Нелегированная сталь углеродистая сталь

Обновлено: 02.05.2024

Металлопрокат, листовой металл, сортовой прокат на выгодных условиях

Производство металлопроката

Нелегированная сталь

Нелегированная или конструкционная углеродистая сталь – это чистое железо с небольшим количеством загрязняющих примесей. По факту, это единый термин для группы сталей, использующихся при производстве отливок узлов и деталей различных механизмов и машин. Нелегированная сталь чаще всего представлена в виде сортового проката, активно задействованного в станкостроении и машиностроении при производстве оснований, рам, элементов корпуса, а также деталей, которые передают крутящие моменты, испытывают несущие нагрузки и отвечают за линейные перемещения.

Основные характеристики

Нелегированная (углеродистая) сталь содержит от 0,1 до 1,5% углерода. В ней присутствует не более 0,6 % меди и кремния, а также до 1,65% марганца. Сталь, в составе которой 0,6-1,7% углерода, после тепловой обработки приобретает достаточно высокую твердость и может использоваться при изготовлении режущего инструмента. При количестве углерода до 0,6%, металл также может быть подвергнут закалке, но ограничено. Упрочняющая термообработка (закалка с последующим охлаждением и низким отпуском) обеспечивает высокие значения твердости поверхностного слоя заготовки (HRC 60-64), хорошую износостойкость изделия, приемлемую вязкость и прочность сердцевины. К недостаткам углеродистой стали можно отнести малую прокаливаемость и относительно небольшую теплостойкость (до 250°С).

Применение

Существует две основных группы углеродистых сталей, а именно конструкционные, не требующие повышения качества посредством термообработки, и улучшенные (цементированные), т.е. проходящие термообработку с целью приобретения заданных значений твердости и вязкости. Из нелегированной стали изготавливаются болты, гайки, гвозди и другая продукция метизных производств. Инструментальные углеродистые стали (общего назначения) используются преимущественно при производстве инструментов, к которым не предъявляются завышенные требования. Это могут быть штампующие, режущие, измерительные, слесарно-монтажные инструменты, а также различные виды технологической оснастки. Кроме того, нелегированная сталь относится к категории самых доступных и легко обрабатываемых материалов, использующихся при изготовлении оборудования, задействованного в химической промышленности.

Уникальность

Доля углеродистых сталей в производстве составляет более 85%. На сегодняшний день они являются самыми доступными по цене и приемлемыми по качеству для решения многих задач. Механические свойства отдельных марок нелегированной стали регулируются за счет изменения доли углерода в металле. При небольшом количестве углерода, сталь мягкая и не отличающаяся достаточной прочностью. Тем не менее, необходимая твердость поверхности металла может быть обеспечена за счет цементации. Для этого сталь подвергается термообработке вместе с компонентами, имеющими высокое содержание углерода (окись углерода, древесный уголь). В результате, происходит насыщение исходного металла углеродом, а соответственно и повышение его твердости и прочности.

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.

Легированная и нелегированная сталь: отличия, свойства и области применения

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.

Металлургическая продукция

Конструкционная углеродистая сталь - общий термин для разновидностей группы сталей, предназначенных для изготовления заготовок в виде отливок, литья, деталей и узлов для машин и механизмов. Литейные конструкционные стали, с содержанием углерода до 0,7% широко используемые в машиностроении, станкостроении для изготовления корпусных деталей, рам и оснований, деталей, передающих крутящие моменты, выполняющие линейные перемещения, несущие нагрузки на растяжение, изгиб и кручение. В то же время стали с содержание углерода не превышающие 0,25%, используемые для строительных конструкций, должны обладать высокой свариваемостью. Делается различие между углеродистой сталью и высокопрочной низколегированной сталью (менее 5% легирующих элементов); конструкционная сталь выделяется также по назначению (сталь для строительства мостов, для элементов высотных зданий, военной и авиационной техники, а так же заготовки деталей). Конструкционные стали можно получить путем отливки в различные формы (например: шкивы, зубчатые колеса, плиты, корпусные детали и т.д.) тем самым получая, готовые для использования в качестве несущих элементов конструкций машин и самостоятельных элементов.

При изготовлении литья используется ГОСТ 977-88, ГОСТ 21357-87. Припуски и допуски по ГОСТ 26645-85.
Сталь является универсальным материалом. В зависимости от ее чистоты, легирования итермообработки, по-своим свойствам сталь может быть мягкой или твердой, способной к растяжениям, износостойкой, коррозионно-стойкой и жаропрочной.
Конструкционные стали, как правило, подразделяют: углеродистые (нелегированные) и легированные.

Углеродистой (нелегированной) сталью, называют сплавы и сталь,в которых отношение доли углерода составляет от 0.1% до 1.5% углерода и максимальное значение, указанное для любого из следующих элементов не превышает процента: марганец 1.65%, кремния 0.60%, меди 0.60%.
Как группа, углеродистые стали часто производятся и используются в виде отливок. Производство более 85% сталей, является именно углеродистые стали, на данный момент самые доступные и дешевые. Изменения в содержании углерода оказывают наибольшее влияние на механические свойства сталей. Мягкая сталь (с низким содержанием углерода) имеет относительно низкую прочность и способность подвергаться разрыву, а твердость поверхности может быть увеличена путем цементации. В процессе цементации металл нагревается в присутствии материалов содержащие углерод (например: уголь древесный или окись углерода), с целью науглероживания исходного металла. Соответственно, если увеличить содержания углерода, это приведет к увеличению твердости, а также к увеличению прочности стали. Следовательно, углеродистые стали, обычно подразделяются по степени содержания в них углерода: низкоуглеродистые (15Л, 20Л, 25Л), среднеуглеродистые (30Л, 35Л, 40Л, 45Л) и высокоуглеродистые (50Л, 55Л).

Сталь 25Л: станины прокатных станов, поршни, крышки цилиндров, буксы, рольгангов и тележек, траверсы, рамы и различные детали, используемые в работе под давлением и предельных температур.

: рычаги, муфты, балансиры, корпусы редуктора, кронштейны, чаши, опорные кольца, бандажи, станины, балки, маховики и другие детали, используемые под действием различных нагрузок, а так же вибраций.

: зубчатые колеса, тяги, бегунки, станины прокатных станов, задвижки, балансиры, катки, валки, диафрагмы, кронштейны и другие детали, используемые под действием различных нагрузок, а так же вибраций.

: тормозные диски, станины, корпусы, муфты, шестерни, кожухи и др. детали, работающие в цепных передачах.

Сталь 45Л: тормозные диски, муфты, станины, шпиндели, колеса станины, колеса и венцы зубчатые и др. детали, требования к которым отличаются повышенной прочностью, износостойкостью и работающие под действием различных нагрузок, а так же вибраций.

: муфты подъемно-транспортных машин, полумуфты, втулки зубчатых муфт, несущие колеса, разъёмные и зубчатые венцы, скаты и др. детали требования к которым, отличаются повышенной твердостью.

Нелегированная сталь углеродистая сталь

Видео: Легированные стали

Содержание

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.

Ключевые области покрыты

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


Что такое легированная сталь

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:

  • Низколегированная сталь
  • Высоколегированная сталь

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.

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: 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

Определение

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.

Заключение

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.

Рекомендации:

1. Редакция Британской энциклопедии. «Плавка». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 30 ноября 2016 г.,

Читайте также: