Сталь свойства: Основные свойства стали

alexxlab | 23.01.1974 | 0 | Разное

Содержание

Основные свойства стали

Сталь – это универсальный и удобный в работе металл, который широко применяется для изготовления уголка 63х63, арматуры и других видов металлопроката. Изделия из этого материала используются в машиностроении, строительстве и других сферах. Широкое распространение стали обусловлено ее исключительными свойствами: механическими, физическими, технологическими и химическими.

Механические

  • Прочность. Это свойство обуславливает способность металла выдерживать значительную внешнюю нагрузку, не разрушаясь. Количественно этот показатель характеризуется пределом текучести и пределом прочности.
    • Предел прочности. Максимальное механическое напряжение, при превышении которого сталь разрушается.
    • Предел текучести. Данный параметр показывает механическое напряжение, при превышении которого материал продолжает удлиняться в условиях отсутствия нагрузки.
  • Пластичность. Благодаря этому свойству металл изменяет свою форму под действием внешней нагрузки и сохраняет ее при отсутствии внешнего воздействия. Количественно это свойство оценивается относительным удлинением при растяжении и углом загиба.
  • Ударная вязкость. Обозначает способность металла сопротивляться динамическим нагрузкам. Количественно эта характеристика оценивается работой, которая требуется для разрушения образца, отнесенной к площади его поперечного сечения.
  • Твердость. Это свойство позволяет металлу сопротивляться попаданию в него твердых тел. Количественно характеризуется нагрузкой, отнесенной к площади отпечатка при вдавливании алмазной пирамиды (метод Виккерса) или стального шарика (метод Бринелля).

Физические

  • Плотность. Это масса материала, заключенного в единичном объеме. Именно благодаря высокой плотности арматура а500с и другие изделия из стали широко применяются в строительстве.
  • Теплопроводность. Характеризует способность металла передавать теплоту от более нагретых частей к менее нагретым;
  • Электропроводность. Определяет способность стали пропускать электрический ток.

Химические

  • Окисляемость. Это свойство представляет собой способность металла соединяться с кислородом. Окисляемость усиливается с повышением температуры металла. Стали с низким содержанием углерода окисляются с образованием ржавчины (оксидов железа) под действием воды или влажного воздуха.
  • Коррозионная стойкость. Это способность вещества не вступать в химические реакции и не окисляться.
  • Жаростойкость. Жаростойкость характеризует способность металла не окисляться под воздействием высокой температуры и не образовывать окалины.
  • Жаропрочность. Уровень жаропрочности определяет способность металла сохранять свои прочностные характеристики при воздействии высокой температуры.

Технологические

  • Ковкость. Это свойство говорит о способности металла принимать новую форму в результате воздействия внешних сил.
  • Обрабатываемость резанием. Сталь хорошо поддается механической обработке режущим инструментом, благодаря чему облегчается процесс производства трубы 60х30 и других изделий металлопроката.
  • Жидкотекучесть. Обозначает способность расплавленного металла заполнять пространства и узкие зазоры.
  • Свариваемость. Это свойство позволяет проводить эффективную работу по сварке. В результате образовывается надежное соединение без дефектов.

Сталь: состав, свойства, сферы применения

Сталь – это сплав железа с углеродом с добавлением различных примесей, оказывающих влияние на основные характеристики продукта. При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, так как механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать.

Сталь – это один из основных промышленных материалов, используемых в разных отраслях, от машиностроения до медицины. Сырье представляет собой сплав, в котором соединяется железо с углеродом. Также добавляются и другие примеси, оказывающие значительное влияние на основные характеристики конечного продукта.

Состав стали

Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.

Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:

  • Углеродистая сталь. В ее составе кроме железа и углерода также есть фосфор, сера, марганец и кремний. В зависимости от процентного содержания углерода сырье разделено на высоко-, средне- и низколегированные марки. Этот материал можно применять, даже если перед вами стоит задача создать инструмент, использующийся под постоянным напряжением и высокими нагрузками.
  • Легированная сталь. К основным компонентам добавлены дополнительные легирующие элементы. Среди них – множество типов веществ, от кремния, бора и азота до хрома, циркония, ниобия, вольфрама и титана. Это влияет не только на стоимость, но и на качество продукции, область использования и характеристики. В продаже вы найдете множество типов продукции – жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. В зависимости от структуры сырье может быть доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Свойства и применение стали можно определить по ее марке.

В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:

  • Обыкновенного качества. В составе такого сплава углерода не более 0,6%. Основные стандарты, используемые в изготовлении –ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Многие виды продукции в маркировке указываются как «Ст», что означает стандартное качество. На рынке этот тип сырья –один из наиболее доступных по стоимости.
  • Качественный. К этой категории относятся легированная и углеродистая разновидности. Уже в маркировке указывается особенность состава, количество углерода в сотых долях. Основной стандарт, которого придерживаются изготовители, – ГОСТ 1577. Стоит такая сталь дороже, чем продукт обыкновенного качества. При этом материал намного более пластичен, хорошо сваривается и отлично защищен от механического воздействия.

Основные свойства стали

При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы подойти под конкретную область применения. Если не понимать такой особенности, есть риск покупки сырья, не соответствующего прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.

Рассмотрим основные характеристики материала.

Механические

Показывают, какие варианты обработки можно выбирать и где использовать. Есть несколько основных параметров:

  • Прочность. Показывает, какую нагрузку можно прикладывать к детали, пока не появятся первые признаки разрушения. Для каждой марки материала указывается этот параметр, а также предел текучести.
  • Предел прочности. Указывает на защищенность материала от механического напряжения.
  • Предел текучести. Дает представление о растягиваемости материала. Это помогает понимать, насколько сильно можно растянуть материал до момента, пока процесс будет продолжаться, даже когда нагрузка перестанет прикладываться.
  • Пластичность. Чтобы материал можно было использовать в изготовлении различных типов деталей и заготовок. Такая характеристика помогает сырью менять форму, прописывается, чтобы определить параметры относительного угла изгиба и удлинения.
  • Ударная вязкость. Напрямую связана с пределами динамических нагрузок. Характеристика указывает, насколько сильный удар сможет выдержать готовое изделие или заготовка, прежде чем начнет окончательно разрушаться.
  • Твердость. Показывает предельную нагрузку по площади до момента возникновения вдавливания. Может определяться разными методами, как Бринелля, так и Виккерса.

Физические

Параметры дают понять, возможно ли применение стали в строительстве или различных областях промышленности. Есть три значимых центральных показателя:

  • Плотность. В характеристике зашифровано, какая масса стали содержится в указанном объеме. Чем выше прочность, тем больше защищенность от деформации, сильного давления и других потенциальных угроз.
  • Теплопроводность. Параметр дает представление, насколько быстро тепло передается по заготовке. Параметр очень важен для промышленности, к примеру, при изготовлении радиаторов или труб для теплотрасс.
  • Электропроводность. Позволяет оценить безопасность применения материала в местах, где есть риск удара током. Также сплав можно выбрать и для установки в сферах, где имеют значение его проводниковые характеристики.

Химические

Весь набор параметров дает представление о том, как поведет себя материал в разных температурах или средах с разной степенью агрессивности. Есть четыре основных параметра:

  • Окисляемость. Процесс окисления вызывается контактом металла с кислородом, может стимулироваться увеличением температуры. На уровень окисляемости влияет содержание углерода и среда, в которой используются изделия. Чем больше подверженность окислению, тем быстрее на поверхности появится ржавчина.
  • Защищенность от коррозии. Указывается для разных сред. Может меняться при использовании на открытом воздухе, а также при контакте с водой или почвой.
  • Жаростойкость. Помогает понять, при каком нагреве на металле начинает постепенно развиваться коррозия. Характеристика напрямую связана с окисляемостью.
  • Жаропрочность. От жаростойкости отличается тем, что затрагивает не коррозийную стойкость и защиту от окалины, а саму прочность. Знание параметров поможет вам понять, до какой температуры нагреется заготовка, прежде чем ее можно будет сломать или деформировать.

Технологические

Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:

  • Ковкость. Чем она выше, тем быстрее можно будет придать форму постоянным внешним механическим воздействием.
  • Жидкотекучесть. Если этот параметр находится на высоком уровне, расплавленный материал сможет лучше заполнять пустоты.
  • Свариваемость. Помогает соединять различные заготовки между собой. Отличается как в зависимости от типа использованной сварки, так и самого сплава.
  • Обрабатываемость резанием. Сталь можно обрабатывать разными видами режущих инструментов для создания металлопроката и деталей с разными параметрами и областью применения.

Применение стали

Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.

По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:

  • Строительные. Применяются при создании металлоконструкций различного масштаба, арматуры, обшивки стен. Необходимые характеристики отличаются в зависимости от области применения. Так для одних видов сплава важна стойкость к коррозии во влажных средах, для других – защита от окисления при контакте с почвой. Но все используемые типы сырья должны хорошо свариваться, иметь повышенную прочность при постоянном или периодическом сильном механическом давлении. В сочетании с важной для строителей доступностью стоимости такими параметрами обладают низколегированные сплавы и варианты обычного качества.
  • Инструментальные. Применяются для изготовления инструментов различного назначения. Все сплавы разделены на три категории. Первая используется для создания штампованных деталей. Вторая – при производстве режущего инструмента, третья – измерительного с высокой точностью. Лучшим решением станет заказ высоколегированных и высокоуглеродистых материалов. Они не только хорошо защищены от износа, но и отличаются твердостью, хорошей теплопроводностью.
  • Конструкционные. Разнообразны по сфере использования: применяются для металлоконструкций, а также для деталей, крупных механических узлов. Лучшее решение – применение сплава с малой долей марганца. Легирование позволяет расширить список полезных характеристик. Эксперты рекомендуют обратить внимание на высокопрочные, автоматные, износостойкие и другие марки.

Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.

Сталь 40: характеристики, свойства, аналоги

Сталь марки 40 – конструкционная качественная углеродистая сталь, предназначенная для строительства и машиностроения. Продукция из стали 40 выпускается в соответствии с требованиями стандартов ГОСТ 1050 и ДСТУ 7809

Классификация: Сталь конструкционная углеродистая качественная.

Продукция: Толстолистовой и тонколистовой прокат в рулонах и листах, полуфабрикаты, сортовой прокат, в том числе фасонный..

 

Химический состав стали 40 (анализ ковшевой пробы) в соответствии с ДСТУ 7809, %

Si

Mn

Ni

P

S

Cr

Cu

0.17-0.37

0.50-0.80

≤0.30

≤0.035

≤0.040

 ≤0.25

≤0.30

 

Механические свойства стали 40 после нормализации

Предел текучести, Н/мм2, не менее

Временное сопротивление разрыву, Н/мм2, не менее

Минимальное относительное удлинение, %, не менее

Относительное сужение, %, не менее

 335

570

19

45

 

Аналоги стали 40

США 

1040, 1042, G10400, G10420

Япония

S40C, S43C, SWRCh48K, SWRCh50K

Евросоюз

1.1186, C35, C40, C40E

Китай

40, ML40

Швеция

1555, 1650

Польша

40, 40A, 40rs, D40, P40

Чехия

12041

Австралия

1040, M1040

Южная Корея

SM40C

 

Применение

Сталь марки 40 зачастую используют для изготовления шатунов, зубчатых колес, коленчатых валов, зубчатых венцов, маховиков, осей и болтов. Также её используют для изготовления поверхностно-упрочненных деталей средних размеров – длинных валов, ходовых валиков, зубчатых колес и пр., деталей трубопроводной арматуры, рабочих элементов сельскохозяйственных машин.Сталь 40 используется в креплениях трубопроводов / котлов для тепловых и атомных электростанций, а также в блоке / соединительных элементах для турбин.

 

Сваривание

Сталь 40 имеет ограниченную свариваемость (для получения качественных сварных соединений необходим предварительный подогрев и отжиг после сварки). Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, электрошлаковая сварка. Контактная сварка без ограничений.

 

Основные характеристики стали и ее свойства

Сталь представляет собой железный сплав с максимальным содержанием углерода приблизительно 0,75%. Стальные отливки представляют собой цельнометаллические объекты, изготовленные путем заполнения полости внутри пресс-формы жидкой сталью. Стальные отливки могут изготавливаться из различных углеродистых и легированных сталей, которые могут быть изготовлены из кованого металла. Механические свойства литой стали обычно ниже, чем у кованых сталей, но с таким же химическим составом. Литая сталь компенсирует этот недостаток своей способностью формировать сложные формы за меньшее количество шагов.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛИ

Литые стали могут быть изготовлены с широким спектром свойств. Физические характеристики стали значительно меняются в зависимости от химического состава и термической обработки. Они выбираются в соответствии с требованиями к производительности предполагаемого применения.

Способность материала выдерживать истирание. Содержание углерода определяет максимальную твердость, получаемую в стали, или прокаливаемость.

Количество силы, необходимое для деформации материала. Более высокое содержание углерода и более высокая твердость приводят к более высокой прочности.

Способность металла деформироваться при растягивающем напряжении. Более низкое содержание углерода и меньшая твердость приводят к более высокой пластичности.

Способность противостоять стрессу. Повышенная пластичность обычно связана с лучшей ударной вязкостью. Ударную вязкость можно регулировать с добавлением легирующих металлов и термической обработкой.

  • Износостойкость

Стойкость материала к трению и использованию. Литая сталь обладает такой же износостойкостью, как и кованая сталь аналогичного состава. Добавление легирующих элементов, таких как молибден и хром, может повысить износостойкость.

  • Устойчивость к коррозии

Стойкость материала к окислению и ржавчине. Литая сталь обладает такой же коррозионной стойкостью, что и кованая сталь. Высоколегированные стали с повышенным содержанием хрома и никеля обладают высокой стойкостью к окислению.

  • Обрабатываемость

Легкость, с которой стальное литье может изменять форму, удаляя материал посредством механической обработки (резка, шлифование или сверление). На обрабатываемость влияют твердость, прочность, теплопроводность и тепловое расширение.

  • Свариваемость

Способность стальной отливки свариваться без дефектов. Свариваемость в первую очередь зависит от химического состава стального литья и термической обработки.

  • Высокотемпературные свойства

Стали, работающие при температурах выше температуры окружающей среды, подвержены ухудшению механических свойств и преждевременному выходу из строя из-за окисления, повреждения водородом, образования сульфитных отложений и нестабильности карбидов.

  • Низкотемпературные свойства

Ударная вязкость литой стали сильно снижается при низких температурах. Легирование и специальные термообработки могут улучшить способность отливки выдерживать нагрузки и стрессы.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТАЛИ

Химический состав стали имеет существенное влияние на эксплуатационные свойства и часто используется для классификации стали или назначения стандартных обозначений. Литые стали можно разделить на две широкие категории: углеродистая сталь и легированная сталь.

Углеродистая сталь

Подобно кованой стали, углеродистые литые стали можно классифицировать по содержанию углерода. Низкоуглеродистая сталь (0,2% углерода) является относительно мягкой и плохо поддается термообработке. Среднеуглеродистая сталь (0,2–0,5% углерода) несколько тверже и поддается термической обработке. Высокоуглеродистая сталь (0,5% углерода) используется, когда требуется максимальная твердость и износостойкость.

Легированная сталь

Легированная сталь относится к категории низколегированных или высоколегированных. Низколегированная сталь (содержание сплавов ≤ 8%) ведет себя аналогично обычной углеродистой стали, но с более высокой прокаливаемостью. Высоколегированная сталь (содержание сплавов> 8%) предназначена для создания определенных свойств, таких как коррозионная стойкость, жаростойкость или износостойкость.

Обычные высоколегированные стали включают нержавеющую сталь (> 10,5% хрома) и марганцевую сталь (11–15% марганца). Добавление хрома, который образует пассивирующий слой оксида хрома при воздействии кислорода, дает нержавеющей стали отличную коррозионную стойкость. Содержание марганца в стали обеспечивает высокую прочность и стойкость к истиранию при интенсивной работе.

МАРКИ СТАЛИ

Марки стали были созданы организациями по стандартизации, такими как ASTM International, Американским институтом чугуна и стали и Обществом инженеров-автомобилестроителей, для классификации сталей с определенным химическим составом и полученными физическими свойствами. Литейные заводы могут разрабатывать собственные внутренние марки стали, чтобы удовлетворить потребности пользователей, учитывая конкретные характеристики стали, или стандартизировать конкретные производственные марки.

Спецификации на кованые стали часто использовались для классификации различных литейных сплавов по основным легирующим элементам. Однако литые стали не обязательно соответствуют составам кованой стали. Содержание кремния и марганца часто выше в литейных сталях по сравнению с их коваными аналогами. В дополнение к их преимущественно более высоким уровням кремния и марганца, легированные литые стали используют алюминий, титан и цирконий для раскисления в процессе литья. Алюминий преимущественно используется в качестве раскислителя из-за его эффективности и относительно низкой стоимости.

Магнитные свойства нержавеющей стали | Глобус Сталь

Сделать заказ можно по телефону

Наши специалисты с радостью вам помогут

+7 495 775-50-79

Материалы с выраженными магнитными свойствами нужны для правильного функционирования электрооборудования. В частности, конструкции электромагнитных клапанов, необходимых для подачи жидкости или газа, требуют добавления элемента (стержня, поршня или сердечника), изготовленного из магнитомягких материалов. Управляющим действием, за счет которого происходит открытие или перекрытие проходного канала, является электрический ток, подключенный к катушке с высокой магнитной проницаемостью.

Виды материалов в зависимости от магнитных свойств

Тела, помещенные в магнитное поле, обладают способностью намагничиваться и подразделяются на:

  • парамагнетики, у которых коэффициент магнитной восприимчивости больше нулевого показателя;
  • диамагнетики, имеющие отрицательный коэффициент магнитной восприимчивости;
  • ферромагнетики, то есть металлические вещества с повышенной чувствительностью к магнитному полю (Fe, Co, Ni, Cd). Феррит, мартенсит, аустенит или их комбинации интенсивно намагничиваются даже в условиях слабого магнитного излучения. Эти магниточувствительные компоненты используются в качестве добавок в нержавеющую сталь для повышения ее эксплуатационных свойств.

Виды магнитных материалов

Сырье с высокой магниточувствительностью бывает:

  • магнитотвердым. Сталь перемагничивается только при интенсивном магнитном излучении. Используется для создания постоянных магнитов;
  • магнитомягким. Отличаются небольшой коэрцитивной силой, большой индукцией насыщения и повышенной магнитной проницаемостью.
  • материалом специального назначения.

Какая сталь обладает лучшими магнитными свойствами

Химический состав металла

Для создания сырья с максимальной магнитной проницаемостью разработчики занимаются снижением количества углерода в химическом составе материала. Современные технологии позволяют сократить уровень углерода до 0,02-0,05%. С целью повышения удельного электрического сопротивления увеличивается содержания кремния.

Наличие в смеси карбидов титана и ниобия обуславливает усиленную коррозионную стойкость стали. Сера обеспечивает низкую восприимчивость при воздействии отрицательных температур. Для соблюдения правильного баланса компонентов производители включают в химический состав сплава кальций и кислород.

Особенности обработки металла

Сплавы выплавляются в электродуговых печах, вертикальная установка непрерывного литья обеспечивает разливку сырья. Полученные заготовки направляются на горячую прокатку, высокотемпературный отжиг, калибрование, термомагнитную обработку, шлифование.

Уровень коррозионной стойкости стали

Чтобы проверить устойчивость материала к коррозиям, следует зачистить небольшой участок детали и покрыть его концентрированным раствором медного купороса. Нержавеющая сталь не изменит своего первоначального облика. Если участок стальной трубы или проволоки покроется слоем красной меди, но он не относится к коррозионностойким.

Способность воспринимать воздействие магнитного излучения не влияет на эксплуатационные характеристики материала и не снижает его коррозионную стойкость. Уровень стойкости к повреждениям и деформациям определяется химическим составом.

Преимущества сталей с выраженными магнитными свойствами

Класс ферритных сталей может применяться для замены более дорогостоящих материалов благодаря:

  • небольшому уровню теплового расширения;
  • усиленной температурной стойкости и теплопроводности;
  • устойчивости к деформациям;
  • высокому пределу текучести;
  • низкой склонности к коррозионному растрескиванию.

Так, ферритные нержавеющие стали с выраженными магнитными свойствами являются наиболее подходящими для изготовления электромагнитных приводов и механизмов исполняющих устройств.


Влияние химических элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) — Н
молибден ( Mo ) — М
титан ( Ti ) — Т
медь ( Cu ) — Д
ванадий ( V ) — Ф
вольфрам ( W ) — В
азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) — Ю
бериллий ( Be ) — Л
бор ( B ) — Р
висмут ( Вi ) — Ви
галлий ( Ga ) — Гл
иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) — Кд
кобальт ( Co ) — К
кремний ( Si ) — C
магний ( Mg ) — Ш
марганец ( Mn ) — Г
свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) — Б
селен ( Se ) — Е
углерод ( C ) — У
фосфор ( P ) — П
цирконий ( Zr ) — Ц

 ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец —  как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера —  является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

 ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)-  в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) —  при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Нержавеющая сталь: свойства и сферы применения

Нержавеющая сталь — сложнолегированная сталь, устойчивая к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. В 1913 году Гарри Бреарли (Harry Brearley), экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии. Позже он заметил, что некоторые из брусков не поддавались ржавению. Так был открыт секрет нержавеющей стали.

 

Свойства нержавеющей стали

Стойкость нержавеющей стали определяется содержанием основных легирующих элементов — хрома и никеля. Содержание хрома более 12% делает нержавеющую сталь устойчивой к воздействию слабогрессивной среды. Если в составе присутствует более 17% нержавеющей стали, то такой материал уже устойчив к воздействию агрессивных сред, к примеру, азотной кислоты концентрацией до 50%. Коррозионная стойкость нержавеющей стали обеспечивается защитной плёнкой из окислов, образуемой на поверхности хромсодержащим сплавом. Марка стали подбирается в соответствие с условиями среды: температурой, концентрацией. Например, при воздействии фосфорной и серной кислоты подойдёт нержавеющая сталь с высоким содержанием никеля с добавлением молибдена, титана, меди в различных сочетаниях.

 

Применение нержавеющей стали

Различные марки нержавеющей стали применяются в разных отраслях промышленности: в пищевой (нержавейка — незаменимый материал для оборудования по обработке, хранению и транспортировке пищевых продуктов), в строительстве (нержавеющие конструкции) и архитектуре промышленных зданий и торговых центров, в химической и нефтехимической промышленности.  Из нержавеющей стали выпускаются следующие стандартные изделия: труба нержавеющая, лист нержавеющий, полоса нержавеющая, уголок нержавеющий, сетка нержавеющая, шестигранник нержавеющий и др. Нержавеющая сталь является практичным материалом с привлекательным внешним видом. Благодаря множеству марок и видов поверхности, нержавейка сооветствует разнообразным требованиям к строительными нержавеющим конструкциями и отделочным материалам.

Понимание механических свойств стали

Когда дело доходит до стали, механические свойства марки стали часто могут означать разницу между длительным эффективным сроком службы в наиболее абразивных и интенсивно изнашиваемых областях применения и частыми или даже катастрофическими отказами. Понимание этих свойств абсолютно необходимо при выборе лучшей марки абразивно-стойкой стали для вашего применения. К сожалению, эти механические свойства очень специфичны, и их точные металлургические определения не широко известны за пределами металлургии.

Какие свойства стали определяют износостойкость и стойкость к истиранию?

Сталь

обладает рядом свойств, включая твердость, вязкость, предел прочности, предел текучести, удлинение, усталостную прочность, коррозию, пластичность, ковкость и ползучесть. Наиболее важными характеристиками износостойкой и износостойкой стали являются:

ТВЕРДОСТЬ - это способность материала противостоять трению и истиранию. Стоит отметить, что, хотя в разговорной речи это может означать то же самое, что и прочность и ударная вязкость, это сильно отличается от прочности и ударной вязкости в контексте свойств металла.

ПРОЧНОСТЬ сложно определить, но обычно это способность поглощать энергию без трещин или разрывов. Это также определяется как сопротивление материала разрушению при нагрузке. Обычно он измеряется в фут-фунтах. на квадратный дюйм или джоулей на квадратный сантиметр. Важно отличать это от твердости, поскольку материал, который сильно деформируется без разрушения, может считаться чрезвычайно прочным, но не твердым.

Прочность на год - это измерение силы, необходимой для начала деформации материала (т.е.е. изгиб или коробление).

Прочность на растяжение - это сила, необходимая для разрушения материала.

УДЛИНЕНИЕ (или пластичность) - это «степень», до которой материал может быть растянут или сжат до разрыва. Он выражается в процентах от испытуемой длины и находится между пределом прочности на разрыв и пределом текучести (то есть на какой процент материал изгибается перед разрушением).

Что определяет ключевые свойства износостойкой и износостойкой стали?

Эти пять определяющих факторов износостойкой и износостойкой стали зависят как от содержания углерода, так и от термической обработки.Без достаточного количества углерода состав стали не может быть изменен (поскольку кристаллическая структура не может быть нарушена, как это предусмотрено в процессе закалки износостойких и износостойких сталей). Однако без отпуска стальная конструкция остается очень хрупкой. Закалка включает в себя повторный нагрев стали до определенной температуры (ниже критической температуры), а затем повторную закалку в воде, воздухе или масле для фиксации закалки на желаемом уровне вязкости и твердости.

Эти свойства определяются двумя факторами: химическим составом металла (т.е. сплавы или элементы, которые плавятся или смешиваются вместе) и термообработка стали (или ее отсутствие).

Что самое «лучшее» в износостойкой и износостойкой стали?

Есть много типов стали, которые подходят для многих областей применения. Однако, если мы посмотрим на показатели износостойкости и стойкости к истиранию, ENDURA обладает одними из самых высоких показателей прочности на растяжение, текучести и удлинения среди всех изнашиваемых сталей в рабочем состоянии. Кроме того, она «нагревается» до твердости на 15-20% больше, чем другие износостойкие стали, но при этом остается очень пластичной, не трескается, ее легче обрабатывать, гнуть и сваривать.

Независимо от типа стали, которая лучше всего подходит для вашего применения, всегда запрашивайте у дистрибьютора сертификат прокатного стана для конкретной партии (называемой плавкой) стали, которую вы покупаете. Этот сертификат основан на реальных испытаниях, проведенных комбинатом во время производства для определения его механического и химического состава.

Если у вас есть какие-либо вопросы о свойствах стали или вы хотите узнать больше о ENDURA или любой из различных ударных, пресс-форм и штампов Titus Steel, броневых листов, точек сваи, грунтозацепов или нестандартных сталей, не стесняйтесь обращаться к нам. Cегодня.

Интернет-ресурс с информацией о материалах - MatWeb

MatWeb, ваш источник информации о материалах

Что такое MatWeb? MatWeb's база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы.

Преимущества регистрации в MatWeb
Премиум-членство Характеристика: - Данные о материалах экспорт в программы CAD / FEA, включая:

Как найти данные о собственности в MatWeb

Нажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb.

У нас есть более 150 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями.

База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами - сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb.


Рекомендуемый материал:
Меламино-арамидный ламинат




Свойства стальных материалов - SteelConstruction.info

Свойства конструкционной стали зависят как от ее химического состава, так и от способа производства, включая обработку во время изготовления. Стандарты продукции определяют пределы для состава, качества и производительности, и эти ограничения используются или предполагаются проектировщиками конструкций. В этой статье рассматриваются основные свойства, представляющие интерес для дизайнера, и указываются соответствующие стандарты для конкретных продуктов. Спецификация металлоконструкций рассматривается в отдельной статье.

 

Схематическая диаграмма напряжения / деформации для стали

[вверх] Свойства материала, необходимые для проектирования

Свойства, которые необходимо учитывать проектировщикам при выборе изделий из стальных конструкций:


Для проектирования механические свойства основаны на минимальных значениях, указанных в соответствующем стандарте на продукцию. Свариваемость определяется химическим составом сплава, который регулируется стандартами на продукцию.Прочность зависит от конкретного типа сплава - обычная углеродистая сталь, атмосферостойкая сталь или нержавеющая сталь.

[вверх] Факторы, влияющие на механические свойства

Сталь

приобретает свои механические свойства благодаря сочетанию химического состава, термической обработки и производственных процессов. Хотя основным компонентом стали является железо, добавление очень небольших количеств других элементов может оказать заметное влияние на свойства стали. Прочность стали можно повысить, добавив такие сплавы, как марганец, ниобий и ванадий.Однако эти добавки в сплав также могут отрицательно повлиять на другие свойства, такие как пластичность, ударная вязкость и свариваемость.

Сведение к минимуму уровня серы может повысить пластичность, а ударную вязкость можно улучшить добавлением никеля. Поэтому химический состав для каждой спецификации стали тщательно сбалансирован и протестирован во время ее производства, чтобы гарантировать достижение соответствующих свойств.

Легирующие элементы также по-разному реагируют, когда материал подвергается термообработке, включающей охлаждение с заданной скоростью от определенной пиковой температуры.Производственный процесс может включать комбинации термической обработки и механической обработки, которые имеют решающее значение для характеристик стали.

Механическая обработка осуществляется во время прокатки или формовки стали. Чем больше прокатывается стали, тем прочнее она становится. Этот эффект очевиден в стандартах на материалы, которые, как правило, указывают на снижение предела текучести с увеличением толщины материала.

Эффект термической обработки лучше всего объясняется с помощью различных технологических процессов, которые могут использоваться при производстве стали, основными из которых являются:

  • Сталь после прокатки
  • Сталь нормализованная
  • Сталь нормализованный прокат
  • Сталь термомеханически прокатанная (TMR)
  • Закаленная и отпущенная (Q&T) сталь.


Сталь охлаждается во время прокатки, при этом типичная температура окончательной прокатки составляет около 750 ° C. Сталь, которой затем дают остыть естественным путем, называется материалом «после прокатки». Нормализация происходит, когда прокатанный материал снова нагревают примерно до 900 ° C и выдерживают при этой температуре в течение определенного времени, прежде чем дать ему возможность естественным образом остыть. Этот процесс уменьшает размер зерна и улучшает механические свойства, особенно ударную вязкость. Нормализованная прокатка - это процесс, при котором после завершения прокатки температура превышает 900 ° C.Это имеет такое же влияние на свойства, как и нормализация, но исключает дополнительный процесс повторного нагрева материала. Нормализованные и нормализованные прокатные стали имеют обозначение "N".

Использование высокопрочной стали может уменьшить необходимый объем стали, но сталь должна быть прочной при рабочих температурах, а также должна обладать достаточной пластичностью, чтобы противостоять любому распространению вязких трещин. Следовательно, стали с более высокой прочностью требуют улучшенной ударной вязкости и пластичности, которые могут быть достигнуты только с использованием низкоуглеродистых чистых сталей и за счет максимального измельчения зерна.Реализация процесса термомеханической прокатки (TMR) является эффективным способом достижения этой цели.

Термомеханически прокатанная сталь использует особый химический состав стали, что обеспечивает более низкую конечную температуру прокатки около 700 ° C. Для прокатки стали при этих более низких температурах требуется большее усилие, и свойства сохраняются, если повторно не нагреть сталь выше 650 ° C. Сталь, подвергнутая термомеханическому прокату, имеет маркировку «М».

Процесс обработки закаленной и отпущенной стали начинается с нормализованного материала при температуре 900 ° C.Он быстро охлаждается или закаливается для производства стали с высокой прочностью и твердостью, но с низкой вязкостью. Прочность восстанавливается повторным нагревом до 600 ° C, поддержанием температуры в течение определенного времени, а затем естественным охлаждением (темперирование). Закаленная и отпущенная сталь обозначается буквой Q.

Закалка включает быстрое охлаждение продукта путем погружения непосредственно в воду или масло. Его часто используют вместе с отпуском, который представляет собой термообработку на второй стадии до температур ниже диапазона аустенизации.Эффект отпуска заключается в смягчении ранее закаленных структур и их повышении прочности и пластичности.

 

Схематический график температуры / времени процессов прокатки

[вверху] Прочность

[вверх] Предел текучести

Предел текучести является наиболее распространенным свойством, которое может понадобиться проектировщику, поскольку это основа, используемая для большинства правил, приведенных в нормах проектирования. В европейских стандартах для конструкционных углеродистых сталей (включая погодостойкую сталь) основное обозначение относится к пределу текучести, т.е.грамм. Сталь S355 - это конструкционная сталь с указанным минимальным пределом текучести 355 Н / мм².

Стандарты на продукцию также определяют допустимый диапазон значений предела прочности на разрыв (UTS). Минимальный UTS имеет отношение к некоторым аспектам дизайна.

[вверх] Горячекатаный прокат

Для горячекатаных углеродистых сталей цифра в обозначении представляет собой значение предела текучести для материала толщиной до 16 мм. Конструкторам следует учитывать, что предел текучести уменьшается с увеличением толщины листа или профиля (более тонкий материал обрабатывается больше, чем толстый материал, и обработка увеличивает прочность).Для двух наиболее распространенных марок стали, используемых в Великобритании, указанные минимальный предел текучести и минимальный предел прочности на растяжение показаны в таблице ниже для сталей в соответствии с BS EN 10025-2 [1] .

Минимальная текучесть и предел прочности для обычных марок стали
Марка Предел текучести (Н / мм 2 ) для номинальной толщины t (мм) Предел прочности на разрыв (Н / мм 2 ) для номинальной толщины t (мм)
т ≤ 16 16 40 63 3 100
S275 275 265 255 245 410 400
S355 355 345 335 325 470 450

Национальное приложение Великобритании к BS EN 1993-1-1 [2] позволяет использовать минимальное значение текучести для конкретной толщины в качестве номинального (характеристического) предела текучести f y и минимального значения прочности на растяжение прочность f u использовать как номинальный (характеристический) предел прочности.

Подобные значения даны для других марок в других частях BS EN 10025 и для полых профилей в соответствии с BS EN 10210-1 [3] .

[вверх] Холодногнутые стали

Существует широкий диапазон марок стали для полосовой стали, пригодной для холодной штамповки. Минимальные значения предела текучести и предела прочности указаны в соответствующем стандарте на продукцию BS EN 10346 [4] .

BS EN 1993-1-3 [5] содержит в таблице значения базового предела текучести f yb и предела прочности на растяжение f u , которые должны использоваться в качестве характерных значений при проектировании.

[вверх] Нержавеющая сталь

Марки нержавеющей стали обозначаются числовым «номером стали» (например, 1.4401 для типичной аустенитной стали), а не системой обозначений «S» для углеродистых сталей. Зависимость напряжение-деформация не имеет четкого различия между пределом текучести, и «предел текучести» нержавеющей стали для нержавеющей стали обычно указывается в терминах предела текучести, определенного для конкретной смещенной остаточной деформации (обычно 0,2% деформации).

Прочность обычно используемых конструкционных нержавеющих сталей составляет от 170 до 450 Н / мм². Аустенитные стали имеют более низкий предел текучести, чем обычно используемые углеродистые стали; Дуплексные стали имеют более высокий предел текучести, чем обычные углеродистые стали. Как для аустенитных, так и для дуплексных нержавеющих сталей отношение предела прочности к пределу текучести больше, чем для углеродистых сталей.

BS EN 1993-1-4 [6] содержит в таблице номинальные (характеристические) значения предела текучести f y и минимального предела прочности на растяжение f u для сталей согласно BS EN 10088-1 [7] для использование в дизайне.

[вверх] Прочность

 

Образец для испытаний на удар с V-образным надрезом

Все материалы имеют недостатки. В стали эти дефекты проявляются в виде очень мелких трещин. Если сталь недостаточно прочная, «трещина» может быстро распространяться без пластической деформации и привести к «хрупкому разрушению». Риск хрупкого разрушения увеличивается с увеличением толщины, растягивающего напряжения, концентраторов напряжений и при более низких температурах.Вязкость стали и ее способность противостоять хрупкому разрушению зависят от ряда факторов, которые следует учитывать на этапе спецификации. Удобной мерой прочности является испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом - см. Изображение справа. В этом испытании измеряется энергия удара, необходимая для разрушения небольшого образца с надрезом при заданной температуре одним ударом маятника.

В различных стандартах на продукцию указываются минимальные значения энергии удара для различных классов прочности каждого класса прочности.Для нелегированных конструкционных сталей основными обозначениями марок стали JR, J0, J2 и K2. Для мелкозернистых сталей, закаленных и отпущенных сталей (которые обычно более жесткие, с более высокой энергией удара) используются разные обозначения. Сводка обозначений ударной вязкости приведена в таблице ниже.

Минимальная энергия удара, установленная для углеродистой стали марки
Стандартный Земляное полотно Ударная вязкость Температура испытания
BS EN 10025-2 [1]
BS EN 10210-1 [3]
JR 27J 20 o С
J0 27J 0 o С
J2 27J-20 o С
K2 40J-20 o С
BS EN 10025-3 [8] N 40J-20 o c
NL 27J-50 или с
BS EN 10025-4 [9] M 40J-20 o c
мл 27J-50 или с
BS EN 10025-5 [10] J0 27J 0 o С
J2 27J-20 o С
K2 40J-20 o С
J4 27J-40 o С
J5 27J-50 o С
BS EN 10025-6 [11] Q 30J-20 o c
QL 30J-40 o c
QL1 30J-60 o c

Для тонкостенных сталей, предназначенных для холодной штамповки, требования к энергии удара для материала толщиной менее 6 мм не предъявляются.

Выбор подходящего подкласса для обеспечения соответствующей прочности в расчетных ситуациях приведен в BS EN 1993‑1‑10 [12] и связанном с ним UK NA [13] . Правила связывают температуру воздействия, уровень напряжений и т. Д. С «предельной толщиной» для каждого подкласса стали. PD 6695-1-10 [14] содержит полезные справочные таблицы, а руководство по выбору подходящего подкласса дано в ED007.

 

Эти правила проектирования были разработаны для конструкций, подверженных усталости, таких как мосты и опорные конструкции кранов, и признано, что их использование в зданиях, где усталость играет второстепенную роль, является чрезвычайно безопасным.

Публикация SCI P419 представляет модифицированные пределы толщины стали, которые могут использоваться в зданиях, где усталость не является предметом рассмотрения при проектировании. Эти новые пределы были получены с использованием того же подхода, что и правила проектирования Еврокода, но существенно снижают рост трещин из-за усталости. Используется слово «уменьшить», поскольку предполагать, что никакого роста вообще нет, означало бы полностью устранить эффект утомления. Допускается некоторая усталость (20 000 циклов) на основании ориентировочных указаний стандарта DIN.

Термин «квазистатический» будет охватывать такие конструкции - в действительности, может иметь место некоторая ограниченная цикличность нагрузки, но это обычно не рассматривается - подход к проектированию состоит в том, чтобы рассматривать все нагрузки как статические. Ключом к новому подходу является формула для выражения роста трещины за период до 20 000 циклов. Эксперты из Ахенского университета (которые участвовали в разработке Еврокода) дали это важнейшее выражение.

Дополнительная информация доступна в технической статье в сентябрьском выпуске журнала NSC за 2017 год.

Нержавеющая сталь обычно намного прочнее углеродистой стали; минимальные значения указаны в BS EN 10088-4 [15] . BS EN 1993-1-4 [6] утверждает, что аустенитные и дуплексные стали достаточно вязкие и не подвержены хрупкому разрушению при рабочих температурах до -40 ° C.

[вверху] Пластичность

Пластичность - это мера степени, в которой материал может деформироваться или растягиваться между началом текучести и возможным разрушением под действием растягивающей нагрузки, как показано на рисунке ниже.Проектировщик полагается на пластичность для ряда аспектов проектирования, включая перераспределение напряжений в предельном состоянии, конструкцию группы болтов, снижение риска распространения усталостной трещины и в производственных процессах сварки, изгиба и правки. Различные стандарты для марок стали в приведенной выше таблице настаивают на минимальном значении пластичности, поэтому проектные допущения действительны, и если они указаны правильно, проектировщик может быть уверен в их адекватных характеристиках.

 

Напряжение - деформация стали

[вверх] Свариваемость

 

Приварка ребер жесткости к большой сборной балке
(Изображение любезно предоставлено Mabey Bridge Ltd)

Все конструкционные стали в основном поддаются сварке. Однако сварка предполагает локальное плавление стали, которая впоследствии остывает.Охлаждение может быть довольно быстрым, потому что окружающий материал, например балка обеспечивает большой «теплоотвод», а сварной шов (и вводимое тепло) обычно относительно невелик. Это может привести к упрочнению «зоны термического влияния» (HAZ) и снижению ударной вязкости. Чем больше толщина материала, тем больше снижение ударной вязкости.

Склонность к охрупчиванию также зависит от легирующих элементов, главным образом, но не исключительно, от содержания углерода. Эту восприимчивость можно выразить как «углеродный эквивалент» (CEV), и различные стандарты продукции для углеродистой стали содержат выражения для определения этого значения.

BS EN 10025 [1] устанавливает обязательные пределы для CEV для всех покрываемых изделий из конструкционной стали, и это простая задача для тех, кто контролирует сварку, - гарантировать, что используемые спецификации процедуры сварки соответствуют соответствующей марке стали и CEV.

[вверх] Прочие механические свойства стали

Другие важные для проектировщика механические свойства конструкционной стали включают:

  • Модуль упругости, E = 210 000 Н / мм²
  • Модуль сдвига, G = E / [2 (1 + ν )] Н / мм², часто принимается равным 81 000 Н / мм²
  • коэффициент Пуассона, ν = 0.3
  • Коэффициент теплового расширения, α = 12 x 10 -6 / ° C (в диапазоне температур окружающей среды).

[вверху] Прочность

 

Нанесение защиты от коррозии на месте
(Изображение любезно предоставлено Hempel UK Ltd.)

Еще одним важным свойством является защита от коррозии. Хотя доступны специальные коррозионно-стойкие стали, они обычно не используются в строительстве.Исключением является погодостойкая сталь.

Наиболее распространенными способами защиты конструкционной стали от коррозии являются окраска или гальваника. Требуемый тип и степень защиты покрытия зависит от степени воздействия, местоположения, расчетного срока службы и т. Д. Во многих случаях во внутренних сухих условиях не требуется никаких антикоррозионных покрытий, кроме соответствующей противопожарной защиты. Доступна подробная информация о защите от коррозии конструкционной стали.

[вверху] Погодостойкая сталь

Погодоустойчивая сталь - это высокопрочная низколегированная сталь, которая противостоит коррозии, образуя прилипшую защитную «патину» от ржавчины, которая препятствует дальнейшей коррозии.Защитное покрытие не требуется. Он широко используется в Великобритании для строительства мостов и некоторых зданий. Он также используется для архитектурных элементов и скульптурных сооружений, таких как Ангел Севера.

 

Ангел Севера

[вверху] Нержавеющая сталь

 

Типичные кривые напряжение-деформация для нержавеющей и углеродистой стали в отожженном состоянии

Нержавеющая сталь - это материал с высокой коррозионной стойкостью, который можно использовать в конструкционных целях, особенно там, где требуется высококачественная обработка поверхности.Подходящие классы воздействия в типичных условиях окружающей среды приведены ниже.

Поведение нержавеющих сталей при растяжении отличается от углеродистых сталей по ряду аспектов. Наиболее важное различие заключается в форме кривой напряжения-деформации. В то время как углеродистая сталь обычно демонстрирует линейное упругое поведение до предела текучести и плато перед деформационным упрочнением, нержавеющая сталь имеет более округлую реакцию без четко определенного напряжения текучести. Следовательно, предел текучести нержавеющей стали обычно определяется для конкретной остаточной деформации смещения (обычно 0.2% деформации), как показано на рисунке справа, на котором показаны типичные экспериментальные кривые напряжение-деформация для обычных аустенитных и дуплексных нержавеющих сталей. Показанные кривые представляют диапазон материалов, которые могут быть поставлены, и не должны использоваться при проектировании.

Механические свойства обычных нержавеющих сталей согласно EN 10088-4 [15]
Описание Марка Минимум 0.Предел текучести 2% (Н / мм 2 ) Предел прочности на разрыв (Н / мм 2 ) Относительное удлинение при разрыве (%)
Основные хромоникелевые аустенитные стали 1,4301 210520–720 45
1.4307 200 500–700 45
Молибден-хромникелевые аустенитные стали 1.4401 220520–670 45
1.4404 220520–670 45
Дуплексные стали 1,4162 450 650–850 30
1.4462 460 640–840 25

Механические свойства относятся к горячекатаному листу. Для холоднокатаной и горячекатаной полосы указанные значения прочности на 10-17% выше.

Рекомендации по выбору нержавеющей стали
BS EN ISO 9223 [16] Класс атмосферной коррозии Типичная внешняя среда Подходящая нержавеющая сталь
C1 (Очень низкий) Пустыни и арктические районы (очень низкая влажность) 1.4301 / 1.4307, 1.4162
C2 (Низкий) Засушливые или слабозагрязненные (сельские районы) 1.4301 / 1.4307, 1.4162
C3 (средний) Прибрежные районы с небольшими отложениями соли
Городские или промышленные районы с умеренным загрязнением
1.4401 / 1.4404, 1.4162
(1.4301 / 1.4307)
C4 (высокий) Загрязненная городская и промышленная атмосфера
Прибрежные районы с умеренными солевыми отложениями
Дорожная среда с солями для защиты от обледенения
1.4462, (1.4401 / 1.4404), другие более высоколегированные дуплексы или аустенитные материалы
C5 (Очень высокий) Сильно загрязненная промышленная среда с высокой влажностью
Морская среда с высокой степенью соленых отложений и брызг
1.4462, другие более высоколегированные дуплексы или аустенитные материалы

Материалы, подходящие для более высокого класса, могут использоваться для более низких классов, но могут быть неэффективными с точки зрения затрат. Материалы в скобках могут быть рассмотрены, если допустима умеренная коррозия. Накопление коррозионных загрязнителей и хлоридов будет выше в защищенных местах; следовательно, может потребоваться выбрать рекомендуемый сорт из следующего более высокого класса коррозии.

[вверх] Список литературы

  1. 1.0 1,1 1,2 BS EN 10025-2: 2019 Горячекатаный прокат из конструкционных сталей. Технические условия поставки нелегированных конструкционных сталей, BSI.
  2. ↑ NA + A1: 2014 к BS EN 1993-1-1: 2005 + A1: 2014, Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций Общие правила и правила для зданий, BSI
  3. 3,0 3,1 BS EN 10210-1: 2006 Конструкционные полые профили горячей обработки из нелегированных и мелкозернистых сталей. Технические требования к поставке, BSI.
  4. ↑ BS EN 10346: 2015 Стальной плоский прокат с непрерывным горячим покрытием для холодной штамповки. Технические условия поставки. BSI
  5. ↑ BS EN 1993-1-3: 2006 Еврокод 3: Проектирование стальных конструкций. Общие правила - Дополнительные правила для холодногнутых профилей и листов, BSI.
  6. 6,0 6,1 BS EN 1993-1-4: 2006 + A1: 2015 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Основные правила. Дополнительные правила для нержавеющих сталей, BSI
  7. ↑ BS EN 10088-1: 2014 Нержавеющие стали.Список нержавеющих сталей, BSI
  8. ↑ BS EN 10025-3: 2019, Горячекатаный прокат из конструкционных сталей, Часть 3: Технические условия поставки нормализованных / нормализованных прокатных свариваемых мелкозернистых конструкционных сталей, BSI
  9. ↑ BS EN 10025-4: 2019, Горячекатаный прокат из конструкционных сталей, Часть 4: Технические условия поставки термомеханических прокатных свариваемых мелкозернистых конструкционных сталей, BSI
  10. ↑ BS EN 10025-5: 2019, Горячекатаный прокат из конструкционных сталей, Часть 5: Технические условия поставки для конструкционных сталей с повышенной стойкостью к атмосферной коррозии, BSI
  11. ↑ BS EN 10025-6: 2019, Горячекатаный прокат из конструкционных сталей, Часть 6: Технические условия поставки плоского проката из конструкционных сталей с высоким пределом текучести в закаленном и отпущенном состоянии, BSI
  12. ↑ BS EN 1993-1-10: 2005 Еврокод 3.Проектирование металлоконструкций. Прочность материала и свойства по толщине, BSI.
  13. ↑ NA к BS EN 1993-1-10: 2005, Национальное приложение Великобритании к Еврокоду 3: Проектирование стальных конструкций. Прочность материала и свойства по толщине. BSI
  14. ↑ PD 6695-1-10: 2009 Рекомендации по проектированию конструкций согласно BS EN 1993-1-10. BSI
  15. 15,0 15,1 BS EN 10088-4: 2009 Нержавеющие стали. Технические условия поставки листов и полос из коррозионно-стойких сталей строительного назначения, BSI.
  16. ↑ BS EN ISO 9223: 2012 Коррозия металлов и сплавов, Коррозионная активность атмосферы, Классификация, определение и оценка. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

Свойства и использование стали

Обновлено 16 февраля 2020 г.

Автор: Кевин Бек

Проверено: Lana Bandoim, B.S.

Конструкции, сделанные в основном или большей частью из материала, известного как сталь , могут быть самым заметным дополнением человечества к ландшафту Земли.

Если бы все живое на Земле было телепортировано в другое место, и группа инопланетян занялась исследованием, самые прочные и внушительные объекты, которые они обнаружили бы, которые явно не возникли в результате естественных геологических процессов, содержали бы сталь: небоскребы, мосты, тяжелую технику и, по сути, все, что требуется, чтобы противостоять сильным силам с течением времени.

Возможно, вы знаете, откуда «берется» сталь и что она «такое». По крайней мере, вы наверняка знаете, как он обычно выглядит, ощущается и, возможно, даже звучит в определенных случаях.

Если вы думаете о стали как о металле, это естественно, но на самом деле сталь классифицируется как сплав или смесь различных металлов. В этом случае почти весь первичный металл - это железо, независимо от конкретного рецепта, но, как вы увидите, даже небольшое количество углерода может значительно изменить свойства стали.

Приготовьтесь узнать много нового о том, что по праву можно назвать самым важным материалом в истории строительства и инженерии,

Физические и химические свойства стали

Как вы, несомненно, знаете из того, что видели, слышали и общались С вашей стороны, сталь известна прежде всего своей прочностью, твердостью и твердостью.В некоторых случаях он также славится своим блеском.

В количественном выражении эти качества выражаются в очень высокой температуре плавления (около 1510 ° C, выше, чем у большинства металлов; медь, например, почти на 500 градусов ниже) и очень высокой плотности (7,9 г / см 3 , что почти в восемь раз больше, чем у воды).

Сталь в целом тверже и прочнее, чем ее так называемый родительский элемент, железо. Тем не менее, чрезвычайно гибкий и известен своей высокой прочностью на разрыв (т.е.е. его способность противостоять приложенным нагрузкам или силам, не теряя своей формы).

Прочность на растяжение всех типов стали высока по сравнению с другими материалами, но значительно различается между типами стали. На нижнем уровне значения составляют приблизительно 290 Н / мм 2 ; на верхнем конце предел прочности на разрыв достигает 870 Н / мм 2 .

  • Один квадратный миллиметр ( 2 мм) составляет всего одну миллионную квадратного метра. Это означает, что сталь может иметь предел прочности на разрыв 870 миллионов ньютонов на квадратный метр, что равно массе 88.8 миллионов килограммов, или 195,7 миллиона фунтов (97 831 тонна), на Земле!

Если вы когда-либо использовали чугунную сковороду , вы, возможно, заметили, насколько она на удивление крепкая (или, по крайней мере, тяжелая). Когда железо является единственным или почти единственным компонентом чего-то вроде сковороды, оно более хрупкое, чем сталь.

Но для большинства повседневных температур приготовления пищи (которые кажутся «горячими», но далеко не похожи на плавильные печи) функциональная разница между чугуном и сталью может быть не так очевидна, даже если они обычно выглядят несколько иначе.

Типы стали

Большая часть производимой сегодня стали называется просто углеродистой сталью или простой углеродистой сталью , даже если она может содержать металлы помимо железа и углерода, такие как кремний и марганец.

Количество вариаций стали на поверхности может не выглядеть значительным, потому что углерод никогда не составляет более 1,5% стали. Однако, если учесть, что эта небольшая доля сама может варьироваться в 10 раз (0,15% к 1.5 процентов), вы начинаете понимать, какое физическое воздействие это может оказать.

Сталь

можно разделить на разные категории по ряду критериев. Те, которые используются учеными (которые часто больше озабочены свойствами вещей, чем их фактическим использованием), часто отличаются от тех, чья главная забота - это типы конечных продуктов, изготовленных из стали.

Механический : Как уже отмечалось, предел прочности стали на разрыв может составлять от 290 Н / м 2 до 870 Н / м 2 .Добавление углерода в сталь усложняет задачу из-за того, что атомы углерода фактически рассеиваются между атомами железа, что очень затрудняет дислокации материала, образуя «зерна» Fe 3 C. Это также делает сталь более хрупкой. чем железо, поэтому преобразование железа в сталь, несмотря на очевидные преимущества последней, не требует нулевых практических затрат.

Сталь

, классифицируемая на основе ее механических свойств, начинается с «Fe», и далее следует: 1) E и минимальное значение предела текучести, если сталь классифицируется в основном на этом основании_, или 2) просто значение предел прочности при растяжении, если это основной классификационный признак.(_Предел текучести - это мера сопротивления механической деформации.)

  • Например, «Fe 290» - это сталь с пределом прочности на разрыв 290 Н / мм2. Fe E 220 - это сталь с пределом текучести 220 Н / мм 2 .

Химическая промышленность : Простые углеродистые стали с содержанием углерода от 0,06 до 1,5 процентов подразделяются на следующие типы в зависимости от конкретного содержания углерода.

  1. Мертвая низкоуглеродистая сталь - до 0.15

    процентов

    углерод 2. Низкоуглеродистая или мягкая сталь - 0,15

    процентов

    до 0,45

    процентов

    углерод 3. Среднеуглеродистая сталь - 0,45

    процентов

    до 0,8

    процентов

    углерод 4 . Высокоуглеродистая сталь - 0,8

    процентов

    до 1,5

    процентов

    углерод

Нержавеющая сталь - это тип стали, получивший свое название благодаря своей стойкости к окислению (ржавчина), а также к коррозии. Коррозия , которая может возникнуть в результате применения сильной кислоты.Он был изобретен в 1913 году британским металлургом Гарри Брирли , который обнаружил, что при добавлении металла хрома к стали в больших количествах (13 процентов) хром вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием самообновляющейся защитной пленки. вокруг объекта.

В настоящее время используется ряд типов нержавеющей стали:

  • Мартенситные нержавеющие стали содержат от 12 до 14

    процентов

    хрома и 0.От 12 до 0,35

    % углерода

    и были первой разработанной нержавеющей сталью. Эти стали магнитные и могут быть упрочнены путем термической обработки. Они используются в гидравлических насосах, паровых насосах, масляных насосах и клапанах, а также в другом инженерном оборудовании.

    * Ферритные нержавеющие стали содержат большее количество хрома (от 16 до 18

    процентов) и примерно 0,12

    процентов углерода

    . Эти стали более устойчивы к коррозии, чем мартенситные нержавеющие стали, но обладают небольшой способностью закаливаться при нагревании.Эти нержавеющие стали используются в основном в операциях формовки и прессования из-за их высокой устойчивости к коррозии.

    * Аустенитные нержавеющие стали содержат большое количество как хрома, так и никеля; существует множество вариаций точного химического состава, но наиболее широко используемые состоят из 18

    процентов хрома

    и 8

    процентов

    никеля с минимальным содержанием углерода. Они очень хорошо сопротивляются коррозии за счет того, что не поддаются термической обработке в какой-либо значительной степени.Эти стали используются в валах насосов, рамах, обшивке и бытовых компонентах, таких как винты, гайки и болты.

Назначение сплавов

Вы уже видели, как сплавы могут сделать уже полезный материал лучше или, возможно, точнее, более специализированным. Как этот процесс работает на молекулярном уровне?

Большинство чистых металлов, хотя многие из них кажутся твердыми, на самом деле сами по себе слишком мягкие, чтобы их можно было использовать в тяжелой промышленности. (Заметным исключением является автомобильная промышленность, где сталь остается в основном нелегированной и содержит почти чистое железо.) Но смешивание с другими металлами может дать выдающиеся результаты.

Например, никель и хром устойчивы к коррозии и известны своим включением в хирургические инструменты из нержавеющей стали. Если для использования в стальных магнитах требуется сплав с более высокой магнитной проницаемостью, лучшим выбором будет кобальт .

Марганец используется в крупномасштабных проектах, таких как железнодорожные переезды для тяжелых условий эксплуатации, из-за его значительной прочности и твердости.Наконец, молибден способен сохранять свою прочность при необычно высоких температурах даже по стандартам металлов и используется в точных приложениях, таких как высокоскоростные сверлильные наконечники.

  • Когда к существующей стальной решетке добавляются ионы большего размера, это разрушает решетку таким образом, что соседним «слоям» становится труднее скользить друг мимо друга, что увеличивает твердость стали. Добавление более мелких атомов может иметь тот же эффект за счет другой формы механического нарушения структуры кристаллической решетки железа.

Преимущества стали

Среди многих желаемых свойств стали - ее экологичность. Это может не всегда выглядеть так с большими стальными конструкциями, усеивающими небосклон в часто неприятных местах, но его высокая долговечность означает, что, например, он не превратится во что-то токсичное и незаметно попадет в грунтовые воды и другие области. В возобновляемых источниках энергии (например, солнечная, ветровая и гидроэнергетика) широко используется нержавеющая сталь.

  • Сталь в настоящее время является самым перерабатываемым материалом на Земле; хотя он тяжелый, его магнитные свойства облегчают его восстановление из ручьев и других мест, чем из других форм отходов.Это может снизить выбросы CO 2 .

По сравнению с другими материалами, сталь требует небольшого количества энергии при создании относительно легких стальных элементов, и ей можно придавать различные формы. Он дает лучшую форму и остроту, чем железо, которое используется для изготовления оружия.

Различные виды использования и функции стали

Как уже отмечалось, сталь используется в автомобильной промышленности. Подумайте о количестве машин на дорогах вашего собственного города в час пик, все они с кузовами, дверями, двигателями, подвесками и интерьерами, в основном состоящими из стали.

  • В среднем автомобиль на 50 процентов изготовлен из стали.

Сталь используется не только в легковых автомобилях, но и в производстве сельскохозяйственных машин и машин.

Большинство приборов в современных домах, таких как холодильники, телевизоры, раковины, духовки и т. Д., Изготовлены из «простой» стали. Кроме того, те, кто любит проводить время на кухне, хорошо осведомлены о роли нержавеющей стали в производстве прекрасных столовых приборов. Нержавеющая сталь особенно легко поддерживает стерильную среду, что является одним из качеств, делающих ее хорошим выбором для хирургических инструментов и имплантатов.

Поскольку сталь позволяет легко формировать сварные швы, она не только составляет невидимый каркас современных конструкций, но и сама по себе стала использоваться в образцах современной архитектуры. Так называемая «мягкая» сталь используется для повседневного строительства зданий, особенно в районах, где сильные ветры являются особенностью местного климата.

Сталь Химические формулы и реакции

Сталь сама по себе является сплавом и по определению не имеет химической или молекулярной формулы, независимо от типа.Тем не менее полезно изучить некоторые важные реакции, происходящие в процессе производства стали.

Сжигание чугуна и стального лома или, в некоторых случаях, только стального лома, включает ряд различных реакций. Вот некоторые из наиболее важных:

2 C + O 2 → 2 CO
Si + O 2 → SiO 2
4P + 5 O 2 → 4P 5 O 2
2 Mn + O 2 → 2 MnO

CO ( диоксид углерода ) является побочным продуктом, но остальное добавляют в известь для продолжения процесса выплавки стали с образованием шлака .

Каковы механические свойства сталей - определение

На рисунке представлена ​​фазовая диаграмма железо – карбид железа (Fe – Fe3C). Процент присутствующего углерода и температура определяют фазу железоуглеродистого сплава и, следовательно, его физические характеристики и механические свойства. Процент углерода определяет тип сплава черных металлов: чугун, сталь или чугун. Источник: wikipedia.org Läpple, Volker - Wärmebehandlung des Stahls Grundlagen. Лицензия: CC BY-SA 4.0

Стали - это железоуглеродистые сплавы, которые могут содержать значительные концентрации других легирующих элементов. Добавление небольшого количества неметаллического углерода к , железо обменивает его большую пластичность на с большей прочностью . Благодаря своей очень высокой прочности, но все же значительной ударной вязкости и способности сильно изменяться при термообработке, сталь является одним из наиболее полезных и распространенных сплавов на основе черных металлов в современном использовании. Существуют тысячи сплавов, которые имеют различный состав и / или термообработку.Механические свойства чувствительны к содержанию углерода, которое обычно составляет менее 1,0 мас.%. Согласно классификации AISI углеродистая сталь делится на четыре класса в зависимости от содержания углерода.

Механические свойства сталей

Материалы часто выбирают для различных применений, потому что они имеют желаемое сочетание механических характеристик. Для структурных применений свойства материалов имеют решающее значение, и инженеры должны их учитывать.

Прочность сталей

В механике материалов сила материала - это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Прочность материалов в основном учитывает взаимосвязь между внешними нагрузками , приложенными к материалу, и результирующей деформацией или изменением размеров материала. Прочность материала - это его способность выдерживать эту приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации.

Предел прочности на разрыв

Предел прочности при растяжении является максимумом на инженерной кривой зависимости напряжения от деформации. Это соответствует максимальному напряжению , которое может выдержать конструкция при растяжении. Предел прочности на разрыв часто сокращают до «прочности на разрыв» или даже до «предела». Если это напряжение приложить и поддерживать, в результате произойдет разрушение. Часто это значение значительно превышает предел текучести (на 50–60 процентов больше, чем предел текучести для некоторых типов металлов).Когда пластичный материал достигает предела прочности, он испытывает образование шейки, где площадь поперечного сечения локально уменьшается. Кривая "напряжение-деформация" не содержит напряжения, превышающего предел прочности. Несмотря на то, что деформации могут продолжать увеличиваться, напряжение обычно уменьшается после достижения предела прочности. Это интенсивное свойство; поэтому его значение не зависит от размера испытуемого образца. Однако это зависит от других факторов, таких как подготовка образца, наличие или отсутствие поверхностных дефектов и температура испытательной среды и материала. Предел прочности на разрыв варьируется от 50 МПа для алюминия до 3000 МПа для очень высокопрочных сталей.

Пример - Предел прочности на разрыв - Низкоуглеродистая сталь

Предел прочности при растяжении низкоуглеродистой стали составляет от 400 до 550 МПа.

Пример - Предел прочности на разрыв - Ультра-высокоуглеродистая сталь

Предел прочности на разрыв сверхвысокоуглеродистой стали составляет 1100 МПа.

Предел текучести

Предел текучести - это точка на кривой зависимости напряжения от деформации, которая указывает предел упругого поведения и начало пластического поведения. Предел текучести или предел текучести - это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести - это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. До достижения предела текучести материал будет упруго деформироваться и вернется к своей исходной форме, когда приложенное напряжение будет снято. После достижения предела текучести некоторая часть деформации будет постоянной и необратимой. Некоторые стали и другие материалы демонстрируют поведение, называемое явлением предела текучести.Предел текучести варьируется от 35 МПа для алюминия с низкой прочностью до более 1400 МПа для высокопрочных сталей.

Пример - Предел текучести - Низкоуглеродистая сталь

Предел текучести низкоуглеродистой стали 250 МПа.

Пример - Предел текучести - Ультра-высокоуглеродистая сталь

Предел текучести сверхвысокоуглеродистой стали 800 МПа.

Модуль упругости Юнга

Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для растягивающего и сжимающего напряжения в режиме линейной упругости при одноосной деформации и обычно оценивается с помощью испытаний на растяжение.С точностью до предельного напряжения тело сможет восстановить свои размеры при снятии нагрузки. Приложенные напряжения заставляют атомы в кристалле перемещаться из своего положения равновесия. Все атомы смещаются на одинаковую величину и по-прежнему сохраняют свою относительную геометрию. Когда напряжения снимаются, все атомы возвращаются в исходное положение, и остаточная деформация не происходит. Согласно закону Гука , напряжение пропорционально деформации (в упругой области), а наклон равен модулю Юнга .Модуль Юнга равен продольному напряжению, деленному на деформацию.

Пример - Модуль упругости Юнга - Низкоуглеродистая сталь

Модуль упругости

для низкоуглеродистой стали составляет 200 ГПа.

Твердость сталей

В материаловедении твердость - это способность противостоять вдавливанию поверхности ( локализованная пластическая деформация ) и царапинам . Твердость , вероятно, является наиболее плохо определенным свойством материала, поскольку оно может указывать на устойчивость к царапинам, сопротивление истиранию, сопротивление вдавливанию или даже сопротивление формованию или локализованной пластической деформации.Твердость важна с инженерной точки зрения, поскольку сопротивление износу в результате трения или эрозии паром, маслом и водой обычно увеличивается с увеличением твердости.

Испытание на твердость по Бринеллю - это одно из испытаний на твердость при вдавливании, которое было разработано для испытания на твердость. При испытаниях по Бринеллю твердый сферический индентор под определенной нагрузкой вдавливается в поверхность испытываемого металла. В типичном испытании используется шарик из закаленной стали диаметром 10 мм (0,39 дюйма) диаметром в качестве индентора с усилием 3000 кгс (29.42 кН; 6,614 фунт-силы) сила. Нагрузка поддерживается постоянной в течение определенного времени (от 10 до 30 с). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком.

Испытание обеспечивает численные результаты для количественной оценки твердости материала, которая выражается числом твердости по Бринеллю HB . Число твердости по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1: 2005) как HBW (H от твердости, B от твердости по Бринеллю и W от материала индентора, вольфрама ( вольфрам) карбид).В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.

Число твердости по Бринеллю (HB) - это нагрузка, деленная на площадь поверхности вдавливания. Диаметр слепка измеряется с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю рассчитывается по формуле:

Существует множество широко используемых методов испытаний (например, по Бринеллю, Кнупу, Виккерсу и Роквеллу). Существуют таблицы, которые коррелируют значения твердости по различным методам испытаний, где корреляция применима.Во всех шкалах высокое число твердости соответствует твердому металлу.

Пример - твердость низкоуглеродистой стали

Твердость

по Бринеллю для низкоуглеродистой стали составляет примерно 120 МПа.

Пример - Твердость Высокая- Углеродистая сталь

Твердость по Бринеллю высокоуглеродистой стали составляет примерно 200 МПа.

Пример - твердость дамасской стали

Твердость дамасской стали по Роквеллу зависит от текущего типа стали, но может составлять приблизительно 62-64 HRC по Роквеллу.

4 Свойства нержавеющей стали, которые вы должны знать

Marlin Steel часто использует различные сплавы нержавеющей стали для изготовления проволочных корзин и форм из листового металла. Свойства нержавеющей стали делают ее отличным материалом для многих областей применения. Однако с таким большим количеством различных типов сплавов нержавеющей стали часто бывает трудно сделать какие-либо выводы о металле.

Какие свойства нержавеющей стали вы должны знать, прежде чем использовать один из этих сплавов? Вот краткое описание различных марок нержавеющей стали и их свойств:

Какие свойства нержавеющей стали мне следует знать?

Следует учитывать множество различных свойств нержавеющей стали, но наиболее важными из них, как правило, являются:

  • Предел прочности при растяжении. Вес, который может выдержать сплав, прежде чем он начнет терять форму.
  • Температурный допуск. Температуры, при которых нержавеющая сталь может использоваться безопасно без риска ухудшения ее характеристик.
  • Коррозионная стойкость. Защитный оксидный слой является основной характеристикой всех марок нержавеющей стали, что делает их более устойчивыми к окислению и коррозии, чем обычная сталь.
  • Модуль сдвига. Мера силы, необходимой для деформации металла.Более высокие значения модуля сдвига указывают на более прочный материал, который с меньшей вероятностью изгибается под нагрузкой.

Это характеристики нержавеющей стали, которые наиболее часто подвергаются испытаниям в производственных процессах.

Почему эти свойства нержавеющей стали имеют значение?

Прочность на растяжение напрямую влияет на грузоподъемность проволочной корзины, изготовленной по индивидуальному заказу. Чем выше предел прочности сплава нержавеющей стали, тем больший вес он выдерживает. Многие марки нержавеющей стали обладают превосходной прочностью на разрыв, особенно сплавы нержавеющей стали с высоким содержанием углерода.Еще одним преимуществом использования высокопрочных марок нержавеющей стали является то, что корзины для мытья деталей могут быть выполнены с очень тонкой проволокой, что сводит к минимуму вмешательство в процесс мойки без нарушения целостности корзины.

Температурный допуск часто важен в производственных приложениях, связанных с использованием экстремальных температур. Например, во многих областях термической обработки используются температуры, превышающие 1000 ° F или даже 1500 ° F, что намного выше точки плавления многих полимеров.Это одна из областей, где разные марки нержавеющей стали могут иметь совершенно разные рабочие характеристики.

Коррозионную стойкость трудно дать кратко, потому что существует очень много различных химикатов и условий, которые могут способствовать коррозии, и некоторые сорта нержавеющей стали могут справляться с определенными коррозионными веществами лучше, чем другие. Например, нержавеющая сталь марки 316 более устойчива к хлоридам, таким как соль, чем нержавеющая сталь марки 304. В целом, сплавы нержавеющей стали обычно обладают превосходной коррозионной стойкостью по сравнению с простой сталью.

Модуль сдвига - полезные сведения для понимания того, насколько хорошо различные марки нержавеющей стали могут выдерживать удар. Если производственное приложение предполагает использование оборудования, которое обеспечивает сильные удары или риск случайных падений, более высокий модуль сдвига может сделать корзину более упругой, которая будет иметь более длительный срок службы.

Примеры свойств нержавеющей стали по маркам

Нержавеющая сталь Марка

Предел прочности

Точка плавления

Коррозионная стойкость

Модуль сдвига

Нерж. Сталь марки 304

505 МПа

1,400–1455 ° C

Хорошее против большинства коррозионных

86 ГПа

Нержавеющая сталь марки 316

580 МПа

1,370–1400 ° C

Отлично против хлоридов

74 ГПа

Марка 430 SS

483 МПа

1,426–1510 ° C

Устойчив к азотной кислоте

81 ГПа

Обратите внимание, что значения производительности, перечисленные в таблице, могут отличаться.Это происходит из-за незначительных различий в отдельных партиях каждого сплава. Незначительное изменение содержания углерода, хрома, молибдена или железа в нержавеющей стали может изменить ее рабочие характеристики.

Нужна помощь в выборе подходящей марки нержавеющей стали для вашего технологического оборудования? Команда инженеров Marlin Steel имеет многолетний опыт подбора идеального материала в соответствии с вашими потребностями!

шаблон | Tubecon

Механические свойства

Механические свойства стали

К физическим свойствам стали относятся: высокая прочность, малый вес, долговечность, пластичность и коррозионная стойкость.Сталь отличается высокой прочностью, хотя и имеет небольшой вес. Фактически, отношение прочности к весу у стали ниже, чем у любого другого строительного материала. Термин пластичность означает, что сталь можно легко формовать для придания ей любой желаемой формы.

Другими совершенно другими физическими свойствами стали являются ее составные элементы, а именно. железо и углерод. Сталь имеет способность быстро остывать от очень высокой температуры после воздействия воды или масла. Физические свойства зависят от процентного состава составляющих элементов и процесса изготовления.Определенное количество углерода можно растворить в железе при определенной температуре. В отличие от железа, входящего в состав элемента, сталь нелегко подвергается коррозии после воздействия влаги и воды. Стабильность размеров стали является желаемым свойством, поскольку размеры стали остаются неизменными даже после многих лет или в экстремальных условиях окружающей среды. Сталь является хорошим проводником электричества, то есть электричество может проходить через сталь.

Марки стали классифицируются многими организациями по стандартизации в зависимости от состава и физических свойств металла.Решающим фактором для марки стали в основном является ее химический состав и состояние поставки. Чем выше содержание углерода, тем тверже и прочнее стальной металл. Сталь высокого качества, содержащая меньше углерода, более пластична.

Ранние формы стали состояли из большего количества углерода по сравнению с современной сталью. Сегодня процесс производства стали таков, что добавляется меньше углерода, а металл немедленно охлаждается, чтобы сохранить желаемые физические свойства стали.Быстрое охлаждение (закалка) стали также изменяет структуру зерна. Существуют и другие виды стали, такие как оцинкованная сталь и нержавеющая сталь (коррозионно-стойкая сталь). Оцинкованная сталь покрывается цинком для защиты от коррозии, тогда как нержавеющая сталь содержит в своем составе около 10 процентов хрома.

Таблица механических свойств стандартных марок стали
Свойства материала ____ _______ _________ _________ _________ ________ _________ _______ _______ _______ _______ _______
SAE1010 SAE1008 SAE1012 300 ВА JISGV132 DD11 S355 S235 S275 Corten_A

Предел прочности при растяжении (МПа)

мин.

310

303

300

390

490

340

410

470

Предел прочности при растяжении (МПа)

макс

360

358

370

540

440

630

470

560

630

Предел прочности при растяжении,
Предел текучести (МПа)

мин.

180

180

450

170

355

235

275

Предел прочности при растяжении,
Предел текучести (МПа)

макс

240

240

310

620

270

340

355

Удлинение при разрыве (%)

мин.

32

42

12

17

14

Удлинение при разрыве (%)

макс

48

48

19

20

25

23

22

26

22

20

Модуль упругости, GPA

200

200

205


Говорите с нами, мы слушаем! .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *