Что такое легированная сталь и чем она отличается от углеродистой
Обновлено: 05.05.2024
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.
Что такое легированная сталь и чем она отличается от углеродистой
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.,
Отличие углеродистой стали от легированной
Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, дополненный примесями других элементов. Этот материал используется в разных отраслях промышленности - из него производят автомобильные кузова и судовые корпуса, слесарное оборудование и медицинские инструменты, строительные металлоконструкции и домашнюю посуду. По химическому составу выделяют два вида стали - углеродистую и изготовленную с помощью технологии легирования. Сравним разновидности самого "ходового" промышленного металла и рассмотрим, в чём заключается отличие углеродистой стали от легированной.
Особенности углеродистой стали
Основное отличие углеродистой стали отражено в её названии - это повышенное содержание углерода С (до 2,14%) на фоне минимального количества других примесей (марганца, кремния, фосфора, серы).
Высокий уровень включения С придаёт материалу особую твёрдость и прочность, что делает его востребованным в строительном сегменте и производстве деталей механизмов. Железоуглеродистые стальные сплавы различаются по процентному содержанию С, которое бывает:
- высокое - более 0,7% (идут на изготовление деталей, функционирующих в условиях трения и усиленных нагрузок - дисков сцепления, шпинделей, регулировочных шайб, прокатных валок);
- среднее - от 0,3 до 0,7% (используются в создании деталей повышенной прочности - зубчатых колёс, распределительных валов, плунжеров);
- низкое - менее чем 0,3% (сюда относятся мягкие стали, применяемые в изготовлении деталей по технологии холодной штамповки - трубок, колпачков).
Металлосплав маркируется буквой У ("углерод"), за литерой идёт цифра, обозначающая содержание данного элемента в десятых долях процента. Буква А в конце маркировки говорит о том, что материал высококачественный, т. е. в нём мало вредных включений серы и фосфора.
Углеродистая сталь - распространённый и недорогой чермет, который всё же не лишён недостатков. Изделия из "углеродки"подвержены образованию ржавого налёта, не наделены пластичностью и чувствительны к перегреву - при высоких температурах механическая прочность металла снижается.
Особенности легированной стали
Легированные сплавы изготавливают посредством добавления в состав специальных примесей для улучшения физико-химических свойств получаемого материала. В таблице перечислены основные легирующие элементы и указаны свойства, которые они придают стали.
Легирующая добавка
Влияние на свойства сплава
Повышает пластичность и стойкость к появлению коррозии
Усиливает прочность, твёрдость, устойчивость к коррозионным изменениям
Понижает хрупкость и улучшает способность к закалке
Повышает прочность, упругость, электросопротивление
Стабилизирует структуру, улучшает обрабатываемость и плотность
Повышает твёрдость, снижает хрупкость при отпуске
Уменьшает зернистость структуры и способствует улучшению текучести
Усиливает ударопрочность и способность противостоять воздействию жарких температур
Производят стали с низким (>2,5%), средним (от 2, 5 % до 10 %) и высоким (10-50%) насыщением легирующими элементами. Если классифицировать материалы по сфере применения, выделяются три группы:
- Конструкционные - используются в машиностроении (корпуса, детали) и строительстве (сварные металлоконструкции);
- Инструментальные - становятся сырьём для изготовления режущих, ударно-штамповочных, измерительных инструментов;
- Обладающие особыми характеристиками (устойчивостью к окислению и возникновению ржавчины, кислото- и окалиностойкостью, жаропрочностью, улучшенными электро-магнитными свойствами) - применяются в судостроительстве, производстве электротехнических приборов, деталей реактивных двигателей.
Легированные стали маркируются следующим образом. В начале ставится число, обозначающее уровень содержания углерода. Для конструкционных сплавов он указывается в сотых долях, а для инструментальных - в десятых долях процента. Если число впереди отсутствует, в сплаве 1, 0% углерода. Затем идут буквы, означающие наличие легирующих включений, после каждой буквы стоит число, которое показывает процентное количество дополнительных элементов. Маркировка сталей высокого качества заканчивается литерой А.
В некоторых видах стали в начале указываются дополнительные обозначения: Э - электротехническая, Ш - шарикоподшипниковая, Л - изготовленная с помощью литья, Р - быстрорежущая. Например, ШХ15 - это шарикоподшипниковая сталь с одним процентом углерода и 1, 5 процента хрома.
Сравнение легированной и углеродистой сталей
В состав обоих видов стали входят железо, углерод и различные примеси. Однако разница в соотношении элементов определяет свойства конкретного металлического сплава и специфику его применения. В приведённой ниже таблице отмечены основные различия популярных марок легированной и углеродистой сталей.
Сравнительная таблица свойств марок Х12МФ и Ст2кп
Чем отличаются углеродистые стали от легированных?
Определение сталь объединяет сплавы на основе железа и углерода с другими веществами. При очистке железной руды получают чугун, содержащий 2,14-6,67% углерода. Этот элемент отвечает за твердость, при этом металл хрупок и не пластичен. Уменьшение углеродной составляющей изменяет структуру, делает материал ковким, повышает его ударную вязкость.
Чем отличается углеродистая сталь от легированной?
Углеродистая сталь состоит из тех же элементов, что первоначальное сырье: железо, углерод, кремний, марганец и вредные примеси: сера, фосфор. Легированными (ligare-связывать) называют сплавы, усиленные другими металлами: хромом, никелем, медью, молибденом.
Характеристики легированной стали
Для легирования применяют металлы, способные образовывать устойчивые соединения с железом и углеродом. Из карбидов, интерметаллидов и дисперсных частиц под воздействием температур формируется сложная кристаллическая решетка. При уменьшении углеродной доли каркас структуры создают хром, никель, марганец и другие элементы, а карбидные соединения вытесняются к границам зерен. Активное железо находится в связанном состоянии и не может реагировать с агрессивными веществами.
Легированные стали классифицируют по количеству присадок:
- Низколегированные — до 2,5%;
- Среднелегированные — 2,5-10%;
- Высоколегированные — выше 10%.
И различают по назначению:
- Инструментальные — применяют в производстве измерительных и режущих инструментов, штамповой оснастки;
- Конструкционные — для изготовления агрегатов и механизмов, корпусов автомобилей и оборудования, конструкций;
- Специальные — коррозионно-стойкие, жаростойкие, жаропрочные и др.
Для определения марок создана буквенно-цифровая система. Легирующие элементы обозначают русскими буквами. В составе большей части сплавов не более 1% углерода, но эта характеристика одна из самых важных, поэтому ее указывают в начале маркировки в сотых долях процента. Числовые значения, округленные до единиц опускают.
● Буква А в конце значит, что сталь высококачественная.
Если содержание углерода 1% и более, первую цифру не пишут, например ХВГ, ХВСГ, ШХ15СГ. Для некоторых групп применяют обозначения перед маркировкой: А — автоматные, Ш — подшипниковые, Р — быстрорежущие, Э — электротехнические, Е — магнитно-твердые. Сплавы выпускаемые одним предприятием имеют свои названия, например ЭИ417 (Электросталь), ЧС 116-ИД (Челябинская сталь), ВНС-65 ВИЭМ).
Разработано более тысячи легированных стальных сплавов с различными уникальными свойствами: устойчивые к охрупчиванию на холоде, стойкие к кислотам и щелочам, кавитационным нагрузкам. В сравнении с углеродистыми они обладают меньшей теплопроводностью, твердостью. При термической обработке, в том числе сварке, необходимо учитывать свойства всех металлов в составе.
Характеристики углеродистой стали
Качества сплавов зависят от степени обработки. На первых этапах железную руду подвергают раскислению, восстанавливают окись железа до металла. По количеству оставшихся в расплаве атмосферных газов установлены классы:
В зависимости от наличия вредных примесей определяют качество:
Так как от углерода зависит твердость и одновременно ударная хрупкость, предусмотрена следующая классификация сталей:
● Низкоуглеродистые — до 0,25%;
● Высокоуглеродистые — выше 0,6%.
Действует деление по областям применения:
● Конструкционные — большая группа, объединяющая несколько видов: строительные, автоматные, термоупрочняемые, повышенной прочности и др. Маркировка начинается с цифр, обозначающих углерод в сотых долях процента: от 08 до 85. Если увеличено содержание марганца, в конце добавляют Г
● Инструментальные — для изготовления инструмента, не подвергающегося нагреву: зубила, молотки, топоры. Группу сталей относят к качественным и обозначают буквой У в начале, высшее качество дополнительно маркируют знаком А в конце.
● Общего назначения — недорогие сплавы для изготовления труб, прутков, швеллеров, ковки и литья. Предусмотрено несколько подгрупп. К группе А относят стали со стабильными механическими свойствами (Ст1кп, Ст6сп), первую букву не пишут. У группы Б регламентирован химический состав (БСт4сп, БСт6пс), у В стабильны состав и свойства (ВСт3сп, ВСт5).
Углеродистые стали предназначены для изготовления нагруженных деталей и конструкций: рельсов, валов, тяг, осей, пружин рессоров, деталей турбин. Они отлично свариваются, поддаются резанию, ковке, но требуют защиты от коррозии.
Разница между легированной и углеродистой сталью
Различие в химическом составе определяет характеристики материалов.
Легированные стали отличаются коррозионной стойкостью.
