Сталь — свойства и применение

 

Сталь представляет собой особый сплав металла и углерода, в который добавляются дополнительные примеси для обеспечения нужных характеристик материала. При выборе изделия для определенных задач следует обращать внимание на его свойства, которые производитель указывает в инструкции, так как это влияет на сферу последующего применения. Используется сталь в самых различных областях, от медицины до машиностроения.

Из чего состоит сталь?

Основу сырья составляет углерод и железо. При этом химический состав изделий различных производителей может отличаться. Выделяют две основные разновидности стали:

  • Легированная. В нее входят легирующие составляющие: бор, кремний, ниобий, хром, цирконий, азот, титан, вольфрам. Такие включения определяют качество, область использования, влияют на стоимость. Производители сегодня предлагают стали с улучшенными показателями, в том числе цементируемые и жаропрочные. По структуре материал бывает ледебуритным, эвтектоидным, доэктектоидным, заэвтектоидным.
  • Углеродистая. Кроме основного сырья, содержится сера, кремний, фосфор, марганец. В зависимости от их пропорции выделяют такие марки железа, как низко-, средне-, высоколегированное. Благодаря этому можно работать с материалом даже в сложных условиях под напряжением.

Из-за наличия примесей качество изделия также различается, может быть:

  • Высоким - углеродистая и легированная. Изготавливается сырье в соответствии с ГОСТ 1577. Характеризуется пластичностью, выдерживает механические влияния, может свариваться.
  • Обыкновенным - с содержанием углерода до 0,6 процента. Производится в соответствии с ГОСТ 380-94, 14637. Для обозначения данной разновидности в маркировке указывается «Ст», то есть стандартное качество.

Важные характеристики стали

Выбирая нужный материал, необходимо заранее определиться с требуемыми свойствами для конкретных задач. Иначе продукт не будет соответствовать той или иной сфере применения и не выполнит свои задачи. Рассмотрим более подробно важные характеристики.

Механические

Коэффициенты определяют предполагаемую область использования и включают:

  • прочность - возможная максимальная нагрузка без разрушения;
  • предел текучести - возможность растяжения под нагрузкой и без нее;
  • предел прочности - уровень защиты от напряжения механического типа;
  • пластичность - подобные заготовки из стальной основы при необходимости можно без особого труда удлинять или изгибать;
  • твердость - максимальная нагрузка до начала деформации, определяется по методу Виккерса или Бринелля;
  • ударная вязкость - уровень динамических нагрузок, которые может выдержать изделие без повреждения.

Химические

Позволяют выявить возможность использования стальных деталей и конструкций в агрессивных средах или под влиянием повышенных температур. Здесь внимание обращается на такие параметры:

  • антикоррозионность - может меняться при взаимодействии с землей или водой, на открытом воздухе;
  • окисляемость - возникает при взаимодействии металлической конструкции с кислородом, зависит от содержания в составе углерода и внешней среды;
  • жаропрочность - позволяет определить показатель температуры, при которой изделие не деформируется;
  • жаростойкость - определяет температуру, после превышения которой развивается коррозия.

Физические

Свойства позволяют сразу определить, можно ли использовать данную разновидность в промышленности или строительстве. Здесь важны следующие параметры;

  • теплопроводность - указывает на особенности теплопередачи заготовки, что важно для промышленности, например, при производстве труб или радиаторов;
  • плотность – значение, которое указывает на процентную массу основного компонента в составе; чем выше будет значение, тем более надежная защита от возможной деформации и давления;
  • электропроводность - обеспечивает безопасность продукта с возможным риском поражения током; такие сплавы подходят для местностей с повышенными проводниковыми показателями.

Технологические

Данные характеристики показывают, какие технологии можно применять для обработки стальной элементов. Ключевыми свойствами являются:

  • текучесть - в расплавленном состоянии сырье с высоким показателем легко заполняет пустоты;
  • ковкость - позволяет менять форму с помощью механических воздействий;
  • свариваемость - элементы можно сваривать между собой;
  • резание – предоставляет возможность обрабатывать специальными инструментами для придания нужной конфигурации.

Области использования стали

Указанные выше технические и эксплуатационные характеристики влияют на сферу применения. Для подбора нужного варианта с оптимальными особенностями важно обращать внимание на маркировку. Основными категориями являются следующие сферы:

  • Конструкционная. Заготовки из металла может задействоваться при изготовлении металлоконструкций, производственных узлов сложного типа. Для этого лучше выбирать составы с незначительной долей марганца.
  • Строительная. Используется для производства арматуры, конструкций из металла, обшивки стеновых панелей. Она должна быть устойчивой к коррозии, совместимой с влажными средами, покрыта защитным раствором, предотвращающим окисление.
  • Инструментальная. Такой металл используется при изготовлении режущих инструментов с хорошей точностью, штампованных элементов. Данный вид стали отличается твердостью, теплопроводностью, защищен от быстрого износа.

Подбирать оптимальный вид следует, ориентируясь на конкретные задачи его последующего применения. Это могут быть жаропрочные сплавы, наоборот, легко плавящиеся, защищенные от ржавчины или окисления, электропроводные и другие.

Поэтому сталь является наиболее распространенным и востребованным сплавом во всем мире. Качественный металл применяется практически во всех сферах деятельности человека, превосходно выполняет свои функции и стоит недорого.