Сталь и её разновидности.
Сталь по химическому составу делится на две группы: углеродистую и легированную, по качеству - на сталь обыкновенного качества, качественную, повышенного качества, высококачественную и особовысококачественную.
Углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом (содержание углерода до 2%) с примесями кремния, серы и фосфора, причем главной составляющей, определяющей свойства, является углерод. Процентное содержание элементов в стали примерно следующее: Fe - до 99,0; С - 0,05-2,0; Si - 0,15-0,35; Mn - 0,3-0,8; S - до 0,06; P - до 0,07. К недостаткам углеродистой стали относятся: отсутствия сочетания прочности и твердости с пластичностью; потеря твердости и режущей способности при нагревании до 200°C и потери прочности при высокой температуре; низкая коррозионная устойчивость в среде электролита, в агрессивных средах, в атмосфере и при высоких температурах; низкие электротехнические свойства; высокий коэффициент теплового расширения; увеличение веса изделий, удорожание их стоимости, усложнение проектирования вследствие невысокой прочности этой стали.
В зависимости от углерода стали делятся на 3 группы: малоуглеродистые стали ( содержание до 0,25% С), среднеуглеродистые стали (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистый стали (более 0,6% С). С увеличением содержания углерода увеличивается твёрдость и прочность стали, но ухудшается её пластически свойства.
В зависимости от назначения и механических свойств сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на три группы: группа А – сталь, поставляемая по механическим свойствам; группа Б – поставляемая по химическому составу; группа В – подразделяемая по химическому составу и механическим свойствам. Для строительных целей используют в основном стали группы А.
Легированной называется сталь, в которой наряду с обычными примесями имеются легированные элементы, резко улучшающие ее свойства: хром, вольфрам, никель, ванадий, молибден и др., а также кремний и марганец в большом количестве. Примеси вводятся в процессе плавки. По химическому составу (ГОСТ 5200) легированная сталь делится на три группы: низколегированная сталь - не более 2,5% примесей; среднелегированная - 2,5-10%; высоколегированная - свыше 10%.
Легированная сталь обладает ценнейшими свойствами, которых нет у углеродистой стали, и не имеет ее недостатков. Применение легированной стали повышает долговечность изделий, экономит металл, увеличивает производительность, упрощает проектирование и потому в прогрессивной технике приобретает решающее значение.
Чугун. Виды. Применение.
Чугу́н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.
В белом чугуне весь углерод находится в виде цементита. Структура такого чугуна — перлит, ледебурит и цементит. Такое название этот чугун получил из-за светлого цвета излома. Он обычно идет на переплавку в сталь или на получение ковкого чугуна и поэтому называется передельным.
Серый чугун это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.
Высокопрочный(модифицированный) серый чугун получают путём введения в жидкий сплав серого чугуна модификаторов(ферросилиция совмество с алюминием). Прочность их повышается благодаря получению сорбированной структуры с равномерным расположением мелких графитных включений.
Легированный чугун наряду с обычными примесями содержит элементы: хром, никель, титан и др. Эти элементы улучшают твердость, прочность, износостойкость. Различают хромистые, титановые, никелевые чугуны. Их применяют для
изготовления деталей машин с повышенными механическими свойствами, работающих в водных растворах, в газовых и других агрессивных средах.
Специальный чугун, или ферросплав, имеет повышенное содержание кремния или марганца. К нему относятся ферромарганец, содержащий до 25% марганца, и ферросилиций, содержащий 9—13% кремния и 15—25% марганца. Эти чугуны применяются при плавке стали для ее раскисления, т.е. для удаления из стали вредной примеси — кислорода.