Что такое сталь

В мире не обойтись без использования металлов в различных сферах – машиностроении, производстве, строительстве, инновационных внедрениях и др. Одним из самых известных и распространенных металлических сплавов считается сталь.

Определение

Сталь это сплав, в котором содержание классического железа не должно быть менее 45%, а углерода – 0,12-2,14%. Допускается и множество других, дополнительных ингредиентов. Доступность и высокая прочность данного сырья в сочетании с несложным способом производства, позволяет использовать сталь в изготовлении металлопроката различной конфигурации.

Важно! Сталь занимает лидирующие позиции среди многочисленных металлических сплавов. Ее используют повсеместно.

Характеристики

Для стали характерны следующие особенности:

1. Железо обеспечивает сплаву вязкость и гибкость. Материал можно ковать, придавать определенные формы.
2. Небольшое количество углерода в составе стали обеспечивает ей прочность и жесткость.
3. При минимальных добавках других веществ, сталь меняет свои свойства. Например, никель увеличивает стальную вязкость, делает ее более устойчивой к коррозии, а наличие хрома – повышает жаропрочность.

В процессе плавления в стали образуются вредные примеси (азот, фосфор, сера), от которых избавляются.

Важно! Если превышение углерода в сплаве стали более 2,15 %, то сплав называют уже чугуном.

Сталь имеет преимущества перед чугуном, она считается тверже и прочнее, лучше поддается механической обработке, и ее можно закаливать, что увеличивает крепость в разы.

Разновидности

Перечень стальных сплавов в настоящее время очень широкий. Можно отметить классификацию по следующим факторам:

Химический состав

Разделяют на две группы углеродистые и легированные составы (со специальным вводом нужных элементов). К первой группе относят малоуглеродистые (0,3%) с устойчивостью к ковке, среднеуглеродистые (до 0,7%), и сверхпрочные высокоуглеродистые (от 0,7%).

Ко второй группе относят сплавы с низким (до 2,5%), средним (до 10% примесей), и высоким (более 10%) объемом добавок. Часто используемые добавки – никель, хром, марганец или молибден.

Производство

Сплав стали производят, перерабатывая чугун, убирая лишние примеси, и добавления нужные легирующие составляющие. Выделяют следующие методы:

• мартеновский – плавят чугун с рудой в печи  t 2000⁰С;

• элетроплавильный – в закрытой печи t 2200⁰С плавка исключает попадание газов;
• кислородно-конвертерный – отжиг с продуванием воздухом, ускоренный;
• метод прямой – при t 1000⁰С с продуванием продуктами сгорания природного газа.

Если необходимо получить максимально высокие показатели прочности стали, то ее подвергают дополнительным обработкам (закалке) – термической или термомеханической.

Плюсы и минусы

Сталь имеет неоспоримые преимущества и некоторые недостатки:

Плюсы:

• прочность, твердость и долговечность – по всем видам;
• простая обработка – сгибание, резка, сварка;
• широкая гамма свойств – за счет различных составов и методов обработки;
• достаточная вязкость и упругая структура (без деформаций), незаменимы в сферах, где требуется устойчивость к ударам, динамическим нагрузкам, давлению;
• износостойкость – используется для изготовления сложных узлов, двигателей, крепежа, основных конструкции.

Так как сырья для изготовления стали в России достаточно, то производственный процесс считается экономически выгодным, рентабельным. Цены на готовую продукцию доступные.

Минусы:

• неустойчивость к коррозии – но, создаются стальные нержавеющие формы (дорогие), или металл покрывают защитными красками, др.;
• тяжелый вес – стальные конструкции, металлопрокат утяжеляют общий вес объекта, машины и т.д.;
• контроль качества – следует соблюдать технологический процесс производства стали.

Стальной сплав также накапливает электричество, это ускоряет электрохимическую коррозию стальных деталей, элементов.

Назначение

Сталь принято разделять, согласно назначению. В строительной сфере необходима сталь с высокой свариваемостью, способная выдерживать нагрузки. Используют сплавы металлопроката низколегированные, обычного качества.

Для инструментальных производств, требуются высоколегированные и высокоуглеродистые сплавы. Инструмент должен быть долговечным, острым, твердым и износостойким.

Для конструкционных составляющих – нужно минимальное содержание марганца. Используются в создании конструкций, узлов. Элементы должны иметь различные характеристики, добиваются этого легированием.