В зависимости от элементов, связанных с железом, они могут работать в морской воде, кислотных средах даже при высоких температурах, но плохо справляются с ударными нагрузками, имеют малую несущую способность. Производство сплавов и конечных продуктов сопряжено с применением десятков сложных технологий.
Углеродистые стали без антикоррозийных покрытий подвержены быстрому разрушению.
Их области применения: все металлоемкие производства. Экономическая целесообразность большого расхода сырья коррелирует с простотой обработки.
Легированная сталь
Легированная сталь – это стальной сплав, который в своем составе имеет железо (феррум), углерод и другие химические элементы, влияющие на механические и физические свойства стали. Тип добавок и их количество в сплаве зависит от вида готовой металлопродукции. Это позволяет классифицировать ее по составу, основным характеристикам, назначению.
Химический состав и классификация
Самым главным компонентом (кроме железа) является углерод. Он снижает вязкость и пластичность, а также делает сплавы более прочными и твердыми. При этом материал легко поддается гибке, резке. Но легированная сталь отличается от углеродистой тем, что этого химического элемента здесь гораздо меньше (подробнее об отличиях расскажем ниже).
Для улучшения свойств металлоизделия используются другие добавки, в число которых входит:
- хром,
- никель,
- кремний,
- ванадий,
- марганец,
- медь,
- алюминий,
- вольфрам.
Учитывая то, какие легирующие элементы входят в состав, сталь классифицируется по следующему принципу:
- низколегированная сталь. К этой категории относят сплавы, в которых количество легирующих добавок не превышает 2,5%;
- среднелегированная. Иных химических элементов в ее составе может быть до 10% от общего содержания;
- высоколегированная сталь. В эту группу вошли сплавы, в которых процент добавок составляет от 10 до 50%.
Бывает также и нелегированная сталь. Она состоит из чистого феррита и минимальным количеством прочих примесей. Выпускается в качестве сортового проката.
Наличие и общий процент в составе углерода позволяет классифицировать легированную сталь на три вида. Она может быть:
- низкоуглеродистой. Содержит очень мало этого химического элемента – до 0,25%;
- среднеуглеродистой. В ее составе присутствует от 0,25 до 0,65% углеродной добавки;
- высокоуглеродистой. Содержание этого вещества составляет в пределах 0,65% и выше.
Все легирующие добавки влияют на свойства металлоизделия:
- алюминий сказывается на жаропрочности материала;
- ванадий делает структуру стали мелкозернистой. Она становится более плотной, твердой и крепкой;
- вольфрам защищает сталь от термического воздействия, полностью сохраняя ее характеристики даже при максимально высоких температурах;
- наличие кремния говорит о высокой упругости материала. К тому же, металлоизделие обретает магнитные свойства. А это означает, чем больше кремния в составе, тем лучше оно будет магнититься;
- марганец влияет на повышенные прочностные характеристики. Сталь с большим содержанием этого химического элемента обладает высокой износостойкостью;
- медь противостоит воздействию кислот, а также делает металлоизделие устойчивым перед распространением коррозии;
- присутствие никеля говорит о высокой пластичности и прочности материала;
- хром придает металлопродукции антикоррозийные свойства. В большем количестве он присутствует в нержавеющих сталях.
Если вас интересует, ржавеет или нет легированная сталь, то ответим, что это зависит именно от состава и общего количества введенных в него элементов, которые и обладают антикоррозионной способностью.
Процентное содержание других компонентов определяет структуру и характеристики материала. Это позволяет разделить его на следующие классы:
- доэвтектоидный — имеет много железа (феррита);
- эвтектоидный — структура такой стали перлитовая;
- заэвтектоидный — имеет карбиды вторичного типа;
- ледебуритный — структура представлена в виде первичных карбидов.
Как вы сумели заметить, влияние легирующих элементов на свойства стали огромно. Поэтому любой сплав делится на марки.
Заметим, что все химические элементы могут быть карбирующими и некарбирующими (изменяют состав железа и растворяются во всех его состояниях). К первым относится: хром, вольфрам, ванадий, титан, ниобий, марганец, молибден, цирконий. Ко вторым – медь, никель, кобальт, кремний, алюминий.
Маркировка и ее расшифровка, виды
То, как маркируются готовые металлоизделия, говорит о том, какие легирующие элементы и в каком количестве присутствуют в составе. Исходя из этого выделяют:
- инструментальные стали. Они жаропрочные. Используются для производства рабочих ручных и станочных инструментов, деталей для промышленного оборудования;
- легированные конструкционные стали. Относятся к прочному и износостойкому материалу. Из них изготавливаются механизмы, конструкции и детали для автомобилей, станков и т.д. К таким относиться сталь 45.
Именно маркировка стали позволяет определить ее назначение. Ее расшифровка достаточно проста. Для примера возьмем марку 110Г13Л:
Читайте также: