Металлобаза
ул. Ковтуна 52, Харьков
Металлобаза
ул. Индустриальная 12, Харьков
Кольцо из дамасской стали

Состав стали, ее свойства и классификация

Автор:  Iron Group


16.01.19


Прочность и долговечность стали – главное преимущество этого материала, позволяющее стальным изделиям выдерживать большие нагрузки и служить в течение десятков лет. Как известно, сталь относят к черным или железосодержащим металлам. А что еще мы знаем о стали?

Сталь представляет собой металлический сплав железа с углеродом. В этом соединении содержание железа составляет более 50%, а углерода не превышает 2.14%. Углерод необходим, чтобы улучшить эксплуатационные свойства сплава, придав ему твердость, но при его переизбытке металл становится слишком хрупким.

Физические и химические свойства

Важнейшими физическими свойства металлов являются хрупкость и пластичность. Это два противоположных свойства. Пластичность определяется способностью твердого тела удлиняться (деформироваться) под нагрузкой и выдерживать при этом большие остаточные деформации без его разрушения. Хрупкость, называемая также твердостью, обозначает обратное свойство материала незначительно удлиняться даже при критических нагрузках (предельное растяжение составляет от десятых долей до 5 процентов) и разрушаться без образования существенных остаточных деформаций.

Для управления этими свойствами в нужном направлении обычно используется процесс термообработки – определенная серия нагревов до критических температур с последующим охлаждением, приводящая к изменению внутренней структуры металла.

Вредные примеси и слабые стороны

Кроме углерода в стали присутствуют и другие элементы, относящиеся к вредным примесям или полезным добавкам. К вредным примесям относят следующие элементы: фосфор (P), сера (S), кислород (O), водород (H) и азот (N). Содержание этих примесей строго регламентируется и определяется десятыми или сотыми долями процентов, в зависимости от класса качества стали: обыкновенного качества, качественная, высококачественная и особо высококачественная.

Фосфор уменьшает пластичность металла при нагревании и повышает его хрупкость при низких температурах. А сера способствует его красноломкости - появлению трещин в металле при нагревании. Кислород и азот – газы, высокое содержание которых в сплаве значительно ухудшает его пластические свойства.

Главная слабость металлов – их склонность к коррозии или ржавлению под воздействием влажной или другой агрессивной среды. При взаимодействии железа с кислородом или кислотными элементами, содержащимися во внешней среде, происходит окисление. В результате металл постепенно корродирует или ржавеет со скоростью, зависящей от агрессивности среды. Это приводит к нежелательному и преждевременному старению и разрушению металлических изделий. Причем, когда данный процесс происходит внутри металла, то это может привести к образованию в нем микротрещин и их постепенному разрастанию в трещины. В итоге стальное строение или изделие может внезапно разрушиться с очень серьезными негативными последствиями.

Для противодействия этому явлению и повышению устойчивости стали к коррозии применяют несколько способов защиты:

Однако специфика применения каждого из этих способов строго ограничена условиями и особенностями внешней среды, для которой они предназначены. Поэтому, защита, работающая в одних расчетных условиях, не сработает при возникновении других агрессивных факторов. А это значит, что абсолютной и универсальной защиты стали от коррозии пока не существует!

Виды и маркировка стали

Для разделения стальных сплавов на группы по их химическому составу и физическим свойствам используется специальная классификация в виде маркировки. На сегодня известно более 700 марок стали и для точного определения свойств и назначения заданной марки уже вряд ли получится обойтись без специальных знаний, справочников (марочников) и таблиц. Обозначение марок стали задается в виде короткой последовательности букв и цифр (например, Ст3пс, 40х, 12Х1МФ).

Применяемая на сегодня в Украине классификация марок стали основана, как на разработанных еще при СССР промышленных стандартах ГОСТ, так и постепенно внедряемых национальных ДСТУ и международных ISO стандартах.

Химический состав сплава - важнейший параметр для определения класса стали. По этому критерию сталь разделяют на 2 вида: легированная и углеродистая.

Черный металлопрокат
Черный металлопрокат.
Трубный прокат из стали
Трубный прокат из стали.

Углеродистая сталь и ее виды

Углеродистая сталь дополнительно разделяется на подвиды по содержанию в ней углерода:

Легированные сталь и ее виды

Марки легированной стали, в отличие от нелегированной, имеют иное обозначение, поскольку в их состав вводятся другие элементы, требуемые для обеспечения заданных физических или механических свойств. Добавление в состав стали легирующих металлов (например, хром, никель, титан) позволяет значительно улучшить их механические, магнитные, электрические свойств и сопротивляемость к коррозии. Термообработка также повышает эти свойства, но в значительно меньшей степени!

Вот некоторые из металлов, используемые в качестве полезных добавок в стальных сплавах:

Назначение легированной стали служит основой для ее классификации

Кнопка Вверх