Чем отличается легированная сталь от нелегированной
Обновлено: 15.05.2024
Сталь — популярный конструкционный материал на основе железа. В чистом виде она уже достаточно крепкая, пластичная и износостойкая. Но иногда этих свойств недостаточно. Например, для возведения мостов сталь должна быть особо прочной и устойчивой к коррозии, чтобы выдержать вес автомобилей, воздействие воды, ветра и низких температур. Снабдить материал такими качествами помогает легирование — добавление примесей. Этот процесс позволяет создать огромное количество вариаций стали. Рассказываем о самых популярных и объясняем, зачем необходимо такое разнообразие.
Создание стали начинается с плавления железной руды в конвертерной, мартеновской или электропечи. Там её очищают от веществ, ухудшающих свойства, и добавляют в состав углерод — для прочности и уплотнения материала. Дальше сталь может быть подвергнута легированию, но об этом позднее. Сначала расскажем, какой материал получается уже на этом этапе.
Простой сплав из железа и углерода называют нелегированной или углеродистой сталью. Несмотря на предварительную фильтрацию, в ней всё же можно найти кремний, магний, серу, фосфор, азот и ряд других элементов — очистить руду до идеального состояния технически невозможно. В любом случае, основу материала, то есть более 95%, будет составлять железо. Количество добавочного углерода может варьироваться от 0,05 до 2,14%. Если этого элемента больше, сталь становится чугуном.
Кроме того, любая сталь перед попаданием в работу проходит через раскисление — удаление из сплава оксида железа. Если пропустить этот процесс, материал будет быстрее выходить из строя и хуже поддаваться обработке. Для такой очистки в расплавленную сталь добавляют раскислители (алюминий, кремний, марганец и другие): они вступают в реакцию с кислородом и отделяются от общей массы в виде газа, жидких или твёрдых образований. Затем перед затвердением материала осадок удаляют. В зависимости от протекания этого процесса сталь может быть кипящей, спокойной и полуспокойной.
Углеродистые стали также можно классифицировать по сфере применения:
Конструкционные (с содержанием углерода до 0,8%). То есть все, которые используются для создания конструкций или деталей для них. Такие стали, в зависимости от количества примесей, могут быть обычного качества или качественными — в последних содержание лишних элементов минимальное.
Инструментальные (с содержанием углерода больше 0,8%). Применяются для выплавки инструментов. Они, в свою очередь, делятся на качественные и высококачественные.
Чтобы усилить свойства материала, во время плавления в него вводят новые вещества. Такой процесс называют легированием, а получаемую в итоге сталь — легированной. Дополнительные элементы в составе увеличивают прочность, коррозийную стойкость и другие показатели. Так, добавление к смеси хрома делает из обычной стали нержавеющую, а титан позволяет сделать материал пластичнее.
Всего легирующих элементов 18. В сплав могут вводить как один, так и несколько. Важный момент: если разных примесей будет много, может возникать нестабильность механических характеристик.
В зависимости от процентного количества легирующих элементов, сталь делят на три вида:
Низколегированная. До 2,5% легирующих элементов. Свойства материала необходимые для металлообработки тут практически не меняются, но появляются дополнительные положительные характеристики.
Среднелегированная. До 10% легирующих элементов. Новых свойств больше, но ковкость и свариваемость ниже.
Высоколегированная. Более 10% легирующих элементов. Самые прочные и при этом самые дорогие.
Из-за усложнённого состава легированная сталь стоит значительно дороже. Они, как и углеродистые, могут быть инструментальными или конструкционными, обычными, качественными и высококачественными, а также особовысококачественным.
Углеродистая сталь обозначается буквосочетанием Ст, к которому добавляется цифра: если это сталь обычного качества, она будет говорить об условном номере марки стали, если качественная — о среднем проценте углерода в составе, умноженном на 100. Например, сплав с маркировкой Ст3 — сталь обычного качества с углеродом от 0,14 до 0,22%, а сплав Ст30 — качественная сталь с углеродом от 0,27 до 0,35%.
К названию могут добавляться и другие буквенные значения:
Для создания строительной арматуры часто используются углеродистые стали обычного качества, например, Ст3кп и Ст3пс
В легированных сталях всё несколько иначе. В её маркировке производителю нужно указать не только количество углерода, но и содержание дополнительных элементов. Составляется название по следующей формуле:
На первом месте стоит цифра — это количество углерода, умноженное на 100.
Следом идёт буква — обозначение легирующего элемента.
Опционально после может стоять ещё одна цифра — количество легирующего элемента в составе. Она нужна, только если материала внутри больше 1,5%.
Буква «А» или «Ш» в конце — маркер качества стали. Первую ставят у высококачественных, вторую — у особовысококачественных.
Легирование стали — полезный процесс, который расширяет возможности материала и области его применения. Так, примеси кремния позволяют повысить упругость и износостойкость пружин, присадка магния — сохранить прочность деталей, вынужденных работать на больших скоростях. А без добавления в состав сплава хрома и никеля не удавалось бы создавать качественные и долговечные медицинские инструменты, а также жаропрочные паровые турбины и клапаны двигателей.
Нелегированные же стали решают другие задачи. Они стоят дешевле и нужны для изготовления инструментов и конструкций, которые не используются в сложных условиях. Кроме того, обычно они лучше подходят для сваривания, ковки и литья: легированные во время этих процессов могут выгорать в месте нагрева.
Таким образом, любая сталь хороша, если применять её правильно. Поэтому при выборе важно внимательно изучать состав и свойства материала — понимать, как они повлияют на работу и финальный результат.
Чем отличается легированная сталь от нелегированной
Видео: Углеродистые и легированные стали: классификация, назначение, маркировка / Стальные нервы
Содержание
Основное отличие - легированная сталь против углеродистой стали
Сталелитейная промышленность является одной из крупнейших отраслей промышленности в мире. Сталь производится в основном путем смешивания железа с другими металлическими или неметаллическими элементами. Целью производства стали является получение различных свойств путем смешивания железа с другими элементами. Легированная сталь и углеродистая сталь - это два вида стали, которые отличаются друг от друга по своему составу. Основное различие между легированной сталью и углеродистой сталью состоит в том, что легированная сталь имеет большое количество других элементов, кроме железа и углерод в то время как углеродистая сталь имеет следовые количества других элементов, кроме железа и углерода.
Ключевые области покрыты
1. Что такое легированная сталь
- Определение, свойства, использование
2. Что такое углеродистая сталь
- Определение, свойства, использование
3. В чем разница между легированной сталью и углеродистой сталью
- Сравнение основных различий
Ключевые термины: легированная сталь, углерод, углеродистая сталь, железо, сталь
Что такое легированная сталь
Легированная сталь - это металлические сплавы железа, углерода и большого количества других элементов. Другие элементы, присутствующие в нем, обычно включают марганец, кремний, никель, титан, медь и хром. Эти элементы называют элементами сплава, потому что эти элементы смешаны вместе, чтобы сформировать сплав. Целью добавления этих элементов является улучшение свойств стали. Легированную сталь можно разделить на две категории следующим образом.
- Низколегированная сталь
- Высоколегированная сталь
Низколегированные стали содержат небольшое количество легирующих элементов, тогда как высоколегированные стали содержат большое количество легирующих элементов. Обычно для улучшения твердости и долговечности стали добавляют легирующие элементы. Легированная сталь также устойчива к коррозии из-за присутствия значительного количества других элементов, таких как хром.
Например, нержавеющая сталь - это легированная сталь. Он содержит около 10% хрома вместе с железом и углеродом в смеси элементов. Благодаря своей антикоррозионной стойкости нержавеющая сталь используется для изготовления кухонных предметов.
Рисунок 1: Обратный обратный клапан из нержавеющей стали (легированная сталь).
Что такое углеродистая сталь
Углеродистая сталь состоит из железа и углерода. Легирующие элементы присутствуют в следовых количествах. Некоторыми из этих элементов являются кремний, марганец, сера и фосфор. Углеродистая сталь также делится на две группы, как показано ниже.
- Высокая углеродистая сталь
- Низкоуглеродистая сталь
Благодаря высокому количеству углерода, присутствующего в углеродистой стали, он проявляет такие свойства, как твердость, меньшая пластичность, пониженная свариваемость и низкая температура плавления. Мягкая сталь относится к низкоуглеродистой стали с содержанием углерода от 0,05 до 0,25%. Из-за высокого содержания железа он вызывает коррозию во влажных средах. Высокоуглеродистые стали содержат от 0,6% до 1,0% углерода. Эти высокоуглеродистые стали очень прочны. Поэтому в качестве строительных материалов используются углеродистые стали.
Рисунок 2: Углеродистая сталь, используемая в качестве строительного материала
Разница между легированной сталью и углеродистой сталью
Определение
Легированная сталь: Легированная сталь - это тип стали с высоким процентным содержанием других элементов, кроме железа и углерода.
Углеродистая сталь: Углеродистая сталь - это тип стали с высоким содержанием углерода и низким количеством других элементов.
Устойчивость к коррозии
Легированная сталь: Легированные стали устойчивы к коррозии.
Углеродистая сталь: Углеродистые стали менее устойчивы к коррозии.
Прочность
Легированная сталь: Прочность легированной стали низкая по сравнению с углеродистой сталью.
Углеродистая сталь: Углеродистая сталь обладает высокой прочностью.
свариваемость
Легированная сталь: Свариваемость легированной стали высокая.
Углеродистая сталь: Свариваемость из углеродистой стали низкая.
Температура плавления
Легированная сталь: Легированные стали имеют высокие температуры плавления.
Углеродистая сталь: Углеродистые стали имеют низкие температуры плавления.
тягучесть
Легированная сталь: Пластичность легированной стали высокая.
Углеродистая сталь: Пластичность углеродистой стали низкая.
Заключение
Состав элементов в стали отличается от одного типа стали к другому. Поэтому стали классифицируются в основном в соответствии с их составом. Легированная сталь и углеродистая сталь являются такими двумя типами стали. Основное различие между легированной сталью и углеродистой сталью состоит в том, что легированная сталь имеет большое количество других элементов, кроме железа и углерода, тогда как углеродистая сталь имеет следовые количества других элементов, кроме железа и углерода.
Рекомендации:
1. «Информация об углеродистых сталях и легированных сталях». Информация об углеродистых сталях и легированных сталях | Engineering360. Н.п., н.д. Web.
Видео: Легированные стали
Основное отличие - сплав против нелегированной стали
Легированная и нелегированная сталь - это химические термины, используемые для обозначения двух типов стали. Сталь - это металлический сплав. Он состоит из железа и некоторых других элементов, таких как углерод. Нелегированная сталь не имеет элементов, добавляемых в сталь при выплавке. Сталь широко используется во всем мире по нескольким причинам, таким как низкая стоимость, простота производства, прочность и т. Д. Существуют различные сорта стали в зависимости от их свойств. Легированная сталь является одним из видов стали и имеет большое количество других элементов, кроме железа и углерода. Основное различие между легированной и нелегированной сталью заключается в том, что в легированной стали другие элементы добавляются в железо во время плавки, тогда как в нелегированной стали никакие элементы не добавляются во время плавки.
1. Что такое легированная сталь
- определение, свойства
2. Что такое нелегированная сталь
- определение, свойства
3. В чем разница между легированной и нелегированной сталью
- Сравнение основных различий
Ключевые термины: сплав, легированная сталь, углерод, хром, высоколегированная сталь, промежуточный сплав, железо, металл, нелегированная сталь, низколегированная сталь, плавка, сталь, замещающий сплав
Легированная сталь - это вид стали, состоящий из железа, углерода и некоторых других элементов. Другие элементы, присутствующие в нем, обычно включают марганец, кремний, никель, титан, медь и хром. Эти элементы называют элементами сплава, потому что они смешаны вместе, чтобы сформировать сплав. Целью добавления этих элементов является улучшение свойств стали. Легированная сталь может быть разделена на две категории следующим образом:
Существует два вида легированной стали: низколегированная и высоколегированная. Низколегированная сталь имеет небольшое количество легирующих элементов. Высоколегированная сталь имеет большое количество легирующих элементов. Легированная сталь устойчива к коррозии благодаря наличию таких элементов, как хром. Обычно для улучшения твердости и долговечности стали добавляют легирующие элементы.
Рисунок 1: Наручные часы из нержавеющей стали. Нержавеющая сталь является хорошим примером легированной стали.
Существует два основных типа сплавов: замещающие сплавы а также межузельные сплавы, Когда в производстве сплавов используется расплавленный металл, размер атомов будет определять, какой тип будет образован. Если атомы металлов, которые будут смешиваться, имеют относительно одинаковые размеры, образуется тип сплава замещения, но если атомы металла одного типа меньше, чем другой тип, образуется промежуточный сплав.
Что такое нелегированная сталь
Нелегированная сталь - это тип стали, который не имеет других элементов, добавляемых во время плавки. выплавка это процесс извлечения металла из его руды. Этот процесс включает нагревание и плавление руды. Выплавка удаляет примеси, присутствующие в железной руде. Процесс выплавки проводится несколько раз, чтобы удалить углерод. Если присутствует слишком много углерода, это не нелегированная сталь. Содержание углерода должно быть снижено до 1%.
При производстве легированной стали некоторые элементы, такие как хром, кобальт, добавляются в железо, но при производстве нелегированной стали другие элементы не добавляются. Поскольку нет других элементов, кроме железа и небольшого количества углерода, нелегированная сталь имеет меньшую долговечность и меньшую гибкость. Следовательно, эта сталь должна пройти процесс, который называется закалкой. закал это процесс нагрева чугуна при высокой температуре, чтобы сделать его чувствительным к растрескиванию, которое происходит во время сварки.
Рисунок 2: Заборы из кованого железа - хороший пример применения нелегированной стали. Кованое железо считается нелегированной сталью из-за очень низкого содержания углерода.
Нелегированная сталь используется в области строительства, где требуются металлы с высокой прочностью. Здесь брусья из нелегированной стали используются для укрепления бетонов, для изготовления ворот, заборов и т. Д.
Разница между легированной и нелегированной сталью
Легированная сталь: Легированная сталь - это вид стали, состоящий из железа, углерода и некоторых других элементов.
Не сплав Сталь: Нелегированная сталь - это тип стали, который не имеет других элементов, добавляемых во время плавки.
Присутствие углерода
Легированная сталь: Легированная сталь состоит из большого количества углерода.
Не сплав Сталь: В нелегированной стали содержание углерода меньше или отсутствует.
выплавка
Легированная сталь: Легированная сталь изготавливается путем добавления различных элементов во время плавки.
Не сплав Сталь: Никакие другие элементы не добавляются во время плавки при производстве нелегированной стали.
коррозия
Легированная сталь: Легированная сталь менее устойчива к коррозии из-за присутствия железа.
Не сплав Сталь: Нелегированная сталь сильно подвергается коррозии из-за большого содержания железа.
Примеры
Легированная сталь: Нержавеющая сталь является хорошим примером легированной стали.
Не сплав Сталь: Кованое железо является хорошим примером нелегированной стали.
Сплав представляет собой смесь или смесь двух или более металлических компонентов. Это может быть или гомогенным или гетерогенным. Легированная сталь - это тип стали, в состав которого входят железо, углерод и некоторые другие элементы. Основное различие между легированной и нелегированной сталью состоит в том, что легированная сталь состоит из железа, добавленного с другими элементами во время плавки, тогда как нелегированная сталь не имеет добавленных элементов при выплавке.
1. Редакция Британской энциклопедии. «Плавка». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 30 ноября 2016 г.,
Сталь нелегированная
Сплав нелегированной стали-химические термины, используемые для названия двух типов стали. Сталь представляет собой металлический сплав. Он состоит из железа и некоторых других элементов, таких как углерод. Нелегированные стали, не имеют элементов, добавляемых в сталь при ее переплавке. Сталь широко используется во всем мире из-за нескольких причин, таких как низкая стоимость, простота изготовления, прочность и т. д. Существуют различные сорта стали доступны в соответствии с их свойствами.
Легированная сталь
-это вид стали и имеет большое количество другие элементы, кроме железа и углерода. Основное различие между легированные и нелегированные стали, что в легированной стали, остальные элементы добавляются железа при выплавке принимая во внимание, что в нелегированной стали, без элементов добавляются при плавке.
Существует два основных типа сплавов в качестве замещения сплавах и сплавах внедрения. Когда расплавленный металл используется в производстве сплавов, размеры атомов будут определять, какой тип будет сформирована. Если атомы металлов, которые собираются, чтобы быть смешанным иметь относительно одинаковые размеры, образовавшихся замещающих Тип сплава, но если один тип атомов металла меньше, чем другой тип, промежуточный сплав образуется.
Нелегированная сталь
-это вид стали, который имеет другие элементы добавляются во время плавки. Плавка процесс извлечения металла из руды. Этот процесс включает в себя нагрев и плавление руды. При плавки удаляет примеси, присутствующие в железной руде. Процесс плавки проводится несколько раз для того, чтобы удалить нагар. Если слишком много присутствует углерода, это не нелегированные стали. Содержание углерода должно быть примерно до 1 %.
В производстве легированной стали, некоторые элементы, такие как хром, кобальт добавляются железа, но в производстве нелегированной стали, без добавления других элементов. Поскольку нет других элементов, кроме железа и небольшого количества углерода, нелегированной стали есть меньше прочность и меньшую гибкость. Таким образом, эта сталь должна пройти процесс называется темперированнее. Закаливание - это процесс нагревания железа при высокой температуре для того, чтобы сделать ее чувствительной к образованию трещин, которые происходят во время сварки.
Нелегированная сталь используется в области строительства, где требуются от металлов высокой прочности. Нелегированной стали прутки используются для укрепления бетонов, для того чтобы сделать ворота, заборы и т. д.
Заключение сплав-это смесь или смеси из двух или более металлических компонентов. Это могут быть однородными или разнородными. Легированная сталь-это вид стали, который включает в себя железо, углерод и некоторые другие элементы, по своему химическому составу. Основное различие между легированной и нелегированной стали заключается в том, что легированная сталь состоит из железа и других элементов во время плавки, а нелегированной стали без дополнительных элементов.
15Л копровые бабы, блоки, ролики, корпусы, поводки, захваты, пильные рамы, детали сварно-литых конструкций с большим объемом сварки, плиты, подушки и другие неответственные детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок.
35Л станины прокатных станов, зубчатые колеса, тяги, бегунки, задвижки, балансиры, диафрагмы, катки, валки, кронштейны и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок.
25Л станины прокатных станов, шкивы, траверсы, поршни, буксы, крышки цилиндров, плиты настильные, рамы рольгангов и тележек, мульды, корпусы подшипников, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С под давлением.
20Л шаботы, арматура, фасонные отливки деталей общего машиностроения, изготовляемые методом выплавляемых моделей, детали сварно-литых конструкций и другие детали, работающие при температуре от —40 до 450 °С.
30Л рычаги, балансиры, корпусы редуктора, муфты, шкивы, кронштейны, детали сварно-литых конструкций, чаши и конусы засыпных аппаратов, станины, балки, опорные кольца, бандажи, маховики и другие детали, работающие под действием средних статических и динамических нагрузок.
40Л станины, корпусы, муфты, тормозные диски, шестерни, кожухи, вилки, звездочки и другие детали, работающие при температурах до 400 °С.
45Л станины, зубчатые колеса и венцы, тормозные диски, муфты, кожухи, опорные катки, звездочки и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности и высокого сопротивления износу и работающие под действием статических и динамических нагрузок.
50Л шестерни, бегунки, колеса, зубчатые колеса подъемно-транспортных машин, валки крупно-, средне- и мелкосортных станов для прокатки мягкого металла. Сталь применяется в нормализованном или улучшенном состоянии и после поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ.
55Л зубчатые колеса и муфты подъемно-транспортных машин, ходовые колеса, бегунки, зубчатые сектора и венцы, полумуфты, скаты, втулки зубчатых муфт и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной твердости.
Читайте также: