Что прочнее сталь или металл?

Содержание

Самый твердый металл в мире. Топ-10 металлов

Что прочнее сталь или металл?

Огромное количество металлов, которые существуют в мире, имеют каждый свои особенности и характеристики. Есть пластичные и ковкие металлы, есть с большими и маленькими коэффициентами сопротивления.

Но есть металлы, которые отличаются уникальными параметрами по твердости. Лидером среди твердых металлов в мире считается титан. Но и у него есть несколько соперников.

Полностью без примесей данный элемент первый раз выведен в Швеции в 1825 году. Это сделал химик с известной фамилией Берцелиус. Титан — это металл небольшого веса серебристо-белого оттенка. У него малая молекулярная масса. Она равна всего 22. Данный элемент отличается следующими характеристиками:

  1. Плотность — пока материал находится в твердом состоянии до достижения точки кипения 4,51 г/куб. см. В виде жидкости плотность имеет другое значение — 4.12 г/куб.см
  2. Параметры плавления — 1668°С.
  3. Параметры кипения — 3227°С.
  4. Упругость у титана небольшая, что считается его существенным недостатком.
  5. Твердость по шкале НВ имеет показатель 103. Он может меняться в зависимости от наличия примесей в веществе и достигать более высоких показателей.
  6. В стандартных условиях рассматриваемый металл практически не ржавеет, что является его неоспоримым преимуществом.
  7. По биологическим показателям это совсем инертный материал, поэтому активно используется в медицине. Инертность может уменьшаться при повышении температуры. Например, при +200°С металл успешно поглощает водород и изменяет все свои характеристики.
  8. Мало и тяжело проводит ток.

Если брать за образец шкалу МООСА, то по твердости титан имеет оценку 4.5. Это указывает на то, что это не самый твердый металл. Но из имеющихся твердых он используется чаще всего.

Применение титана

Данное вещество получило очень широкое применение практически во всех областях промышленности. На данный момент титан с успехом используется:

  1. Авиационная промышленность — многие детали самолета подвергаются воздействию высоких температур и сильных деформирующих сил. Именно поэтому части шасси, заклепки, различные силовые элементы корпуса делают из титана.
  2. Космическая техника. Также производят многие детали космических кораблей, особенно их обшивки.
  3. Кораблестроение.
  4. Нефтегазовая промышленность. Здесь титан используется для изготовления бурящих труб, насосов с высоким давлением.
  5. Строительство. Здесь твердый металл нужен для разных видов обшивки зданий, кровля, памятники.
  6. Медицина — многие видов протезов, а также инструменты.
  7. Спорт — инвентарь, детали для велосипедов, турники, спортивные принадлежности.
  8. Производство химических веществ. Материал просто не заменим в тех случаях, когда нужно прочное вещество, которое не будет реагировать с кислотами. Поэтому в химической промышленности из титана делают самые разные обменники, конструкции и трубы.

При всей своей твердости материал по весу отличается легкостью. Поэтому столь широко применение данного вещества во всех областях промышленности. Он в течение долгого времени не изнашивается, не деформируется.

: Все о самых дорогих в мире

Особенности чистого вещества и его примесей

Еще одна характерная особенность материала — парамагнитность. Такое вещество не притягивается магнитным полем, но и не способно выталкиваться из него. Для производственных процессов титан стараются применять в максимально чистом виде без добавки примесей, поскольку именно так он выдерживает максимальные нагрузки.

Любые примеси неметаллов к титану, делают стандартный материал более ломким. Металлические примеси значительно снижают его жаропрочность. Титан даже с минимумом примесей является техническим. Обычно именно такая разновидность наиболее устойчива к воздействию коррозии.

Важно. Удивительным свойством материала является то, что минимальные добавки других веществ кардинальным образом меняют известные характеристики титана.

Если сравнивать с другими часто используемыми элементами, то титан в 2 раза прочнее железа и в 6 раз прочнее алюминия. Рассматриваемый металл очень легко противостоит коррозии. Его антикоррозийные показатели значительно лучше, чем у алюминия и нержавеющей стали.

Как получают титан?

По распространению в природу рассматриваемый материал стоит на 10 месте. При этом чаще всего он встречается в виде титановой кислоты в минералах. К таким титановым рудам относятся:

  • брукит;
  • анатаз;
  • рутил;
  • первоксит.

Эти минералы наиболее распространены в России, США, Великобритании, Японии, а также Испании, Бельгии, Франции.

Всего известно 4 способа получения этого материала:

  1. Метод электролиза. Соединения рассматриваемого вещества подвергаются воздействию тока огромной силы, который разделяет минерал на составляющие.
  2. Магниетермический способ. На первом этапе получают диоксид титана. Потом его следует отхлорировать в присутствии особого катализатора, поскольку сам по себе процесс слишком заторможенный и вялый. Получается газ, который восстанавливают магнием или натрием. Соединение нагревают, а затем из полученного вещества выплавляют титан.
  3. Рафинирование. Метод, когда диоксид титана подвергают обработке при применении паров йода. Получается йодид титана, который максимально прогревают и подвергают воздействию электрического тока. После окончания воздействия получаются два вещества: йод и собственно титан.
  4. Гидридно-кальциевый метод. Сначала следует получить гидрид титана. После этого разделяют вещество на все вступающие туда компоненты.

В массовой промышленности чаще всего используются 2 и 4 методы, поскольку они помогают получить чистый материал с небольшими затратами.

Прочие по твердости металлы

Титан не является самым твердым металлом. У него достаточно соперников, если оценивать вещества чисто по прочности. Среди самых твердых металлов в мире известны:

Иридий. Этому металлу принадлежит первое место в списке твердости. Именно поэтому его очень редко используют, поскольку он с большим трудом подвергается обработке. В промышленности этот металл используется для изготовления некоторых деталей ракет, маленьких шариков для ручек, а также в машиностроении.

Температура плавления данного вещества — 2466° Цвет — светло-серебристый. Распространен в очень маленьких количествах, обычно метеоритного происхождения.

Рутений. Редкий металл, всего на планете его около 5 тысяч тонн. За один год добывается всего 18 тонн металла. Из-за малого количества металл применяется только в качестве катализатора химических реакций, а также добавляют в титан, чтобы повысить устойчивость к ржавчине.

Хром. Этот материал открыли еще в 1763 году. С тех пор этот голубовато-белый металл используется металлургии, некоторых отраслях науки, а также в машиностроении. Также, как и предыдущие относится к редким видам металлов.

Бериллий. Этот металл применяется в атомной энергетике, а также в изготовлении аппаратов для рентгена, громкоговорителей с высокими частотами, огнеупорных материалов. Сложен в обработке, поскольку вместе со своей твердостью может похвастаться и значительной хрупкостью.

Осмий. По своим свойствам и характеристикам близок к иридию. Это тугоплавкий металл, очень твердый и плохо поддающийся обработке. Получил разнообразное применение в медицине. Например, из этого металла производят детали большинства кардиостимуляторов.

Вольфрам. Серебристо-серый металл, занимает первое место по тугоплавкости. Поэтому и используется в элементах накаливания. Также применяется для изготовления тары, в которой хранят радиоактивные материалы, из вольфрама изготавливают многие хирургические инструменты, а также используют в военной промышленности.

Уран. В отличие от многих других твердых металлов, уран в природе встречается часто. Имеет радиоактивные свойства.

Заключение 

Для многих отраслей промышленности важно использовать твердый металл. Это необходимо в случаях, когда конечный продукт подвергается сильному силовому воздействию. Например, космические корабли, морские судна, самолеты — для их изготовления нужен тугоплавкий, твердый материал, который не реагирует на ржавчину.

В природе несколько твердых металлов, многие из них встречаются редко. Но наиболее частое применение получил титан. Без всяких примесей и посторонних веществ этот металл получают в промышленности несколькими методами. В окружающем мире он встречается в виде минералов. Используют в промышленности и сплавы титана, поскольку посторонние вещества способны менять его характеристики.

Источник: https://DokMetall.ru/samyi-tverdyi-metall-v-mire/

Какой металл считается самым крепким?

Что прочнее сталь или металл?

Существует много разных сплавов и металлов, но далеко не все выдерживают механическое воздействие. Обозначение «крепкий металл» относится к элементам с высоким показателем прочности. Они похожи твердостью, температурой плавления, но имеют и уникальные свойства.

Самый крепкий металл

Металлы добывают из руд. Для определения их месторождения применяются разные наработанные методики, системы расчетов. Производство металлов выполняется в несколько этапов:

  1. Разработка рудного месторождения. Она может быть открытой или закрытой. Иногда способы добычи руды комбинируются. Открытый способ менее опасен.
  2. Обогащение руды. Выполняется, чтобы выделить из нее полезные компоненты (рудный концентрат), которые будут применяться в дальнейшем производстве.
  3. Извлечение металла. Проводится с помощью электролитического или химического восстановления.
  4. Выплавка металла. Выполняется в промышленных печах при нагреве расходного сырья до максимальных температур. Дополнительно используется восстановитель.

Разработка рудного месторождения ( Instagram / polyus_official)

От чего зависит прочность?

Прочность — стойкость материала к внешним нагрузкам. По этому показателю определяется ценность материала.

Величина прочности — показатель, указывающий на усилие, которое нужно приложить, чтобы нарушить молекулярную связь материала. Для определения прочности применяется специальное оборудование.

Без проверки показателя прочности получить сертификат на металлическое изделие невозможно. При испытании образцов важно всегда прикладывать одинаковые условия, чтобы была возможность адекватно сравнивать полученные результаты.

История открытия

Понятие «металл» появилось в русском языке в XV–XVI веках. Пришло оно из немецкого языка. С XVI века это понятие появилось в разных книгах. Популярность это слово начало набирать при Петре 1. Изначально им называли разные руды, сплавы, минералы. Разделил эти понятия Ломоносов.

В природе найти чистый металл очень сложно. Чаще они попадаются в составе разных руд, минералов. Они могут образовывать разные природные соединения — карбонаты, оксиды, сульфиды.

Петр I ( Instagram / anna1991_20)

Сферы применения:

  • изготовление строительных материалов;
  • машиностроение, кораблестроение, самолетостроение, ракетостроение;
  • оборонная промышленность;
  • производство металлоконструкций и промышленного оборудования.

Топ-10 самых крепких элементов

Сейчас известно большое количество металлов, сплавов. Среди самых крепких можно выделить 10 элементов.

Тантал

Особенности:

  • высокая плотность, прочность;
  • стойкость к образованию ржавчины;
  • тугоплавкость.

Применяется при производстве электронных устройств в автомобилях, деталей для компьютеров, ноутбуков, сверхмощных конденсаторов, камер.

Ноутбук ( Instagram / msigaming_ukraine)

Бериллий

Это высокотоксичный металл, работать с которым нужно в химической защите. Чаще используется в качестве легирующей добавки для стали. Бериллий применяется при изготовления систем наведения, тепловых экранов, огнеупорных материалов, вакуумных труб.

Уран

Редкий, радиоактивный элемент. Один из самых твердых материалов. Применяется в ядерной энергетике при производстве оружия.

Железо

Без легирующих добавок железо не обладает большой твердостью и прочностью, но оно сильно распространено. На основе железа изготавливаются разные сплавы. Один из самых популярных — сталь. Это железо с добавлением углерода и других примесей. Она чаще применяется в машиностроении, сооружении металлоконструкций. Из стали изготавливают строительные материалы, инструменты, крепежные элементы.

Титан

Особенности:

  • высокий показатель прочности и износоустойчивости;
  • невосприимчивость к воздействию критических температур.

При своей высокой прочности, механической стойкости титан имеет небольшую удельную массу. Из него собирают высокопрочные и легкие металлоконструкции.

Титан ( Instagram / aozapp)

Рений

Редкий химический элемент. Недоступен большинству людей из-за высокой стоимости. Выдерживает нагревание до 2000°C без нарушения структуры, целостности. Применяется в электротехнике, нефтехимической промышленности. Из рения изготавливают детали для ракет, двигатели самолетов.

Хром

Устойчив к механическому воздействию. Его сложно поцарапать разными материалами. Отличается высоким показателем твердости, устойчив к образованию ржавчины.

Иридий

Это элемент из платиновой группы. Имеет высокую температуру плавления, твердость. Для его плавления температуру нужно поднять выше 2000°C. По удельной массе это один из самых тяжелых материалов.

Осмий

Элемент из платиновой группы. Самый плотный материалом на нашей планете. Температура плавления — 3033°C. В чистом виде практически нигде не используется. Для расширения сфер применения он разбавляется легирующими добавками.

Вольфрам

Имеет самую высокую температуру плавления — 3422°C. Вольфрам применяется для изготовления нагревательных элементов, ламп накаливания, в оружейной промышленности.

Самые крепкие металлы часто встречаются в привычной жизни, но некоторые из них очень редкие, применяются в узкоспециализированных направлениях. Большая часть элементов имеет похожие свойства.

Источник: https://metalloy.ru/metally/samyy-krepkiy-metall

Железо сталь и прочие металлы

Что прочнее сталь или металл?

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок. Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода. Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Читайте также  Чем просверлить большое отверстие в металле?

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом. Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах. Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля.

Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак. Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода. Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо. После очистки в стали остается не более 0.

04%   углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую конвертером. В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см. статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи.

Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества. Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис. слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла. Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов. Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Переработка металлов

Переработка — это повторное использование сырья, способ сохранить природные ресурсы. Металлы легко поддаются переработке, т.к. их можно переплавить и получить металл такого же качества, как и тот, что получается непосредственно из руды. Переплавлять сталь и алюминий несложно и выгодно. Медь, олово, свинец также подвергают­ся переплавке. Железные и стальные предметы можно извлечь из кучи отходов при помощи сильного магнита. Большую часть стали для переработки добывают из старых автомобилей и станков, но часть ее получают из фабричных металлических опилок и даже бытовых отходов. Стальной лом смешивают с расплавленным железом и получают новую сталь.

Алюминий — не ферромагнетик, но алюминиевые отходы можно отделить от железного лома при помощи электромагнита. Больше половины банок для напитков делают из алюминия, полученного пу­тем переработки. Чтобы узнать, сделана банка из стали или алюминия, возьми магнит. К стальной банке он прилипнет, а к алюминиевой — нет. Переработка металлолома требует значительно меньше энергии, чем получение металла из руды, и отходов при переработке меньше. Теоретически металл можно перерабатывать сколько угодно раз. Для переработки алюминиевых банок необходимо в 20 раз меньше энергии, чем для производства нового алюминия.

Источник: https://www.polnaja-jenciklopedija.ru/nauka-i-tehnika/zhelezo-stal-i-prochie-metalli.html

Разница между металлом и сталью

Что прочнее сталь или металл?

Металлы — это вещества, обладающие уникальными свойствами, такими как отличная электрическая и теплопроводность, отражательная способность света, пластичность и пластичность. Иногда термин металл используется для обозначения химических элементов в группе 1, группе 2 и блоке d в периодической таблице. Это также общий термин, используемый для обозначения металла или металлических сплавов.

Сталь — это металлический сплав, состоящий из железа, углерода и некоторых других химических компонентов. Существуют различные виды стали, изготовленные для получения желаемых свойств.

Основное различие между металлом и сталью заключается в том, что термин металл может использоваться для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами, тогда как термин сталь используется для обозначения металлического сплава, состоящего из железа, углерода и некоторых других элементов.

Ключевые области покрыты

1. Что такое металл
      — определение, свойства металла
2. Что такое сталь
      — определение, разные типы
3. В чем разница между металлом и сталью
      — Сравнение основных различий

Ключевые слова: коррозия, пластичность, электропроводность, ковкость, металл, металлический сплав, отражательная способность света, сталь

Что такое металл

Термин металл можно использовать для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами. В общем, мы называем вещества с высокой прочностью, высокой электрической и теплопроводностью и высокой пластичностью металла.

Элементы группы 1 и группы 2 в периодической таблице элементов известны как металлы. Элементы группы 1 называются щелочными металлами, а элементы группы 2 — известными щелочноземельными металлами. Эти элементы могут образовывать катионы, удаляя валентные электроны. Кроме того, элементы d-блока также рассматриваются как металлы.

Вещества, изготовленные из этих элементов, известны как металлы. Эти металлы обладают уникальными свойствами, известными как металлические свойства. Некоторые основные свойства металлов перечислены ниже.

  • Металлический внешний вид (блеск благодаря высокой отражающей способности света)
  • Очень высокие температуры плавления и кипения
  • Высокая плотность
  • Отличная тепловая и электрическая проводимость
  • тягучесть
  • тягучесть

Рисунок 1: Золото это металл

Металлы и их применение

Некоторые общие полезные металлы приведены в следующей таблице с некоторыми их применениями.

металл Приложения
Железо (Fe) Цель строительства
Золото (Au) Ювелирные изделия
Медь (Cu) Провода для электропроводности, статуи, монеты
Магний (Mg) Автокресла, ноутбуки, камеры и др.

Что такое сталь

Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, углерода и нескольких других элементов, таких как марганец, вольфрам, фосфор и сера. Процентное содержание углерода в стали может варьироваться. Сталь можно классифицировать в зависимости от ее химического состава. Существует четыре основных категории:

  1. Углеродистая сталь
  2. Легированная сталь
  3. Нержавеющая сталь
  4. Инструментальная сталь

Рисунок 2: Сталь используется для строительных целей

В зависимости от количества присутствующего углерода углеродистую сталь можно разделить на несколько групп, таких как:

  • Мягкая сталь — углерод до 0,3%
  • высокоуглеродистая сталь — содержание углерода 0,3-0,6%
  • низкоуглеродистая сталь — более 0,6% углерода

Легированная сталь содержит легирующие элементы, такие как никель, титан, алюминий, хром и т. Д. В различных процентах. Нержавеющая сталь — это особый вид стали, который устойчив к коррозии благодаря присутствию хрома примерно на 10-20%. Инструментальные стали сделаны, чтобы противостоять высоким температурам и условиям давления.

Сталь твердая, очень прочная и пластичная. Но он не устойчив к коррозии (за исключением нержавеющей стали, которая изготавливается путем смешивания хрома с железом, что придает свойства коррозионной стойкости). Сталь легко подвергается коррозии при воздействии влажной среды. Поэтому происходит ржавчина.

Определение

Металл: Металл относится к химическому элементу или веществу с характерными металлическими свойствами.

Сталь: Сталь представляет собой металлический сплав, состоящий из железа, углерода и нескольких других элементов, таких как марганец, вольфрам, фосфор и сера.

Природа

Металл: Металл — это либо химическое вещество, либо химический элемент.

Сталь: Сталь — это металлический сплав.

коррозия

Металл: Все металлы могут подвергаться коррозии.

Сталь: Сталь может корродировать (кроме нержавеющей стали).

Вес

Металл: Некоторые металлы имеют малый вес (например, магний), но некоторые имеют большой вес (например, железо).

Сталь: Сталь — это тяжелый металл.

Температура плавления

Металл: Некоторые металлы имеют более низкие температуры плавления, чем сталь.

Сталь: Сталь имеет достаточно высокую температуру плавления.

Заключение

Металлы и металлические сплавы являются очень полезными веществами в строительстве. Сталь — это металлический сплав. Основное различие между металлом и сталью заключается в том, что термин металл может использоваться для обозначения химического элемента или вещества с характерными металлическими свойствами, тогда как термин сталь используется для обозначения металлического сплава, состоящего из железа, углерода и некоторых других элементов.

Рекомендации:

1. Хельменстин, Энн Мари. «Какие свойства делают металлы уникальными?» ThoughtCo,

Источник: https://ru.strephonsays.com/difference-between-metal-and-steel

Самые прочные металлы в мире: топ-10

Что прочнее сталь или металл?

Можете ли вы представить, что произошло, если бы наши предки не обнаружили важные металлы, такие как серебро, золото, медь и железо? Наверное, мы бы до сих пор жили в хижинах, используя камень в качестве основного инструмента. Именно крепость металла сыграла важную роль в формировании нашего прошлого и теперь работают как основа, на которой мы строим будущее.

Читайте также  Чем чистить раковину из нержавейки?

Некоторые из них очень мягкие и буквально тают в руках, как самый активный металл в мире. Другие — настолько твердые, что их невозможно согнуть, поцарапать или сломать без применения спецсредств.

А если вам интересно, какие металлы самые твердые и прочные в мире, мы ответим на этот вопрос, учитывая различные оценки относительной твердости материалов (шкала Мооса, метод Бринелля), а также такие параметры как:

  • Модуль Юнга: учитывает эластичность элемента при растяжении, то есть способность объекта к сопротивлению при упругой деформации.
  • Предел текучести: определяет максимальный предел прочности материала, после которого он начинает проявлять пластичное поведение.
  • Предел прочности при растяжении: предельное механическое напряжение, после которого материал начинает разрушаться.

10. Тантал

У этого металла сразу три достоинства: он прочный, плотный и очень устойчив к коррозии. Кроме того, этот элемент относится к группе тугоплавких металлов, таких как вольфрам. Чтобы расплавить тантал вам придется развести огонь температурой 3 017 °C.

Тантал в основном используется в секторе электроники для производства долговечных, сверхмощных конденсаторов для телефонов, домашних компьютеров, камер и даже для электронных устройств в автомобилях.

9. Бериллий

А вот к этому металлическому красавцу лучше не приближаться без средств защиты. Потому что бериллий высокотоксичен, и обладает канцерогенным и аллергическим действием. Если вдыхать воздух, содержащий пыль или пары бериллия, то возникнет заболевание бериллиоз, поражающее легкие.

Однако бериллий несет не только вред, но и благо. Например, добавьте всего 0,5 % бериллия в сталь и получите пружины, которые будут упругими даже если довести их до температуры красного каления. Они выдерживают миллиарды циклов нагрузки.

Бериллий применяют в аэрокосмической промышленности для создания тепловых экранов и систем наведения, для создания огнеупорных материалов. И даже вакуумная труба Большого Адронного Коллайдера сделана из бериллия.

8. Уран

Это естественное радиоактивное вещество очень широко распространено в земной коре, но сконцентрировано в определенных твердых скальных образованиях.

Один из самых твердых металлов в мире имеет два коммерчески значимых применения — ядерное оружие и ядерные реакторы. Таким образом, конечной продукцией урановой промышленности являются бомбы и радиоактивные отходы.

7. Железо и сталь

Как чистое вещество железо не такое твердое по сравнению с другими участниками рейтинга. Но из-за минимальных затрат на добычу оно часто комбинируется с другими элементами для производства стали.

Сталь — это очень прочный сплав из железа и других элементов, таких как углерод. Это наиболее часто используемый материал в строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. И даже если вы не имеете к ним никакого отношения, то все равно используете сталь каждый раз, когда режете продукты ножом (если он, конечно, не керамический).

6. Титан

Титан — это практически синоним прочности. Он обладает впечатляющей удельной прочностью (30-35 км), что почти вдвое выше, чем аналогичная характеристика легированных сталей.

Будучи тугоплавким металлом, титан обладает высокой устойчивостью к нагреву и истиранию, поэтому является одним из самых популярным сплавов. Например, он может быть легирован железом и углеродом.

Если вам нужна очень твердая и при этом очень легкая конструкция, то лучше чем титан металла не найти. Это делает его выбором номер один для создания различных деталей в авиа- и ракетостроении и судостроении.

5. Рений

Это очень редкий и дорогой металл, который хотя и встречается в природе в чистом виде, обычно идет «довеском»-примесью к молибдениту.

Если бы костюм Железного человека был сделан из рения, он мог бы выдержать температуру в 2000 ° C без потери прочности. О том, что стало бы с самим Железным человеком внутри костюма после такого «фаер-шоу» мы умолчим.

Россия — третья страна в мире по природным запасам рения. Этот металл используется в нефтехимической промышленности, электронике и электротехнике, а также для создания двигателей самолетов и ракет.

4. Хром

По шкале Мооса, которая измеряет устойчивость химических элементов к царапинам, хром находится в пятерке лучших, уступая лишь бору, алмазу и вольфраму.

Хром ценится за высокую коррозионную стойкость и твердость. С ним легче обращаться, чем с металлами платиновой группы, к тому же он более распространен, поэтому хром является популярным элементом, используемым в сплавах, таких, как нержавеющая сталь.

А еще один из прочнейших металлов на Земле используется при создании диетических добавок. Конечно, вы будете принимать внутрь не чистый хром, а его пищевое соединение с другими веществами (например, пиколинат хрома).

3. Иридий

Как и его «собрат» осмий, иридий относится к металлам платиновой группы, и по внешнему виду напоминает платину. Он очень твердый и тугоплавкий. Чтобы расплавить иридий, вам придется развести костер температурой выше 2000 °C.

Иридий считается одним из самых тяжелых металлов на Земле, а также одним из самых устойчивых к коррозии элементов.

2. Осмий

Этот «крепкий орешек» в мире металлов относится к платиновой группе и обладает высокой плотностью. Фактически это самый плотный природный элемент на Земле (22,61 г/см3). По этой же причине осмий не плавится до 3033 ° C.

Когда он легирован другими металлами платиновой группы (такими как иридий, платина и палладий), он может использоваться во многих различных областях, где необходимы твердость и долговечность. Например, для создания емкостей для хранения ядерных отходов.

1. Вольфрам

Самый прочный металл, который только есть в природе. Этот редкий химический элемент также самый тугоплавкий из металлов (3422 ° C).

Впервые он был обнаружен в форме кислоты (триоксида вольфрама) в 1781 году шведским химиком  Карлом Шееле. Дальнейшие исследования привели двух испанских ученых — Хуана Хосе и Фаусто д’Эльхуяра — к открытию кислоты из минерала вольфрамита, из которого они впоследствии изолировали вольфрам с помощью древесного угля.

Помимо широкого применения в лампах накаливания, способность вольфрама работать в условиях сильной жары делает его одним из наиболее привлекательных элементов для оружейной промышленности. Во время Второй мировой войны этот металл сыграл важную роль в инициировании экономических и политических отношений между европейскими странами.

Вольфрам также используется для изготовления твердых сплавов, а в аэрокосмической промышленности — для изготовления ракетных сопел.

Таблица предела прочности металлов

МеталлОбозначениеПредел прочности, МПа
Свинец Pb 18
Олово Sn 20
Кадмий Cd 62
Алюминий Al 80
Бериллий Be 140
Магний Mg 170
Медь Cu 220
Кобальт Co 240
Железо Fe 250
Ниобий Nb 340
Никель Ni 400
Титан Ti 600
Молибден Mo 700
Цирконий Zr 950
Вольфрам W 1200

Сплавы против металлов

Сплавы представляют собой комбинации металлов, и основной причиной их создания является получение более прочного материала. Наиболее важным сплавом является сталь, которая представляет собой комбинацию железа и углерода.

Чем выше прочность сплава — тем лучше. И обычная сталь тут не является «чемпионом». Особенно перспективными представляются металлургам сплавы на основе ванадиевой стали: несколько компаний выпускают варианты с пределом прочности до 5205 МПа.

А самым прочным и твердым из биосовместимых материалов на данный момент является сплав титана с золотом β-Ti3Au.

Источник: https://basetop.ru/samye-prochnye-metally-v-mire-top-10/

Разница между нержавеющей и оцинкованной сталью — Метинвест-СМЦ

Что прочнее сталь или металл?

Одной из причин порчи металла является коррозия. Именно это, в свое время, заставило промышленников искать возможности предотвратить это явление и сохранить эксплуатационные характеристики сплава. В результате, были созданы специальные технологии, повышающие способность сплавов сопротивляться саморазрушению под воздействием факторов различного характера. Наиболее эффективными считаются защитные покрытия и легирование. И все же, что лучше – оцинковка или нержавейка? Ответ на этот вопрос нужно рассматривать комплексно и оценивать, исходя из конкретной ситуации.

Некорродирующая нержавеющая сталь

В быту «нержавейка» — это легированный металл с основной примесью в виде хрома. При соединении с кислородом Cr создает прочную поверхностную оксидную пленку, препятствующую развитию коррозионных реакций. Доля легирующей добавки в составе не бывает меньше 10,5%. Кроме хрома для улучшения структуры могут вводиться другие компоненты– никель, кобальт, титан и другие.

Характеристики нержавеющей стали

Более 250 видов нержавейки с уникальными свойствами разделены на 4 группы: мартенситные, ферритно-мартенситные, хромистые, аустенитные.

Кроме стойкости к разрушению ржавчиной, сталь обладает рядом других полезных свойств, формирующихся при химических связях железа с хромом и другими легирующими компонентами. Входящий в состав углерод усиливает ее твердость.

  • Для ферритных (или хромистых) материалов (20% Cr) характерна устойчивость даже к самым агрессивным средам и хороший магнетизм.
  • Нержавеющие сплавы аустенитной группы (до 33% Cr и Ni) отличаются прочностью. Независимо от химического состава такие стали всегда немагнитные.
  • Мартенситные и ферритно-мартенситные материалы занимают лидирующие позиции среди всех марок стали по прочности при перепадах давления, отличаются износоустойчивостью в высокотемпературных средах, содержат меньше всего примесей в составах.

Отдельно можно выделить нержавеющие стали комбинированного типа. Они вобрали в себя все преимущества перечисленных видов:

  • прочность;
  • идеальную свариваемость;
  • большой срок эксплуатации с сохранением первоначальных характеристик;
  • возможность применения способа холодной деформации;
  • презентабельный вид;
  • гигиеничность.

Оцинкованная сталь

В просторечии «оцинковка» – это тот же плоский прокат в стандартизированной размерной сетке, но с улучшенной коррозийной защитой в виде тонкого слоя цинка на поверхности. Цинкование может быть одно- или двухсторонним. Оно создает препятствие для контакта металла с жидкостями и кислородом, а также обеспечивает устойчивость к механическим повреждениям. Оцинковка бывает перфорированной и гладкой, выпускается в рулонах.

Характеристики

Оцинкованная сталь производится с обрезной и необрезной кромкой. По типу покрытия подразделяется:

  • чисто цинковый;
  • может содержать в основе железо и цинк;
  • цинкоалюминиевый.

Толщина листов колеблется от 0,4 до 2,0 мм в зависимости от толщины защитного слоя. Выпускается глубокой, весьма глубокой и нормальной вытяжки.

Сталь легко теряет свои антикоррозионные свойства при некачественном покрытии. Оно может быть с нормальной или уменьшенной разнотолщинностью. Двойная послойная защита – цинк и порошковая краска – гарантия долговечности стальной конструкции при гибке, вытяжке, штамповке листов.

Пользовательский спрос на оцинкованную сталь объясняется ее характеристиками и ценой. Равномерное гальванопокрытие обеспечивает качественный однородный защитный слой, но повышает себестоимость конечной продукции. В то же время непрерывное горячее оцинкование чуть хуже по качеству, но выигрывает в стоимости обработки. Для оцинковки характерна низкая электропроводимость.

Способы производства нержавеющей и оцинкованной стали

Сравнивая оба металла, нужно знать не только характеристики нержавеющей и оцинкованной стали, но и понимать, как они изготовляются. Оцинкованную сталь получают в процессе нанесения на черный металл слоя цинка различными способами. Наиболее распространенный способ — горячее цинкование в специализированных агрегатах.

Получить нержавеющий металл можно кислородно-конверторным способом (приходится 2/3 мирового производства), электроплавкой (примерно треть объема). Незначительная часть выплавляется в мартенах – стационарных или качающихся.

В процессе, целенаправленно насыщая сталь определенными химическими элементами, а также внося известь, изменяют ее химический состав.

Как определить – нержавейка или оцинковка?

В домашних условиях распознать, оцинкованная или нержавеющая сталь перед вами, можно с помощью неорганической кислоты HCl (соляной). Для этого хватит одной капли жидкости. При попадании химического соединения на поверхность испытуемая заготовка начинает покрываться разводами, пузыриться, кислота «съедает» слой цинка. Второй сравниваемый образец в химическую реакцию с реагентом не вступает.

Основная разница между нержавеющей и оцинкованной сталью

В экспертной среде считается, что основное отличие между двумя металлами в сроках службы изготовленных из них объектов или заготовок. Здесь приоритет у нержавеющего металла. Но при должном уходе и правильной эксплуатации оцинкованные конструкции тоже могут прослужить верой правдой не один десяток лет.

Химический состав

Визуально определить, «кто есть кто», бывает сложно. Один из способов, как отличить нержавейку от оцинковки, сравнить их по спектральному методу и провести химический анализ. Это самая точная методика, требующая использование специального оборудования, приборов и химреагентов.

Известно, что в структуре нержавейки доля железа и углерода не превышает 1,2%. Кроме них и основного легирующего компонента Cr>10,5%, в сплав могут входить Р, S, Ti, Ni, Mo и другие ингредиенты в зависимости от марки металла.

Химический состав оцинкованного материала зависит от используемых листов разных марок низкоуглеродистой и углеродистой стали. На качество горячего цинкования непосредственно влияет доля кремния и фосфора. При наличии в составе Si > 0,30% металл не подлежит такому виду обработки.

Электрохимическая совместимость нержавейки и оцинковки плохая. Сама гальваническая пара, например, «нержавеющая водопроводная труба + оцинкованные болты» – заранее проигрышный вариант, так как запрограммирован на контактную коррозию между двумя разнородными металлами.

Физические свойства

Эксплуатационные характеристики оцинкованного листа зависят от класса покрытия и его массы, способности к механической вытяжке, разнотолщинности и других параметров, сведенных для сравнения с нержавеющей сталью в таблицу.

Таблица 1. Сравнение параметров оцинкованной стали с нержавеющей

Характеристика Нержавейка Оцинковка
Предел механической прочности на разрыв, МПа ≥450 300-350
Трещиноустойчивость (пластичность), МПА 350-400 170-230
Твердость, НВ 230-300 200-250
Вид поверхности  матовый или зеркальный оттенок узоры кристаллизации с синеватым отливом
Огнестойкость да да
Пожаробезопасность да да
Разрушение под воздействием едких кислот нет да

С помощью еще одной векторной физической величины можно выяснить, нержавейка магнитится или нет. У нее и оцинковки разные электромагнитные свойства. К примеру, приложенный к неокрашенной поверхности из оцинкованной стали обыкновенный магнит в 95% будет притягиваться, в отличие от нержавейки. Но разнообразие химических составов и внутренних структур нержавеющих сплавов настолько большое, что дать 100% гарантию отсутствия магнитного поля и напряженности в них нельзя.

Читайте также  Можно ли варить оцинкованную сталь?

Срок службы

Базовое отличие двух металлов состоит в сроках эксплуатации изготовленных из них конструкций. Нержавейка долговечнее и эксплуатируется до полувека или больше. А вот оцинкованная сталь, даже при соблюдении всех требований и должном уходе, служит в среднем 25 лет. Его долговечность зависит от ряда факторов:

  • толщины изделия;
  • качества сплава;
  • среды и условий эксплуатации;
  • толщины, метода нанесения покрытия;
  • дополнительного окрашивания.

Все характеристики на оба вида металла стандартизированы, хотя нормативная база и не определяет конкретных сроков эксплуатации. Гарантию на этот показатель дает только производитель.

Цена

Несведущий пользователь может не знать, как отличить нержавейку и какой металл купить в дальнейшем. Чтобы исключить подмену, нужно знать, что оцинкованный металл всегда дешевле где-то на 25-40%. Высокая стоимость окупается длительным сроком использования нержавейки, хорошей электропроводностью, легкостью обработки и другими превосходными характеристиками. Такая сталь дороже еще и потому, что к технологии ее изготовления предъявляются особые требования с использованием сложного и дорогостоящего оборудования. В целом стоимость зависит от таких факторов:

  • вид обработки – для оцинковки важно одно- или двухстороннее нанесение;
  • сложность конструкции, изделия;
  • категория металла;
  • размеры;
  • где приобретен товар, размер его партии;
  • процент допустимых по нормам дефектов.

На формирование цены нержавеющего металла влияет количество и качество примесей в нем. К примеру, с повышением содержания никеля пропорционально растет и цена на сталь.

Коррозийная стойкость

Если оба металла визуально схожи, то, как узнать – нержавейка или оцинковка? Металл, покрытый тонким слоем цинка, защищен от разрушения под воздействием влаги и кислорода. Образовавшаяся патина укрепляет прочность слоя. Для усиления защитных качеств при эксплуатации в негативных средах и предания эстетичного вида конструкции дополнительно окрашиваются.

Нержавеющая сталь приобретает противокоррозионные свойства еще на этапе производства, поэтому у него высокая устойчивость к межкристаллической коррозии. Однако существуют различные ограничения по применению нержавеющих сплавов в зависимости от условий и сред. Например, сталь аустенитная 12Х15Г9НД пригодна для использования в сильных окислителях и даже кислотах, но не применяется в щелочных и сильных восстановительных средах. В то же время, для нержавеющего противокоррозионного сплава 330 это ограничение не действует.

Области применения

Если по условиям эксплуатации оцинкованная сталь вполне справляется с нагрузками, то можно, не переплачивая, использовать его в качестве кровельного материала, способного выдерживать любые атмосферные воздействия. Оцинкованные элементы востребованы также в производстве сварных и водопроводных труб, дымоотводов и водостоков, стеновых покрытий, кабельной продукции. Холоднокатаная оцинковка хороша и в последующей обработке – штамповке, профилировании, покраске, прочее.

Хромоникелевые сплавы считаются базовыми в оборудовании для общепита, в машиностроении и нефтехимии. Также нашли применение и другие марки нержавеющей стали.

Таблица 2. Сферы применения нержавеющей стали

Виды металла Сферы применения
Ферритные, не подверженные закалке Сосуды под кислоты, агрегаты для хранения азота
Нержавеющие мартенситные Стоматологические инструменты, втулки, штампы, форсунки
Подвергающиеся глубокой вытяжке Декорирование, отделка, кухонная утварь, эскалаторы, автомобильные глушители
Качественно свариваемые и некорродируемые Наружный тюнинг автомобилей
С повышенной стойкостью к окислению Трубопроводы-отводы газов, кожухи для конверторов, коллекторы и другое

Что лучше: оцинкованная или нержавеющая сталь?

Однозначного ответа нет. Конечно, за качество нержавеющего материала нужно платить дороже. Но если все упирается в финансы, то при правильной эксплуатации и должном уходе более демократичная по цене оцинковка тоже послужит долго. Так что, как говорится, «думайте сами…».

Чтобы успешно решать технологические задачи различного характера и не перепутать: купить оцинкованный лист вместо нержавеющего – обращайтесь к проверенному, зарекомендовавшему себя поставщику. Хотя и тот и другой металл коррозионностойкий, и при возведении конструкций со сроком эксплуатации не более 10 лет вполне можно обойтись более дешевой оцинкованной сталью, для ответственных объектов все же не стоит экономить на качестве.

Гарантией того, что вы приобретаете сертифицированный продукт, будет выбор в качестве партнера компании ООО «Метинвест–СМЦ» – надежного поставщика с привлекательными рыночными предложениями. На сегодня мы лучшие и готовы в самые сжатые сроки поставить любые объемы металлопродукции высшего качества.

Источник: https://metinvest-smc.com/articles/raznitsa-mezhdu-nerzhaveyushchey-i-otsinkovannoy-stalyu/

Сталь: виды, свойства, марки, технология производства

Что прочнее сталь или металл?

Сталь: виды, свойства, марки, производство

Сталь и изделия из неё настолько прочно вошли в жизнь и быт современного человека, что существование без металлических предметов трудно представить. Когда это касается посуды, мелких инструментов, бытовой техники и оборудования совсем не обязательно знать марку, классификацию сплавов, области их применения.

Эти сведения важны, скорее, для тех, кто решился приступить к строительству собственного жилья, и не знает какие металлоизделия подходят для этих целей. Итак, о том, что такое сталь, какие виды стали существуют, и какими свойствами обладает этот популярный на сегодняшнее время сплав, будет рассказано в строительном журнале samastroyka.ru.

Что такое сталь, и её отличие от чугуна

Железоуглеродистый сплав — это и есть всем известная сталь. Обычно доля углерода в сплаве варьируется от 0,1 до 2,14%. Увеличение концентрации углерода делает сталь хрупкой. Кроме основных компонентов в сплаве содержатся и небольшие количества магния, марганца и кремния, а так же вредных серных и фосфорных примесей.

По основным свойствам сталь и чугун очень схожи. Несмотря на это между ними существуют значительные различия:

  • сталь более прочный и твёрдый материал, нежели чугун;
  • чугун, несмотря на обманчивую массивность чугунных изделий, более лёгкий материал;
  • поскольку в составе стали ничтожно малый процент углерода, её легче обрабатывать. Для чугуна более предпочтительна отливка;
  • изделия из чугуна лучше сохраняют тепло, благодаря тому, что его теплопроводность значительно ниже чем у стали;
  • закалка металла, повышающая прочность материала, невозможна в отношении чугуна.

Достоинства и несовершенства стальных сплавов

Поскольку марок стали огромное количество, а изделий из неё ещё больше, то говорить о плюсах и минусах стали бессмысленно. Тем более, что свойства металла во многом зависят от технологий изготовления и обработки.

Вследствие этого можно только выделить несколько общих преимущественных особенностей стали, таких как:

  • прочность и твёрдость;
  • вязкость и упругость, то есть способность не деформироваться и выдерживать ударные, статические и динамические нагрузки;
  • доступность для разных способов обработки;
  • долговечность и повышенная износоустойчивость в сравнении с другими металлами;
  • доступность сырьевой базы, экономичность производственных технологий.

К сожалению, стали свойственны и некоторые минусы:

  • неустойчивость к коррозии, в том числе высокий уровень электрохимической коррозии;
  • сталь — тяжёлый металл;
  • изготовление изделий из стали производится в несколько этапов, нарушение технологии на любом из них приводит к снижению качества.

Разновидности и классификации стальных сплавов

Сегодня сложно определить количество производимых и используемых стальных сплавов. Так же не просто их классифицировать, поскольку их свойства зависят от множества параметров, таких как состав, характер и количество добавок, способы изготовления и обработки, назначения и многих других.

По качеству принято различать обычные, качественные, высококачественные и особовысококачественные стали. Доля вредных примесей является основным критерием для определения качества сплава. Для обыкновенных сталей характерны более высокие значения доли примесей, чем для особовысококачественных сплавов.

Химический состав стали. В основу производства сплавов из железа положена его способность формировать различные структурные фазы при разных температурах, так называемый полиморфизм. Благодаря этой способности, растворённые в железе примеси, образуют сплавы различных составов. Принято делить стальные сплавы на углеродистые и легированные.

Сталь по определению является сплавом железа с углеродом, от концентрации которого зависят его свойства: твёрдость, прочность, пластичность, вязкость. В составе углеродистой стали практически не содержится  дополнительных добавок.

Базовые примеси — марганец, магний, и кремний содержатся в минимальных количествах, и не ухудшают её свойств и качеств. Кремний и марганец оказывают на сплав раскисляющее действие, повышают упругость, износоустойчивость, жаростойкость. Но, в случае увеличения доли  являются легирующими элементами. Стали с большим содержанием марганца теряют магнитные свойства.

Значительно более вредные для обоих видов сталей примеси серы и фосфора. Сера, соединяясь с железом, способствует повышению хрупкости при обработке высокими температурами (прокат, ковка), увеличению усталости, уменьшению устойчивости к коррозии.

Фосфор, особенно при большой доле углерода в сплаве, повышает его хрупкость в обычных температурных условиях. Кроме этого, существует целая группа скрытых, неудаляющихся во время плавки вредных примесей. Эти неметаллические включения в виде азота, водорода и кислорода при горячей обработке делают металл более рыхлым.

Виды углеродистой стали

Углеродистые стали делятся на виды, которые характеризуются долей содержания углерода:

  • к высокоуглеродистым относятся сплавы с долей более 0,6 %;
  • в среднеуглеродистых сплавах концентрация углерода находится в пределах от 0,25 до 0,6 %;
  • допустимые значения, характерные для низкоуглеродистых сталей — не более 0,25 %  .

Легированные стали подразделяются на:

— низколегированные, с долей легирующих добавок не более 2,5 %;

— среднелегированные, с долей дополнительных элементов до 10%;

— высоколегированные, в которых доля легирующих элементов составляет более 10%.

Легированные стали отличаются низкой концентрацией углерода и наличием различных легирующих добавок.

В соответствии с назначением стали делят на группы конструкционных, инструментальных и сталей особого назначения.

Каждая группа делится на подгруппы и виды, которые конкретизируют свойства, особенности и области применения сплавов.

К конструкционным сталям относятся:

  1. Строительные, их основное свойство — хорошая свариваемость, это низколегированные сплавы обычного качества.
  2. Для холодной штамповки используют прокат из низкоуглеродистых сплавов обычного качества.
  3. Цементуемые, применяются в изготовлении деталей с поверхностным истиранием.
  4. Высокопрочные характеризуются двойным порогом прочности относительно других конструктивных видов.
  5. Рессорно-пружинные стали с добавлением ванадия, брома, кремния, хрома и марганца, рассчитаны на длительное сохранение упругости.
  6. Шарикоподшипниковые стали с большой долей углерода и добавлением хрома, которым свойственны особая износоустойчивость, прочность и выносливость.
  7. Автоматные, в их составе присутствуют примеси серы, свинца, теллура и селена, облегчающие обработку металла станками — автоматами, на которых осуществляется производство массовых деталей
  8. Нержавеющие, к ним относятся сплавы с высоким содержанием хрома и никеля. Концентрация углерода в таких сплавах минимальна.

Виды инструментальной стали

Стали инструментального назначения имеют несколько разновидностей:

  • Используемые в производстве режущих инструментов, к ним относятся некоторые виды углеродистой, легированной и быстрорежущей стали.
  • Измерительные инструменты производятся из достаточно твёрдых сплавов, обладающих износоустойчивостью и способностью к сохранению постоянных размеров, чаще всего для этого используют закалённую и цементированную сталь.
  • Для штамповой стали характерны твёрдость, термоустойчивость и прокаливаемость. Этот вид делится на подвиды, к которым относят валковые сплавы и стали для разнотемпературной обработки.

К сталям особого назначения относят марки сталей, которые применяются в конкретных производственных областях:

  • электротехнические стали — из них производят магнитные провода;
  • суперинвары — используют в производстве высокоточных приборов;
  • жаростойкие — работают при температурах более 900 °C;
  • жаропрочные — могут работать при высоких температурах в нагруженных состояниях.

Структура стали

Концентрация углерода в сплаве определяет не только свойства металла, но и его внутреннюю структуру. К примеру, мало- и среднеуглеродистые сплавы имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. При увеличении доли углерода начинается формирование вторичного цементита. Легирование стали тоже меняет структуру сплава.

По структуре стали могут быть:

  • перлитными — с низким содержанием легирующих добавок;
  • мартенситными — стали, имеющие пониженную критическую скорость закалки и средний уровень содержания легирующих примесей;
  • аустенитными — высоколегированные сплавы, применяемые в агрессивных средах.

Отожженные стали делятся на:

  • доэвтектоидную сталь, с концентрацией углерода менее 0,8%;
  • заэвтектоидную сталь, состоящую из перлита и цементита, применяют как инструментальную;
  • карбидную (ледебуритную) — к ней относятся быстрорежущие стали;
  • ферритную — высоколегированную сталь с низким содержанием углерода.

Способы изготовления стали и технологии

От технологии изготовления стали зависят структура этого сплава, его состав и свойства. Обычные стали производятся в мартеновских печах или конвертерах. Как правило, они насыщены значительным количеством неметаллических примесей.

Высококачественные сплавы производят с использованием электропечей. Особовысококачественные легированные стали, содержащие минимальное количество вредных примесей, производятся в процессе электрошлаковой переплавки.

При производстве сталей используют процесс раскисления, направленный на выведение кислорода из структуры сплава.  От количества удалённого кислорода зависит, какие получаются стали: малораскисленные, совершенно раскисленные или полураскисленные. Их классифицируют, как кипящие, спокойные и полуспокойные.

Марки стали

Несмотря на то, что сталь однозначно признаётся самым востребованным сплавом железа, единая система маркировки её видов по настоящее время не сложилась. Наиболее проста и популярна  буквенно-численная маркировка.

Качественные углеродистые стали маркируют с использованием литеры «У» и двузначным числовым значением (в сотых %) уровня углерода в их составе (У11).В марке обычных углеродистых сталей за буквой следует число, указывающее на количество углерода в десятых %  — У8.

Литеры используются и в маркировке легированных сталей. Они указывают на основной элемент, применяемый для легирования. Идущая следом цифра показывает концентрацию данного элемента в составе стали. Перед литерой ставят цифру, соответствующую доле углерода в металле в сотых %.

Например, стоящая в конце марки высококачественного сплава буква «А» указывает на его качество. Эта же литера в середине марки уведомляет об основном  элементе легирования, в данном случае им является азот. Литера в начале марки сообщает о том, что это автоматная сталь.

Литера «Ш» в конце маркировки, прописанная через дефис, говорит о том, что это особовысококачественный сплав. Качественные стали, не имеют в маркировке литер «А» и «Ш». Кроме того, существует дополнительная маркировка, указывающая на особые характеристики сталей. Так, например, магнитные сплавы отмечают литерой «Е», а электротехнические — «Э».

Буквенно-числовая маркировка, пожалуй, одна из самых простых и понятных для потребителя. Другие, более сложные, доступны только для специалистов.

(4 5,00 из 5)
Загрузка…

Источник: https://samastroyka.ru/stal.html