Чугун и сталь таблица

Обновлено: 06.05.2024

Расшифровка марок сталей и чугунов? Иногда этот вопрос кажется просто неразрешимым. Еще с университетской скамьи, когда преподают материаловедение, этот вопрос рассматривается как-то скомкано и не всегда понятно, хотя если разобраться все довольно просто.

Сегодня начал искать наиболее полный и в тоже время наиболее сжатый материал по расшифровке марок сталей и чугунов, интернет полнится из сайта в сайт повторяющейся информацией. Наиболее полно на приведенный выше вопрос ответил этот ресурс, а наиболее сжато и доступно, приведенная ниже методическая работа (автора, к сожалению, не нашел):

СОДЕРЖАНИЕ

Расшифровка обозначений марок сталей и чугунов

Изучение принципов обозначения марок сталей и чугунов

Задание:

Ознакомиться с методикой маркировки различных марок сталей и чугунов по методическим указаниям

Дать расшифровку марок сталей и чугунов по карточке индивидуального задания

Сведения из теории

Чугуны. Что такое чугун?

Чугун - сплав железа с углеродом, содержащий более 2,14% углерода, постоянные примеси. Они мало пластичны, не прокатываются и не куются. Чугуны обладают пониженной температурой плавления и хорошими литейными свойствами. За счет этого из чугунов можно делать отливки значительно более сложной формы, чем из сталей

Разновидности чугунов:

В зависимости от того, какой формы присутствует углерод в сплавах, различают:

белые;
серые;
ковкие;
высокопрочные чугуны.

Белый чугун

Такое название он получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Весь углерод в этом чугуне находится в связанном состоянии в виде цементит.Белые чугуны имеют большую твердость (НВ 450-550) и , как следствие этого, они очень хрупкие и для изготовления деталей машин не используются.

Высокая твердость белого чугуна обеспечивает его износостойкость, в том числе и при воздействии агрессивных сред. Это свойство учитывают при изготовлении из него поршневых колец. Однако белый чугун применяют главным образом для отливки деталей на ковкий чугун, поэтому его называют передельным.

Серый чугун

В сером чугуне углерод находится в виде графита пластинчатой формы..

Серые чугуны маркируются сочетанием букв «С» - серый, «Ч»- чугун и цифрами, которые обозначают временное сопротивление разрыву при растяжении в МПа.

Высокопрочный чугун

Отличительной особенностью высокопрочного чугуна являются его высокие механические свойства, так как структурв углерода в нем -шаровидный графит. Это повышает прочность чугуна и позволяет получить сплавы с достаточно высокой пластичностью и вязкостью.

Обозначение марки включает буквы «В» - высокопрочный, «Ч» - чугун и цифры, обозначающие временное сопротивление разрыву при растяжении в МПа.

Ковкий чугун

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Несмотря на свое название, они никогда не подвергаются ковке.

Конфигурация детали из ковкого чугуна определяется формой отливки. Ковкие чугуны маркируют «К» - ковкий, «Ч» - чугун и цифрами.

Первая группа цифр показывает предел прочности чугуна при растяжении, МПа: вторые - относительное удлинение при разрыве в %.

Чугуны со специальными свойствами

В зависимости от назначения различают износостойкие, антифрикционные, жаростойкие и коррозионностойкие чугуны.

Износостойкие (антифрикционные ) чугуны

Обозначают сочетанием букв АЧС, АЧК, АЧВ. Буквы С, К, В обозначают вид чугуна: серый, ковкий, высокопрочный. Цифра обозначает номер чугуна. Для легирования антифрикционных чугунов применяют хром, никель, медь, титан.

Жаростойкие и жаропрочные чугуны

Обозначают набором заглавных букв русского алфавита и следующими за ними букв. Буква «Ч» - чугун.

Буква «Ш», стоящая в конце марки означает шаровидную форму графита. Остальные буквы означают легирующие элементы, а числа, слежующие за ними, соответствуют их процентному содержанию в чугуне.

Жаростойкие чугуны применяют для изготовления деталей контактных аппаратов химического оборудования, работающих в газовых средах при температуре 900-11000 0 С.

Коррозионностойкие чугуны

Короозионностойкие чугуны обладают высокой стойкостью в газовой, воздушной и щелочных средах.Их применяют для изготовления деталей узлов трения, работающих при повышенных температурах.

Примеры обозначения и расшифровки чугунов:

СЧ15 - серый чугун, временное сопротивление при растяжении 150Мпа.

КЧ45-7 - ковкий чугун, временное сопротивление при растяжении 450Мпа, относительное удлинение 7%.

ВЧ70 - высокопрочный чугун, временное сопротивление при растяжении 700 МПА

АЧВ - 2 - антифрикционный высокопрочный чугун, номер 2.

ЧН20Д2ХШ - жаропрочный высоколегированный чугун, содержащий никеля 20%, 2% меди, 1% хрома, остальное - железо, углерод, форма графита - шаровидная

ЧС17 - коррозионностойкий кремниевый чугун, содержащий 17% кремния, остальное -железо, углерод.

Стали. Что такое сталь?

Сталь - сплав железа с углеродом, содержащий углерода не более 2,14 %, а также ряд других элементов

Классификация сталей

Для правильного прочтения марки необходимо учитывать ее место в классификации стали по химическому составу, назначению, качеству, степени раскисления

По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.
Стали по назначению делят на конструкционные, инструментальные и стали специального назначения с особыми свойствами.
Стали по качеству классифицируют на стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
Классификация по степени раскисления. Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Таблица 1. - Классификация сталей

Конструкционные стали - стали, предназначенные для изготовления различных деталей, узлов механизмов и конструкций.

Инструментальные стали - стали, применяемые для обработки материалов резанием или давлением, а также для изготовления измерительного инструмента

Специальные стали — это высоколегированные (свыше 10%) стали, обладающие особыми свойствами - коррозионной стойкостью, жаростойкостью, жаропрочностью, износостойкостью и др.

Углеродистые стали

К углеродистым сталям относят стали, не содержащие специально введенные легирующие элементы.

Конструкционные углеродистые стали

Стали углеродистые обыкновенного качества (сталь с достаточно высоким содержанием вредных примесей S и P) обозначают согласно ГОСТ 380-94.

Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры—это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

Перед символом Ст указывают группу гарантированных свойст: А, Б, В. Если указание о группе отсутствует, значит предполагается группа А. Например, СТ3; БСт4; ВСт2.

После номера марки стали указывают степень раскисления: кп -кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная сталь. Например, ВСтЗпс.

Таблица 2. - Структура обозначения углеродистых сталей

Группа стали

Обозначение

Номер стали

Степень
раскисления

Таблица 3. Значение букв и цифр, употребляющихся при маркировке сталей обыкновенного качества

Расшифровка обозначения

Группа сталей, поставляемая с гарантированными механическими свойствами. Обычно при обозначении сталей букву А опускают

Группа сталей, поставляемая с гарантированным химическим составом

Группа сталей, поставляемая с гарантированными химическим составом и механическими свойствами

Сокращенное обозначение термина «сталь»

Условные марки стали

Наличие буквы Г после номера стали означает повышенное содержание марганца

Сталь «кипящая», раскисленная только ферромарганцем

Сталь «полуспокойная», раскисленная ферромарганцем и алюминием

Сталь «спокойная», то есть полностью раскисленная.

Примеры обозначения и расшифровки конструкционных углеродистых сталей обыкновенного качества:

БСТ2кп - сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы Б, поставляемая с гарантированным химическим составом, номер 2, кипящая.

СТ5Гпс - сталь конструкционная обыкновенного качества , группы , поставляемая с гарантированными механическими свойствами, номер 5, содержание марганца до 1%, полуспокойная.

ВСтЗсп - сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, группы В, поставляемая с гарантированным химическим составом и механическими свойствами, номер 3, спокойная.

Обозначение углеродистых качественных конструкционных сталей

Качественная конструкционная сталь - сталь с заметно меньшим содержанием серы, фосфора и других вредных примесей. Обозначается согласно ГОСТ 1050-88.

Сталь маркируют двузначными числами, которые обозначают содержание углерода в сотых долях процента, и поставляют с гарантированными показателями химического состава и механических свойств. По степени раскисления сталь подразделяют на кипящую (кп), полуспокойную (пс), спокойную (без указания индекса). Буква Г в марках сталей указывает на повышенное содержание марганца (до 1%).

Примеры обозначения и расшифровки углеродистых качественных конструкционных сталей:

Сталь 05кп -сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,05%, кипящая.

Сталь 25 - сталь конструкционная низкоуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,25%, спокойная.

Сталь 60Г - сталь конструкционная среднеуглеродистая, качественная, содержащая углерода 0,6%, марганца 1%, спокойная.

Автоматные стали. Обозначение и маркировка автоматных сталей

По ГОСТ 1414-75 эти стали маркируют буквой А и цифрами, показывающими среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Применяют следующие марки автоматной стали: А12,А20, АЗО, А40Г. Из стали А12 готовят неответственные детали, из стали других марок — более ответственные детали, работающие при значительных напряжениях и повышенных давлениях. Сортамент автоматной стали предусматривает изготовление сортового проката в виде прутков круглого, квадратного и шестигранного сечений. Эти стали не применяют для изготовления сварных конструкций.

Котельные стали. Стали листовые для котлов и сосудов, работающих под давлением, применяют для изготовления паровых котлов, судовых топок, камер горения газовых турбин и других деталей. Они должны работать при переменных давлениях и температуре до 450"С. Кроме того, котельная сталь должна хорошо свариваться. Для получения таких свойств в углеродистую сталь вводят технологическую добавку (титан) и дополнительно раскисляют ее алюминием. Выпускают следующие марки углеродистой котельной стали 12К, 15К, 16К, 18K.20K.22Kc содержанием в них углерода от 0,08 до 0,28%. Эти стали поставляют в виде листов с толщиной до 200 мм и поковок в состоянии после нормализации и отпуска.

Примеры обозначения и расшифровка автоматных сталей :

АС12ХН - сталь автоматная легированная, низкоуглеродистая, содержащая 0,12 % углерода, 1% хрома и никеля.

Инструментальные углеродистые стали

Обозначение и маркировка инструментальных углеродистых сталей

Инструментальный углеродистые стали маркируют в соответствии с ГОСТ 1435-90.

Инструментальные углеродистые стали выпускают следующих марок: У7.У8ГА.У8Г, У9, У 10, У 11, У 12 и У 13. Цифры указывают на содержание углерода в десятых долях процента. Буква Г после цифры означает, что сталь имеет повышенное содержание марганца. Марка инструментальной углеродистой стали высокого качества имеет букву А.

Примеры обозначения и расшифровки

У12 - сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 1,2% углерода, качественная.

У8ГА - сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,8% углерода, 1% марганца, высококачественная

У9А - сталь инструментальная, высокоуглеродистая, содержащая 0,9% углерода, высококачественная.

Легированные стали

Легированной называют сталь со специально введенным одним или более легирующим элементом.

Обозначение и маркировка легированных сталей

Легированные стали маркируются комбинацией цифр и заглавных букв алфавита. В обозначении нет слова «сталь» или символа «Ст». Например, 40Х, 38ХМ10А, 20Х13. Первые две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях процента. Следующие буквы являются сокращенным обозначением элемента. Цифры, стоящие после букв, обозначают содержание этого элемента в целых процентах. Если за буквой не стоит цифра, значит содержание этого элемента до 1%.

Что такое чугун: состав и содержание углерода в сплаве

Чугун вошел в нашу жизнь много столетий тому назад и остается популярным и по сей день. Он нашел широкое применение во многих областях. Однако чтобы разобраться, что такое чугун, важно знать его свойства и химический состав, структуру и особенности его сплавов, достоинства и недостатки этого материала, а также его производство и сферы применения.

