоторой степени упрочняет низкоуглеродистую сталь, повышает устойчивость к коррозии. и улучшает обрабатываемость автоматных сталей. Что касается сварки, содержание фосфора более 0,04% делает сварной шов хрупким и увеличивает склонность взломать. Снижается поверхностное натяжение расплавленного металла шва, что делает его трудно контролировать.

Сера, ¹⁶ S _32,065

Улучшает содержание серы обрабатываемость, но снижает поперечную пластичность и ударную вязкость с надрезом и мало влияет на продольные механические свойства.Его содержание ограничивается 0,05% в сталях, но добавляется в стали без резания в количестве до 0,35% с повышенным содержанием марганца для противодействия любым вредным воздействиям поскольку сера полезна для механической обработки. Для сварки снижается свариваемость с увеличением содержания серы. Сера ухудшает качество поверхности в низкоуглеродистые и низкомарганцевые стали, что способствует жаростойкости при сварке с тенденцией к увеличению с увеличением содержания серы.

Кремний, ¹⁴ Si _28.0855

Кремний увеличивается прочность и твердость, но в меньшей степени, чем у марганца. Это один из основные раскислители, используемые при производстве сталей для улучшения прочности, т.е. не иметь дефектов, порчи или повреждений. Кремний присутствует во всех сталях до определенной степени. Его содержание может достигать 4% для широко распространенных электрических листов. используется в магнитных цепях переменного тока.

При сварке, кремний отрицательно сказывается на качестве поверхности, особенно в низкоуглеродистых, ресульфурированные марки.Это усиливает тенденцию к растрескиванию, когда содержание углерода довольно высока. Для наилучших условий сварки содержание кремния не должно превышать 0,10%. Однако количества до 0,30% не так опасны, как содержание серы или содержание фосфора.

Для цинкования цели, стали, содержащие более 0,04% кремния, могут сильно повлиять на толщина и внешний вид оцинкованного покрытия. Это приведет к толстому Покрытия, состоящие в основном из сплавов цинка и железа, имеют темную и матовую поверхность. финиш.Но он обеспечивает такую же защиту от коррозии, как блестящая оцинковка. покрытие, внешний слой которого – чистый цинк.

Ванадий, ²³ V _50.9415s

Ванадий используется для уточнения размера зерна. Стали, содержащие ванадий, имеют гораздо более мелкое зерно. по структуре, чем стали аналогичного состава без ванадия. Это уменьшает скорость роста зерна во время процессов термообработки и повышения температуры при котором начинается укрупнение зерна, что улучшает прочность и ударную вязкость закаленные и отпущенные стали.Содержание до 0,05% увеличивает закаливаемость, в то время как большие количества имеют тенденцию к снижению прокаливаемости из-за образования карбида. Ванадий снижает разупрочнение при отпуске и вызывает вторичную твердость при высоких температурах. быстрорежущие стали.

Ванадий используется в азотированных, жаропрочных, инструментальных и пружинных сталях вместе с другими легирующие элементы. Он также используется в ферритно-перлитном микросплаве. стали для повышения твердости за счет карбонитридного осаждения упрочнения матрица.

Список литературы

1. Справочник по автомобильной промышленности, Bosch, 1 ^st English Edition, 1978, p. 154-158

2. Лоуренс Х. Ван Влак, Элементы материаловедения и инженерии, 4 ^th Издание, Addison-Wesley, 1980, стр. 31-32

3. http://www.webelements.com

4. http://www.macsteel.com/mdb/general_information/glossary_of_metallurgical_terms.htm

5. http://www.weldind.com/wl4.html

6. http://www.summitsteel.com/term.htm

7. http://www.metals.about.com/library/bl-glossary-m.htm

8. http://www.mesteel.com/dictionary

9. http://www.metal-mart.com/Dictionary/dictlist.htm

10. http://www.steelforge.com/infoservices/steellog/pdoc.htm

11. http://www.witt.com/galvanizing-process.htm

Литейное производство нержавеющей стали

Устойчивость к истиранию

Степень устойчивости материала к истиранию.

Кислота

Химическое вещество, которое при растворении в воде выделяет ионы водорода (H +).

AD-WO / TRB 100 / TRD 00 / TRB 801

Немецкие правила эксплуатации сосудов под давлением, контролирующие оборудование и услуги, работающие под давлением. SF&E получила сертификат в июле 1998 года.

AFS

Американское литейное общество.

Возрастное упрочнение

Закалка путем выдержки при температуре окружающей среды до умеренно повышенной, обычно после быстрого охлаждения.

Старение

Изменение свойств некоторых металлов , и сплавов , которое происходит при температуре окружающей среды или умеренно повышенных температурах после термообработки на твердый раствор. Изменение свойств часто, но не всегда, происходит из-за фазового перехода, но никогда не связано с изменением химического состава металла или сплава.

Air-set Process

Процесс без выпечки; формы / стержни , сделанные из связанного смолой песка, который затвердевает или «затвердевает» без обжига.

Сплав

Вещество с металлическими свойствами, состоящее из двух или более химических элементов, по крайней мере один из которых является металлом.

Легированная сталь

Сталь, содержащая определенное количество легирующих элементов, добавленных для изменения механических или физических свойств.

Алюминий

Металл, обычно используемый в качестве раскислителя в сталях и других сплавах. Элемент 13; Символ: Ал.

Отжиг

Нагревание и выдержка при подходящей температуре, затем охлаждение с подходящей скоростью; используется в основном для смягчения металлических материалов.

ANSI

Американский национальный институт стандартов.

Дуговая резка

Резка металла с использованием дуги между электродом и разрезаемым металлом.

В литом виде

Состояние отливки, не подвергавшейся какой-либо термообработке; также состояние отливки, которая не подвергалась какой-либо обработке, например полировке или механической обработке.

ASM

Американское общество материаловедения; теперь ASM International.

ASNT

Американское общество неразрушающего контроля.

ASTM

Американское общество испытаний и материалов, ныне ASTM International.

Атомный номер

Число протонов в атомном ядре, определяющее индивидуальность атома как химического элемента; используется для однозначной идентификации элемента, т. е. «номера элемента».

Атомный символ

Одна, две или три буквы, используемые для обозначения химического элемента.

Аустемперирование

Закалка ферросплавов от температуры аустенизации с достаточно высокой скоростью, чтобы избежать образования феррита или перлита, а затем выдержка при температуре чуть выше температуры образования мартенсита до завершения превращения в бейнит.

Аустенит

Обычно твердый раствор одного или нескольких легирующих элементов в гранецентрированном кубическом железе (γ-железе). Если не указано иное, предполагается, что растворенное вещество представляет собой углерод.

AWS

Американское общество сварки.

Бейнит

Структура, состоящая из феррита и цементита (карбида), возникающая в результате превращения аустенита при температурах ниже перлитного диапазона, но выше температуры, при которой начинает образовываться мартенсит.

BHN

Число твердости по Бринеллю.

Связующее

Связующий агент в песке или керамической суспензии.

Взрывные работы

Очистка или чистовая обработка металлов путем столкновения с абразивными частицами, движущимися с высокой скоростью и обычно переносимыми газом или жидкостью или выбрасываемыми центробежным колесом.

Расточка

Операция обработки с применением одноточечного инструмента для создания цилиндра.

Пайка

Соединение твердых материалов вместе путем их нагрева до подходящей температуры и использования присадочного металла, имеющего температуру ликвидуса выше примерно 450 ° C (840 ° F) и ниже температур солидуса обоих основных материалов.Наполнитель распределяется между плотно прилегающими поверхностями стыка за счет капиллярного притяжения.

Светлый отжиг

Процесс отжига, проводимый в печи с контролируемой атмосферой, чтобы поверхность не окислялась и оставалась блестящей.

Испытание на твердость по Бринеллю

Метод определения твердости материала путем вдавливания в него шарика из твердой стали или карбида заданного диаметра под заданной нагрузкой. Результат выражается в виде числа твердости по Бринеллю, которое представляет собой значение, полученное путем деления приложенной нагрузки в килограммах на площадь поверхности полученного отпечатка в квадратных миллиметрах.

Протяжка

Увеличение или чистовая обработка отверстий или внешних поверхностей отливок путем вытягивания конических режущих инструментов в осевом направлении.

Последовательность наращивания

Порядок нанесения сварных швов.

Пригоревший песок

Смесь песка и металла, приставшая к поверхности отливки в песчаные формы.

карбид

Бинарное соединение углеродного элемента и более электроположительного элемента.

Углерод

Углерод – самый важный и влиятельный легирующий элемент в стали.Это основной упрочняющий элемент в углеродистых и низколегированных сталях. В нержавеющих сталях его обычно удаляют до очень низкого уровня, чтобы обеспечить сварку без термообработки после сварки. Элемент 6; Символ: C.

Углеродистая сталь

Сталь

, содержащая примерно до 2% углерода и лишь незначительные количества других элементов, кроме добавленных для раскисления.

Цементная закалка

Упрочнение сплава черных металлов таким образом, чтобы поверхностный слой или оболочка стали значительно более твердыми, чем внутренняя часть или сердцевина.Типичными процессами поверхностного упрочнения являются науглероживание и закалка, цианирование, нитроцементация, азотирование, индукционная закалка и закалка пламенем.

Кастинг

Заливка расплавленного металла в кристаллизатор для изготовления изделия заданной формы; также получившийся объект.

Усадка отливки

(1) «Жидкая усадка» – уменьшение объема жидкого металла при его остывании перед затвердеванием. (2) «Усадка при затвердевании» – уменьшение объема металла от начала до конца затвердевания.(3) «Твердое сжатие» – уменьшение размеров (и объема) по мере охлаждения металла до комнатной температуры после затвердевания.

Кавитационные повреждения

Износ металла за счет образования и схлопывания полостей в жидкости.

Цементит

Соединение железа и углерода (карбид железа), имеющее приблизительную химическую структуру Fe3C.

Снятие фаски

Обработка угла или скоса для устранения острого угла

Венок

Вставка в полость формы, используемую для поддержки стержня.Если металл, он становится частью отливки.

Тест Шарпи

Испытание на удар одиночным ударом маятникового типа, при котором образец, обычно с надрезом, опирается на оба конца как простая балка и ломается падающим маятником. Поглощенная энергия, определяемая последующим подъемом маятника, является мерой ударной вязкости или ударной вязкости.

Холод

Металлическая вставка, встроенная в поверхность формы или стержня или помещенная в полость формы для ускорения затвердевания тяжелых профилей.

Хром

Хром обеспечивает коррозионную стойкость; это элемент, который делает нержавеющую сталь «нержавеющей». В сталях он увеличивает прокаливаемость за счет снижения скорости охлаждения, необходимой для образования мартенсита. Элемент 24; Символ: Cr.

Очистка

Удаление остатков материала формы, лишнего металла (литники, стояки и т. Д.) И окалины с отливки. Иногда называется «чистка».

ЧПУ

Компьютерное числовое управление. Управление работой станка с помощью запрограммированных инструкций на магнитной ленте или с компьютера.

Коалесценция

Рост частиц дисперсной фазы растворением и переосаждением.

Кобальт

Элемент, добавляемый в сталь для предотвращения роста зерен при повышенных температурах и для улучшения сохранения состояния и прочности при высоких температурах. Это базовый элемент для специальных сплавов, таких как «стеллит». Элемент 27; Символ: Co.

Колумбий

Это сильно выраженный карбидообразователь, поэтому его добавляют в нержавеющую сталь для стабилизации углерода, освобождая хром для коррозионной стойкости.Он также является сильным нитридообразователем и добавляется к некоторым сталям для повышения прочности при повышенных температурах за счет образования мелких нитридов. Элемент 41; Символ: Cb. Он также известен как ниобий, символ: Nb.

Чугун с компактным графитом

Чугун, имеющий форму графита, промежуточную между чешуйчатой формой, типичной для серого чугуна, и сферической формой высокопрочного чугуна.

Электропроводность

Количество энергии, протекающей через материал, измеряется в тепловых или электрических единицах в единицу времени на площадь поперечного сечения на единицу длины.

Медь

Медь добавляется в нержавеющую сталь для повышения стойкости к восстанавливающим кислотам. Элемент 29, символ: Cu.

Коррозия

Порча металла в результате химической или электрохимической реакции с окружающей средой.

Коррозионное охрупчивание

Сильная потеря пластичности металла в результате коррозионного воздействия, обычно межкристаллитная и часто незаметная визуально.

Ползучесть

Деформация, зависящая от времени, возникающая при напряжении.Деформация ползучести, возникающая с уменьшающейся скоростью, называется первичной ползучестью; возникающая при минимальной и почти постоянной скорости вторичная ползучесть; и то, что происходит с возрастающей скоростью, третичная ползучесть.

Кристаллический излом

Образец ярко отражающих граней кристаллов на поверхности излома поликристаллического металла, возникающий в результате скола многих отдельных кристаллов.

Химический состав ножевой стали – Sandvik Materials Technology

Химический состав стали для ножей должен быть сбалансированным, не чрезмерно легированным и точным.Допуски спецификации должны быть жесткими, чтобы гарантировать неизменно высокое качество готового ножа. Вот разбивка наиболее распространенных элементов из ножевой стали:

Углерод (C)

Главный драйвер твердости. Однако слишком много углерода затрудняет образование мартенсита из материала, и поэтому для достижения высокой твердости необходимо глубокое замораживание. Твердость связана с количеством углерода, растворенного в стальной матрице. Связывая хром в карбиды, углерод косвенно снижает коррозионную стойкость.

Хром (Cr)

Главный фактор устойчивости к коррозии. Достигаемая коррозионная стойкость зависит от количества Cr, растворенного в стальной матрице, а не от номинального состава. Cr также является основным фактором образования карбидов.

Молибден (Мо)

Ускоряет образование карбидов и оказывает небольшое влияние на твердость и коррозионную стойкость мартенситных нержавеющих марок.

Ванадий (В)

Прочный твердосплавный формирователь.Карбиды ванадия также очень стабильны и не растворяются при термообработке.

Азот (N)

Драйвер твердости похож на углерод, но не оказывает такого же отрицательного влияния на коррозионную стойкость. Азот обычно не используется в этих применениях, поскольку при обычном производстве стали трудно достичь значительных уровней азота.

Сера (S)

Образует сульфидные включения, которые отрицательно влияют на возникновение точечной коррозии.

Марганец (Mn), фосфор (P) и кремний (Si)

Эти элементы не вносят существенного вклада. Общее правило – держать их как можно ниже.

Важно помнить, что твердость и коррозионная стойкость зависят от состава матрицы после закалки, а не от номинального химического состава стали. Избыточное количество этих элементов приведет к образованию крупных первичных карбидов во время литья и не повлияет на твердость или коррозионную стойкость готового ножа.

Первичные карбиды делают нож более хрупким и более трудным для заточки, чем нож из мелкозернистой стали той же твердости.