Химический состав чугуна

Чугун — это сплав железа и углерода, в котором процентное содержание углерода составляет не менее 2,14%, но не более 4,5%. Углерод входит в состав чугуна в форме цементита либо графита. Если процент содержания углерода составляет меньше 2,14%, такой сплав именуется сталью.

Известно, что чугунный сплав впервые был произведен в Китае в VI веке. В Европу секрет его производства пришел в XIV веке, а в России его состав был доведен до совершенства лишь в XVII. За все это долгое время формула чугуна не изменилась.

Самый качественный материал производился на литейном заводе братьев Демидовых, расположенном на Урале.

По прошествии веков он не только не утратил своей актуальности, но и приобрел еще более обширный спектр применения.

Разновидности материала

Существуют такие виды чугуна, как предельный и литейный. Первый используют при производстве стали по кислородно-конвертерному пути. Кремний и марганец в таком сплаве содержится в очень малом количестве. Литейный вид материала более широко используется в промышленности и производстве. Он, в свою очередь, подразделяется на следующие виды:

Белый чугун — в нем углерод представляет собой карбид железа. При этом на его разломе видно белый отлив, откуда и пошло его название. В чистом виде он не используется. Применяется в процессе производства ковкого чугуна.
Для серого чугуна характерен серебристый отлив на изломе. Он имеет широкую сферу применения и отлично обрабатывается при помощи резцов.
Высокопрочный сплав используется для повышения прочностных характеристик изготавливаемого материала. Его получают из серого чугуна путем добавления к его массе примеси магния.
Ковкий чугун также является одной из разновидностей серого чугуна. Его название говорит о том, что он обладает повышенной пластичностью, а получают его из белого чугуна при помощи отжига.
Половинчатый — обладает специальными свойствами. Часть углерода в его составе находится в виде графита, остальная часть — в виде цементита.

Особенности сплава

Главная особенность чугуна скрыта в процессе его изготовления. Дело в том, что у разных видов этого сплава температура плавления достигает 1200ºС, в то время как у стали она составляет 1500 ºС. На этот фактор влияет слишком высокое содержание углерода. Атомы железа и углерода между собой имеют не очень тесные связи.

Когда происходит выплавка, атомы углерода не могут целиком внедриться в молекулярную решетку железа, из-за чего чугунный сплав приобретает хрупкость. В связи с этим его не используют в производстве деталей, которые будут постоянно подвергаться нагрузке.

Этот материал относится к отрасли черной металлургии и по своим характеристикам схож со сталью. Изделия из чугуна и стали нашли широкое применение в повседневной жизни, и оно является целиком оправданным.

Если сравнивать характеристики этих металлов, можно сделать следующие заключения:

Стоимость стальных изделий выше стоимости чугунных.
Различия в цвете: чугун темный и матовый, а сталь — светлая и блестящая.
Сталь хуже поддается литью, но, в отличие от чугуна, легче поддается ковке и сварке.
Сталь обладает большей прочностью, нежели чугунный сплав.
Сталь тяжелее по весу.
В ней содержание углерода ниже, чем в чугуне.

Достоинства и недостатки

Этот материал, как и любой другой, имеет свои сильные и слабые стороны.

К достоинствам чугуна относятся такие факторы:

Иногда его даже сравнивают по характеристикам со сталью, ведь определенные его виды отличаются повышенной прочностью.
Длительное время сохраняет температуру: при нагревании тепло по нему распределяется равномерно и долгое время остается неизменным.
Является экологически чистым материалом, благодаря чему нередко используется при изготовлении посуды, в которой непосредственно будет готовиться пища.
Не реагирует на кислотно-щелочную среду.
Является долговечным материалом.
Чем дольше используется изделие из этого материала, тем лучше становится его качество.
Этот материал является абсолютно безвредным для организма человека.

К недостаткам можно отнести следующие факторы:

Может покрываться ржавчиной даже при непродолжительном нахождении в нем воды.
Является весьма дорогостоящим материалом, но несмотря на это, целиком оправдывает себя. Качество, практичность и надежность — вот основные признаки изделий, изготовленных из этого сплава.
Серый чугун характеризуется маленькой пластичностью.
Белый — весьма хрупок и идет чаще всего на переплавку.

Характерные черты и свойства чугуна

Этот металлический сплав обладает такими свойствами:

Физические свойства: удельный вес, действительная усадка, коэффициент линейного расширения. Например, содержание углерода в чугуне напрямую влияет на его удельный вес.
Тепловые свойства. Теплопроводность обычно рассчитывают по правилу смещения. Для твердого состояния металла объемная теплоемкость составляет 1 кал/см3*оС. Если металл находится в жидком состоянии, то она примерно равна 1,5 кал/см3*оС.
Механические свойства. Примечательно, что на эти свойства влияет как сама основа, так и форма и размеры графита. Серый чугун с перлитной основой является наиболее прочным, а с ферритной — самым пластичным. Пластинчатая форма графита характеризуется максимальным снижением прочности, в то время как у шаровидной формы это снижение минимально.
Гидродинамические свойства. Наличие в составе марганца и серы влияет на вязкость материала. Также она имеет свойство увеличиваться, когда температура сплава переходит точку начала затвердевания.
Технологические свойства. Этому металлу характерны отличные литейные качества, а также стойкость к износу и вибрации.
Химические свойства. По мере убывания электродного потенциала структурные составляющие сплава располагаются в следующем порядке: цементит — фосфидная эвтектика — феррит.

На свойства сплава также оказывают влияние специальные примеси:

Добавление серы значительно уменьшает текучесть и снижает тугоплавкость.
Фосфор позволяет изготовить изделия разнообразной формы, но при этом уменьшает его прочность.
Добавление кремния уменьшает температуру плавления материала, а также заметно улучшает литейные свойства. Содержание кремния в различном процентном соотношении дает возможность получить сплавы разного цвета: от ферритного до чисто белого.
Присутствие в сплаве марганца значительно повышает твердость и прочность материала, но при этом ухудшаются его литейные и технологические качества.
Кроме этих примесей в состав сплава могут также входить иные компоненты. В таком случае материалы называют легированными. Чаще всего к чугуну примешиваются титан, алюминий, хром, медь и никель.

Состав и структура металла

Чугун в качестве структурного материала представлен металлической полостью с графитными включениями. Основными его компонентами выступают перлит, ледебурит и пластичный графит. Интересно, что в различных видах сплавов эти элементы присутствуют в неодинаковых пропорциях либо могут совсем отсутствовать.

По своей структуре чугунный сплав разделяется на следующие разновидности:

Перлитный.
Ферритный.
Ферритно-перлитный.

При этом графит может присутствовать в нем в одной из таких форм:

Шаровидной: графит принимает эту форму при добавлении присадки магния. Обычно она свойственна высокопрочным чугунным изделиям.
Пластичной: графит напоминает форму лепестков (именно в такой форме он присутствует в обычном чугуне). Такой материал характеризуется повышенной пластичностью.
Хлопьевидной: такая форма получается в процессе отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидной форме встречается в составе ковкого чугуна.
Вермикулярной: графит в этой форме присутствует в сером чугуне. Она разрабатывалась специально для повышения его пластичных свойств.

Производственные технологии

Как известно, чугун производится в специальных доменных печах. Основным сырьем для его получения служит железная руда. Технологический процесс изготовления состоит в восстановлении оксидов железной руды и получении в результате этого иного материала — чугуна. Для его изготовления используются такие виды топлива, как кокс, термоантрацит, природный газ.

Для производства одной тонны чугуна требуется около 550 килограмм кокса и приблизительно тонна воды. Объемы загружаемой в печь руды будут зависеть от содержания в ней железа. Как правило используют руду, в составе которой содержится железа не менее 70%. Все дело в том, что экономически нецелесообразно использовать меньшую его концентрацию.

Первым этапом производства чугуна является его выплавка. В доменную печь засыпается руда, а затем — коксующийся уголь, который необходим для нагнетания и поддержания требуемой температуры внутри шахты печи. Эти составляющие во время горения принимают активное участие в протекающих химических реакциях в качестве восстановителей железа.

Тем временем в печь погружается флюс, который выступает в роли катализатора. Ускоряя плавку пород, он тем самым поддерживает скорейшее высвобождение железа. Немаловажно знать, что перед загрузкой в печь руда проходит необходимую предварительную обработку. Она измельчается на дробильной установке, поскольку более мелкие частицы плавятся быстрее. Затем ее промывают, чтобы удалить частицы, не содержащие металл. Далее сырье подвергается обжигу, вследствие чего из него извлекается сера и другие инородные компоненты.

На втором этапе производства в заполненную и готовую к эксплуатации печь подается через специальные горелки природный газ. Кокс участвует в разогреве сырья. Происходит выделение углерода, который, соединяясь с кислородом, образует оксид. Он, в свою очередь, способствует восстановлению железа из руды.

При увеличении объема газа в печи снижается скорость протекания химической реакции. Она может и совсем остановиться при достижении определённого соотношения газа. Углерод проникает в сплав и соединяется с железом, при этом образуя чугун. Нерасплавленные элементы остаются на поверхности и вскоре удаляются. Такие отходы называются шлаком. Его используют для изготовления других материалов.

Сфера использования

Этот металл используется в различных отраслях промышленности. Например, он широко применяется в машиностроении для производства различных деталей.

Чаще всего этот материал используется в производстве блоков для двигателей и коленчатых валов. Для изготовления последних необходим усовершенствованный сплав с добавлением специальных примесей из графита. Этот металл устойчив к трению, поэтому из него производят тормозные колодки высокого качества.

В жестких климатических условиях чугунный сплав незаменим, так как он позволяет изготовленным из него деталям машин работать бесперебойно даже при самых низких температурах.

В металлургической промышленности он себя также отлично зарекомендовал. Высоко ценятся его превосходные литейные свойства и относительно невысокая цена. Изделия из него отличаются очень высокой прочностью и износостойкостью.

Из чугунного сплава делается великое множество сантехнических изделий. Это батареи, раковины, разнообразные мойки и трубы. Широкой популярностью пользуются чугунные ванны и радиаторы отопления. Срок их службы весьма длительный. Во многих квартирах по сей день используются данные изделия, потому как они долго сохраняют свой первозданный вид и редко нуждаются в реставрации.

Немаловажен и тот факт, что превосходные литейные свойства чугуна позволяют изготавливать из него целые произведения искусства: такие как ажурные кованые ворота и всевозможные памятники архитектуры.

Примечательно, что цена за 1 килограмм чугуна обусловлена количеством находящегося в его составе углерода, а еще наличием разнообразных примесей и легирующих компонентов. Цена тонны чугуна составляет около 8000 рублей.

На сегодняшний день не существует ни одной сферы, где бы ни использовался этот металл. Его литье и сплавы выступают основой многих узлов, механизмов и деталей. Иногда он используется в качестве самостоятельного изделия, прекрасно справляясь с возложенными на него функциями. Это железосодержащее соединение является уникальным в своем роде. Оно остается незаменимым и поныне.

11 базовых характеристик, чем отличается чугун от стали

Чем отличается сталь от чугуна: преимущества/недостатки чугуна и стали в промышленности и быту + 3 особенности стальных сплавов + 5 критериев классификации металла + разбор 11 базовых характеристик сплавов + 3 метода определения материала.

Сталь и чугун – два наиболее популяризированных материала в промышленности. Помимо глобального значения для металлургии, сплавы часто используются в бытовых условиях.

В сегодняшней статье мы опишем особенности данных материалов + расскажем, чем отличается чугун от стали + каким образом можно определить находящийся перед глазами металл вообще.

Что такое сталь?

В мире почти не имеется инструментария/оборудования, в содержании которого не присутствовала бы сталь. Материал настолько плотно вписался в жизнь человечества, что представить свое существование без данного сплава очень проблематично.

Первые образцы сплава были обнаружены еще в Турции. Возраст вещей насчитывал более 3 700 лет, а это значит, что стальные предметы пользовались популярность еще до нашей эры. Войны прошлого не обходились без использования стального оружия – дешево и прочно. Технология промышленного литья была разработана в начале 19 века Гентсманом.

1) Структура и достоинства сплава

Большинство сплавов стали – это углерод + железо в разных пропорциях. Классический вариант материала имеет не более 2% углерода. Если речь о высоколегированных марках стали, то доля других металлов в составе может колебаться от 20% до 40%.

Преимущества стали	Недостатки материала
Материал имеет хороший запас прочности с твёрдостью.	Слабое сопротивление коррозии чистых марок стали без специальных легирующих добавок.
Обилие свойств, обусловленное вариативностью наполнения чистого железа легирующими примесями + методы обработки.
Упругость с вязкостью в оптимальном соотношении. Идеально для удержания статики, динамики и ударных нагрузок.	Увеличенная электромеханическая коррозия из-за свойства по накоплению электрической энергии.
Просто нарезать, варить и сгибать.
Длительный срок эксплуатации за счет высокого запаса прочности.	Существенный вес стальных конструкций + высокий риск брака из-за многоэтапного процесса изготовления.
Простота и дешевизна литья.

Лидерами в изготовлении стали считается Китай, и Япония с Индией. Россия стабильно входит в топ-5 стран по объемам производства, в том числе. Взяв во внимание географию ведущих производителей, легко догадаться, что Азия – это лидер стали в мире.

Важно: сталь не относится к чистым химическим элементам — это соединение на основе нескольких.

Широкий ассортимент стальных сплавов с различным уровнем прочности, стойкости к коррозии и прочим уникальными характеристиками возможен благодаря «гибкости» материала в отношении соединений с другими компонентами.

Особенности стальных сплавов:

обязательное наличие 2 компонентов – углерода и железа. Первый отвечает за вязкость, а второй – прочность;
при всем обилии методов добычи стали, полностью чистых вариаций добычи не существует. Любой сплав будет иметь до 1.2% кремния и до 0.5% марганца. При незначительных вкраплениях, такие примеси не сильно влияют на свойства получаемого сплава;
для изменения свойств материала, в сплавы искусственным путем вводятся другие металлы в технологически оговоренных пропорциях.

Важно заметить, что для смены характеристик сплава иногда достаточно ввода всего 5% легирующего компонента. Такой разнобой позволяет масштабировать производство металла по усмотрению владельца, основываясь на спросе или уровне конкуренции внутри локального/глобального рынка.

2) Классификация стали

В 2020 году трудно определить весь перечень марок стали, которые доступны в рамках производства по всему миру. Каждые пару недель добавляются новые вариации материалов, а если брать во внимание и авторские разработки, число разновидностей стальных сплавов может быть в разы больше от известного сейчас официально.

Детальнее о распределении стальных сплавов расскажет таблица ниже.

Классификатор	Составляющие	Описание
Химия	Углеродистые	Распределение происходит в зависимости от доли содержания углерода. Для малоуглеродистых типов стали – это не более 0.3%, а пиковое значение не более 0.7%.
Химия	Легированные	Стали с добавками из марганца, хрома, никеля, молибдена и прочих элементов. Низколегированная сталь содержит не более 2.5% примесей, а высоколегированные – выше 10%.
Структурный состав	Перлитная	Чистые марки стали с небольшим содержанием углерода и легированных примесей.
	Мартенситная	Разновидности материала с большим числом и объемами добавок.
	Аутенитная	Высокое содержание примесей – высоколегированные марки стали.
Раскислитель	Спокойная	Сталь без примесей закиси железа. Из-за дороговизны производства используется только в стратегических узлах металлоконструкций.
	Полуспокойная	Отвердевает без кипения, однако, имеются мелкие вкрапления газовых пузырьков. Часть из них удаляется во время прокатки металла.
	Кипящая	Сталь содержит газы, которые отображаются в характеристиках материала – трещины при сварке и прочие дефекты.
Назначение	Строительные	Марки сталей, от которых требуют качественного сопротивления статическим/динамическим нагрузкам. Материал обязан хорошо поддаваться сварке.
	Инструментальные	Стали с высоким содержанием легирующих компонентов и углерода. Существуют штамповочные и режущие подтипы инструментальных сталей. Материалу присуща высокая теплостойкость, твердость + износостойкость.
	Конструкционные	В составе малое содержание марганца. Используются для решения большинства рутинных задач при строительстве.
Примеси	Рядовые	Вкрапление серы до 0.06%, а фосфора до 0.08%.
	Качественные	Вкрапление серы до 0.04%, а фосфора до 0.033%
	Высокого качества	Вкрапление серы до 0.026%, а фосфора до 0.023%
	Особо высокого качества	Вкрапление серы до 0.014%, а фосфора до 0.023%

Благодаря корректировкам легирующих вкраплений + определенному методу изготовления, в каждой из групп можно выделить еще от 20 до 100 марок материала.

3) Производство стали + ценообразование

Суть изготовления стали – это выведение из чугуна лишних примесей . Для получения стального сплава, содержание серы и фосфора обязано опуститься ниже отметки в 0.1% — эти два химических элемента делают материал хрупким с низким порогом ломкости.

О методах изготовления стали расскажет таблица ниже.

Метод	Суть	Распространенность (из 5 ★)
Мартеновский	Основан на переплавке чугуна с рудой в особой печи при температурном режиме более 1 900 градусов по Цельсию – это позволяет выжечь лишний углерод. Легирующие компоненты добавляются в конце процесса. Далее, материал идет на прокат.	★★★★★
Конвертерно-кислородный	Метод с повышенной КПД. Из чугуна в печи «выдувают» примеси смесью кислорода с воздухом. Отжиг происходит быстрее + качество выше.	★★★★
Электроплавильный	Переплавка материала производится при температурном режиме более 2 100 градусов. Процесс протекает в печи закрытого типа – это исключает доступ газов. Из-за дороговизны используется редко, и только для высоколегированных марок.	★★
Прямой	Продувка чугуна производится на месте добычи. В роли топлива выступает природный газ – смесь кислорода, аммиака и прочих элементов. Температурный режим -1 000+ градусов.	★★★

После применения одного из методов, процесс изготовления стали не завершается. Результатом работы должен быть материал с высоким запасом прочности, а достигнуть таковых результатов без дополнительных методов обработки не получится.

Направление	Метод	Описание
Термическое	Отжиг	Сталь резко поддается температурному нагреву, после чего, охлаждается на разной скорости.
	Закалка	Перегрев + быстрое остывание.
	Отпуск	Дополнение закалки для уменьшения напряжения сплава.
	Нормализация	Аналог отжига, но на воздухе.
Термомеханическое	Высокотемпературный	Механическое воздействие происходит при сохранении материалом нагрева.
Термомеханическое	Низкотемпературный	Холоднокатаная сталь. Сначала идет нагрев, потом частичное охлаждение до предела в 400-500 градусов, и дальнейшая закалка.
Термохимическое	Цементация	Верхняя часть поверхности стали насыщается углеродом, что делает корку более износостойкой.
	Азотирование	Вкрапление в материал азота для получения верхнего защитного слоя.
	Цианирование	Совокупное насыщение азотом и углеродом.

Цена на сталь столь же разнообразна, как и ее количество марок. На биржах для удобства используют термин «условная сталь» — от 230$ за 1 тонну материала. Если речь идет о нержавеющих марках, стоимость может повышаться до 2 000$ за 1000 кг и более.

Что такое чугун?

Чугун является сплавом ферума с углеродом, но долевое содержание второго обязано быть выше 2%. В обратном случае – это будет уже сталь. Впервые литьем материала начали заниматься в Китае – Х век. Далее, чугун равномерно распределился по всем развитым уголкам планеты, и стал одним из самых распространенных металлических сплавов на земле.

В топ-5 стран по объемам производства чугуна входят Китай, Япония, Россия, Индия и Корея. Высокий спрос материала следует не только из-за его бытового применения. Чугун часто используют как основу для изготовления стальных сплавов , а это значит, что по объемам материала требуется крайне много.

Преимущества чугуна	Недостатки сплава
Некоторые марки чугуна имеют уровень прочности сродни стали.	При длительном воздействии воды, на поверхности чугуна начнутся процессы коррозии.
Равномерное распределение тепла + длительное его хранение.
Эко-материал, а потому безопасен при производстве посуды.	Стоимость чугуна выше классической стали.
Имеет стойкость к кислотно-щелочным средам.	Стоимость чугуна выше классической стали.
Высокий уровень гигиеничности.	Серый чугун не пластичен, а белый слишком хрупкий.
Долговечность за счет высокого сопротивления коррозии.	Серый чугун не пластичен, а белый слишком хрупкий.

Выделяют 2 основных типа чугуна – белый и серый. Первый является материалом для изготовления ковкого чугуна, а второй имеет более широкие области применения как в промышленности, так и быту.

С особенностями добычи сплавов можете ознакомиться на рисунке выше. В процессе создания сплава, важную роль отыгрывает легирующая добавка (как и в случае со сталью). Число примесей насчитывает сотни, но к наиболее популярным относят 4 элемента.

Популярные примеси при изготовлении чугуна:

сера. Понижает уровень тугоплавкости вещества + снижает его текучесть в жидком состоянии;
фосфор. Снижает прочность, но взамен дает возможность разработать изделие более сложной формы;
кремний. Понижает литейную температуру. Доля примеси меняет тип чугуна;
марганец. Увеличивает прочность чугуна, но негативно сказывается на литейных и технологических свойствах сплава.

Помимо перечисленного списка, часто добавляется титан, никель, медь и алюминий. Примеси влияют как на химические свойства чугуна, так и его физику со структурой. В последнем случае имеется специальная классификация – перлитный, ферритный и перлитно-ферритный разновидности чугуна.

Отличие кроется в микроструктуре графита – шаровидный, пластичный, хлопьевидный или вермикулярный. Последняя форма создана специально для повышения качественных характеристик серого чугуна.

Области применения чугуна:

основа для коленвалов и двигательных блоков. Хорошо зарекомендовал себя также при производстве тормозных колодок;
одно из положительных свойств чугуна – устойчивость к температурам, что позволяет материал использовать при изготовлении оборудования, которое нацелено на жесткий климат с низкими температурами;
изделия в металлургии ценятся за адекватную прочность с высокими показателями износостойкости;
бытовое применение чугуна известно всем – раковины, батареи, мойки и так далее. Дороже обычной стали, но по качеству куда выше.

Материал даже нашел свое место среди любителей прекрасного. Чугун – это классический материал для произведений искусства, связанных каким-либо образом с металлами вообще. А кованые ворота – это признак состоятельности по сей день.

Чем похожи, и чем отличается сталь от чугуна?

Из-за широкого распространения материала, мы соприкасаемся с ним практически каждый день. Необходимость в знаниях, чем отличается чугун от стали возникает у небольшой части людей. Обычно – это либо работники металлургии/промышленности, или приемщики (сдающие) по металлу.

Полезно знать, в чем кроется различие материалов и для хозяек, ведь чугунные изделия куда дороже стальных аналогов. Будет обидно переплатить в 3-5 раз, и в итоге, попасться на обман настырного торгаша с рынка.

1) Схожесть/различие базовых характеристик

Общее между чугуном и сталью – категория материала. И первый, и второй имеют в своем составе углерод с железом. На этом общие черты сплавов заканчиваются. Даже при добавлении одинакового количества легирующих элементов, получаемый результат в эквиваленте характеристик не будет схож на 100% и даже 80%.

Теперь по различиям. Для упрощения восприятия, данные предоставим в виде таблицы.

Характеристика	Сталь	Чугун
Доля углерода в сплаве	Более 2%	Менее 2%
Содержание неметаллических примесей – серы, фосфора, магния и так далее.	Минимум	Большое количество
Хрупкость	Средне	Сильная
Уровень твердости	Высокий	Средний
Прочность	Выше чугуна	-
Уровень ковкости	Выше чугуна	-
Простота литья	-	Выше стали
Теплопроводимость	-	Выше стали
Закалка	Нужна	Не обязательно
Методов обработки	Больше чугуна	-
Масса	-	Больше стали

Уже на основании представленной выше информации можно сделать определенные выводы, даже просто взяв два образца материалов в руки. Важнейшим же отличительным признаком на уровне состава является доля углерода. Если в сплаве содержится 2.5% данного элемента – сплав считается уже чугунным, а не стальным.

Методы определения стали и чугуна в домашних условиях:

2) Чем отличается чугун от стали: методы определения материала

Существует 2 направления по выявлению типа материала – лабораторный и практический. Естественно, для более точных данных, таких как тип сплава, его легирующие добавки, содержание углерода до сотой доли процента и так далее, придется использовать методы спектрального и микроскопического анализа.

Для бытовых нужд, когда необходимо знание исключительно названия сплава, сгодятся и способы механического воздействия на элемент исследования.

Метод	Описание
По излому	Приемлемо для элементов, которые пойдут далее на лом, ибо в процессе придется исследовать сплав в разрезе. Как его получить – это уже дело техники по усмотрению испытателя. Чугун на сломе темно-сероватого матового оттенка, а сталь имеет светлую глянцевую текстуру. В местах излома трещины у чугуна более выражены, ибо по характеристикам металл считается более хрупким.
Сверление	Выбираем сверло мелкого диаметра и проделываем неглубокое отверстие в исследуемом элементе. Стружка металла имеет витую форму, а длина кусков достигает длины самой насадки сверла. Чугунная стружка крошится сразу, и ее легко стереть в порошок.
Шлифование	Основным инструментом выступает шлифовальная машинка. Критерием оценки материала будет служить искра. У чугунных изделий она короткая и с красноватым оттенком + их мало. Стальные искры продолговатой формы с яркими цветами выраженного желтого и белого оттенков.

Последний способ определения может дать и 3-й результат – багровая искра с маленькими звездочками. Такое поведение при шлифовании материала говорит о повышенном содержании углерода в высоколегированных марках стали.

Надеемся предоставленная информация помогла вам разобраться, чем отличается сталь от чугуна. Большинство чугунных изделий априори выделяются на фоне стальных, потому, зная разницу весе и структуре, выявить, где какой сплав будет проще простого.

Расшифровка сталей, сплавов и чугунов: таблица, примеры. Расшифровка сталей по составу

Сталь – сплав железа и углерода, содержание которого не превышает 2,14%. Обладает высокой ковкостью и прокатываемостью, чем обусловлено его широкое применение в промышленности, машиностроении и в других отраслях.

В металлургическом производстве, где прокат отличается не только профилем, но и марками стали, маркировка каждой штуки прокатанных изделий давно стала непременным правилом. Расшифровка сталей дает возможность сразу сделать вывод о применимости данного металла для той или иной технологической операции или для конкретного изделия вообще.

Маркировка наносится на торец каждой единицы профилей методом "горячего клейма" в потоке производства так называемыми клеймовочными машинами. Маркировка содержит: марку стали, номер плавки, клеймо производителя. Кроме того, каждая заготовка маркируется несмываемой краской в комбинации цветов по группам сталей на остывших заготовках. По соглашению сторон, цветовая маркировка может наноситься на отдельные профили в пакете в количестве 1-3 штук на пакет. Пакет – связка профилей общим весом 6-10 тонн, упакованная обвязкой из катаной проволоки диаметром 6 мм в 6-8 ниток.

Стали легированные

Таблица расшифровки сталей по составу представлена ниже.

Если в названии имеется буква "Ч", значит в состав легирующих элементов входят редкоземельные элементы – ниобий, лантан, церий.

Церий (Ce) – оказывает влияние на прочностные характеристики и пластичность.

Лантан (La) и неодим (Ne) – снижают содержание серы и уменьшают пористость металла, приводят к уменьшению зернистости.

Расшифровка сталей: примеры

Для примера расшифровки рассмотрим распространенную марку стали 12Х18Н10Т.

Цифра "12" в начале названия марки – показатель содержания углерода в этой стали, он не превышает 0,12%. Далее идет обозначение "Х18" – следовательно, в стали имеется элемент хром в количестве 18%. Аббревиатура "Н10" говорит о присутствии никеля в объеме 10%. Буква "Т" свидетельствует наличие титана, отсутствие цифрового выражения означает, что его там менее 1,5%. Очевидно, что квалифицированная расшифровка сталей по составу сразу дает понятие о ее качественных характеристиках.

Если сравнивать обозначения легированных и углеродистых сталей, это становится заметным отличием, свидетельствующим об особенных свойствах металла, обусловленных специально введенными легирующими добавками. Расшифровка сталей и сплавов указывает на их химический состав. Основными легирующими добавками являются:

никель (Ni) – снижает химическую активность и улучшает прокаливаемость металла;
хром (Cr) – повышает предел прочности и предел текучести сплавов;
ниобий (Nb) – повышает кислотостойкость и устойчивость к коррозии сварных соединений;
кобальт (Co) – повышает жаропрочность и ударную вязкость.

Легирование – механизм воздействия легирующих элементов

Сложна расшифровка сталей. Материаловедение комплексно изучает этот предмет.

Содержание легирующих добавок в стали может меняться в широких пределах, в зависимости от того, какие свойства нужно придать металлу. Так, никель и хром могут присутствовать в стали в количестве до 1%, в некоторых случаях и более. Молибден, ванадий, титан и ниобий – 0,1-0,5%, марганец и кремний – от 1% и более.

Воздействие легирующих добавок в любом случае связано с искажением кристаллической решетки железа, внедрением в нее чужеродных атомов другого размера.

Как облегчается расшифровка сталей (материаловедение)? Таблица дает полезную информацию.

Корозионную устойчивость никель придает сплавам через усиление связей между узлами кристаллической решетки. Усиленная прокаливаемость таких сплавов определяет устойчивость свойств в течение длительного времени.

Положительные стороны легирования

Особенности свойств наиболее явно проявляется после термообработки, в связи с этим все детали из такой стали подвергаются обработке перед применением.

Улучшенные легированием стали и сплавы имеют более высокие механические свойства по сравнению с конструкционными.
Легирующие добавки способствуют стабилизации аустенита, улучшая показатель прокаливаемости сталей.
Из-за снижения степени распада аустенита снижается образование закалочных трещин и коробление деталей.
Повышается ударная вязкость, что приводит к снижению хладоломкости, и детали из легированных сталей имеют более высокую долговечность.

Отрицательные стороны

Наряду с положительными сторонами легирование сталей имеет и ряд характерных недостатков. К ним можно причислить следующие:

В изделиях из легированных сталей наблюдается обратимая отпускная хрупкость второго рода.
Сплавы класса высоколегированных включают остаточный аустенит, снижающий показатель твердости и сопротивляемости усталостным факторам.
Склонность к образованию дендритных ликваций, что приводит к возникновению строчечных структур после прокатки или ковки. Для устранения эффекта применяется диффузионный отпуск.
Такие стали склонны к образованию флокенов.

Классификация сталей

Как осуществляется расшифровка стали по составу? Материалы, имеющие в своем составе менее 2,5% легирующих добавок, классифицируются как низколегированные, с количеством от 2,5 до 10% считаются легированными, более 10% – высоколегированными.

Содержанием углерода в составе сталей обусловлено разделение их на:

высокоуглеродистые;
среднеуглеродистые;
низкоуглеродистые.

Химический состав определяет разделение сталей на:

Чугуны

Чугун – сплав железа и углерода с содержанием последнего выше 2,15%. Разделяется на нелегированный и легированный с содержанием марганца, хрома, никеля и других легирующих добавок.

Различия в структуре разделяют чугун на два вида: белый (имеет излом серебристо-белого цвета) и серый (излом характерного серого цвета) Форма углерода в белом чугуне – цементит. В сером – графит.

Серый чугун разделяется на несколько разновидностей:

ковкий;
жаропрочный;
высокопрочный;
жаростойкий;
антифрикционный;
коррозионностойкий.

Обозначение марок чугуна

Различные марки чугуна предназначены для использования в различных целях. Основными из них являются следующие:

Передельные чугуны. Обозначаются как "П1", "П2" и предназначаются для переплавки при производстве стали; чугун с обозначениями "ПЛ" применяются в литейном производстве для изготовления отливок; передельный с повышенным содержанием фосфора, обозначается буквами "ПФ"; передельный высокого качества обозначается аббревиатурой "ПВК".
Чугун, в котором графит находится в пластинчатом виде – "СЧ".
Антифрикционные чугуны: серый – "АЧС"; высокой прочности – "АЧВ"; ковкий – "АЧК".
Чугун с шаровидным графитом, применяемый в литейном производстве, – "ВЧ".
Чугун с легирующими добавками, наделенный специальными свойствами, – "Ч". Легирующие элементы обозначены буквами так же, как для стали. Обозначение буквой "Ш" в конце названия марки чугуна гворит о шарообразном состоянии графита в такой марке.
Чугун ковкий – "КЧ".

Расшифровка сталей и чугунов

Для чугунов, называемых серыми, характерной формой графита является пластинчатая. Они маркируются буквами СЧ, цифры после буквенного обозначения говорят о минимальном значении величины предела прочности при растяжении.

Пример 1: ЧС20 – чугун серый, имеет предел прочности при растяжении до 200МПа. Для серых чугунов характерны высокие литейные свойства. Он хорошо подвергается обработке резанием, обладает антифрикционными характеристиками. Изделия из серого чугуна способны хорошо гасить вибрации.

В то же время они недостаточно устойчивы к растягивающим нагрузкам, не имеют ударной стойкости.

Пример 2: ВЧ50 – чугун высокой стойкости с сопротивлением при растяжении до 500МПа. Обладая структурой в виде шаровидного графита, он имеет прочностные характеристики более высокие по сравнению с серыми чугунами. Они обладают некой пластичностью и более высокой ударной вязкостью. Наряду с серыми, высокопрочным чугунам свойственны хорошие литейные характеристики, антифрикционные и демпфирующие свойства.

Эти чугуны применяются при производстве тяжелых деталей, таких как станины прессового оборудования или прокатные валки, коленвалы ДВС и прочее.

Пример 3: КЧ35-10 – чугун ковкий, обладающий пределом прочности до 350 МПа и допускающий относительное удлинение до 10%.

Чугуны ковкие, в сравнении с серыми, обладают большей прочностью и пластичностью. Их применяют для производства тонкостенных деталей, испытывающих ударные и вибрационные нагрузки: ступицы, фланцы, картеры двигателей и станков, вилки карданных валов и так далее.

Заключение

Широта применения металлов в промышленности требует способности быстро ориентироваться в свойствах и возможностях изделий. Такие показатели, как упругость, свариваемость, изнашиваемость, встречаются едва ли не ежедневно в той или иной форме.

В течение долгих десятилетий объемы производства чугуна и стали на душу населения были одними из важнейших факторов оценки успешности государства. От металлургии зависела, и сейчас зависит, успешная работа машиностроения, автомобилестроения и многих других отраслей народного хозяйства. От наличия большого количества качественного металла зависит состояние нашего единственного верного союзника – армии и флота. Металл служит нам на воде, под водой и в воздухе.

Читайте также: