Сталь от оружия до ювелирных изделий
Обновлено: 14.05.2024
Актуальность темы. История развития человечества напрямую связано с изобретением металла. Еще в каменном веке, когда оружие и орудия труда были из камней, был замечен рыжий камень – железная руда. Однажды, кусочек такого камня попал в костёр и люди заметили его необычное свойство – при нагреве он мягкий и эластичный, а когда остывает, становится твердый. Так появился металл, и железная руда стала добываться массово. Со временем возникло кузнечное ремесло и люди стали изготавливать инструменты и оружие.
Металлургия сегодня, это целый комплекс мер и действий для получения стали и чугуна требуемых качеств. Многие могут не знать, что сталь бывает разной - для пищевой промышленности используется металл одного качества, а для инструментов - другого. Самыми крепкими считаются сплавы железа с углеродом и добавлением легированного металла. Для токарного ремесла, где происходит обработка металла, используется инструментальная сталь. Из нее сделаны резаки, свёрла, протяжки и метчики. Сплав инструментальной стали состоит из железа, углерода и кремния. В таких сталях отсутствуют вредные примеси, такие как сера и фосфор, потому что это компоненты делают металл мягким. В инструментальной стали количество углерода очень мало.
Цель работы: изучить сталь, ее виды и характеристики.
рассмотреть понятие стали;
изучить виды сталей;
охарактеризовать нержавеющие стали в пищевой промышленности;
проанализировать сталь и ее применение в строительстве.
I. Понятие стали
Сталь — сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержащий не менее 45 % железа и в котором содержание углерода находится в диапазоне от 0,02 до 2,14 % , причём содержанию от 0,6 % до 2,14 % соответствует высокоуглеродистая сталь . Если содержание углерода в сплаве превышает 2,14 %, то такой сплав называется чугуном. Углерод придаёт сплавам прочность и твёрдость , снижая пластичность и вязкость .
Стали с очень высокими упругими свойствами находят широкое применение в машино- и приборостроении. В машиностроении их используют для изготовления рессор , амортизаторов , силовых пружин различного назначения, в приборостроении — для многочисленных упругих элементов: мембран, пружин, пластин реле , сильфонов , растяжек, подвесок.
Пружины, рессоры машин и упругие элементы приборов характеризуются многообразием форм, размеров, различными условиями работы. Особенность их работы состоит в том, что при больших статических, циклических или ударных нагрузках в них не допускается остаточная деформация. В связи с этим все пружинные сплавы, кроме механических свойств, характерных для всех конструкционных материалов (прочности, пластичности, вязкости, выносливости), должны обладать высоким сопротивлением малым пластическим деформациям.
В условиях кратковременного статического нагружения сопротивление малым пластическим деформациям характеризуется пределом упругости, при длительном статическом или циклическом нагружении — релаксационной стойкостью.
II. Виды сталей
Стали делятся на конструкционные и инструментальные. Разновидностью инструментальной является быстрорежущая сталь.
По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода — на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25—0,6% С) и высокоуглеродистые (0,6—2% С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные — до 4% легирующих элементов, среднелегированные — до 11% легирующих элементов и высоколегированные — свыше 11% легирующих элементов.
Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
По структуре сталь разделяется на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную и перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.
По степени раскисления и характеру затвердевания — стали спокойные, полуспокойные и кипящие.
Сталь была изобретена ещё в древние времена с целью создания оружия для получения преимуществ в ведении войны. Вначале её использовали для плавления оружия и некоторых деталей необходимых для строительства. С изобретения огнестрельного оружия, сталь получила особую популярность и использовалась уже практически во всех сферах производства. Например, сталь так же использовалась в создании драгоценностей. Стальные драгоценности известны тем, что могут сохраниться долгое время. Они являются очень прочными и распространёнными. Благодаря своей практичности, сталь является одним из самых дешёвых и используемых материалов во всём мире. Так же сталь очень часто используется при строительстве домов (арматура), дверей, сейфов.
III. Нержавеющие стали в пищевой промышленности
При изготовлении и эксплуатации оборудования важно иметь представление о составе и свойствах нержавеющих сталей и об основных причинах возникновения в них коррозионных процессов.
Взаимодействие системы «продукт-материал» оценивается и регламентируется Минздравсоцразвития России с точки зрения охраны здоровья потребителя. При этом для каждого вида продукта имеются материалы, разрешенные или запрещенные к применению. Например, медь запрещена к применению в оборудовании молочных заводов и разрешена к применению в оборудовании кондитерского производства; алюминий разрешен к применению в молочной промышленности вообще, но запрещен, в частности, к применению при производстве молочных продуктов для детского питания. Специфика условий пищевого производства (коррозионно-активные пищевые среды, моющие и дезинфицирующие растворы, повышенная температура, высокая скорость истечения рабочих сред, значительные перепады давления) определяет особые требования к выбору материалов при конструировании технологического оборудования. В связи со всеми этими факторами любые материалы должны быть разрешены для производства конкретных пищевых продуктов. Наиболее распространенным материалом для изготовления оборудования пищевого производства является так называемая в обиходе «нержавейка», т.е. нержавеющая сталь. Но, к сожалению, даже «нержавеющее» оборудование как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации подвергается коррозии различного вида. Поверхность емкостного оборудования покрывается темным налетом, на полированных поверхностях появляются белесые серые, до темно-серого и даже фиолетового цвета разводы. Надо заметить, что такое поведение «нержавейки» в настоящее время стало встречаться все чаще и чаще, и иногда старое оборудование выглядит лучше, чем новое после непродолжительного времени эксплуатации. Состав и свойства сталей Нержавеющие стали – это сложнолегированные стали, стойкие против коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Химические элементы, специально вводимые в сталь для изменения ее строения и свойств, называются легирующими. Стали, содержащие легирующие элементы, называются легированными.
IV. Сталь и ее применение в строительстве
Железо
Углерод
Марганец
Кремний
Сера
Фосфор
Никель
Медь
Хром
Каждая сталь по-своему актуальна в своей сфере, свойства стали зависят от их химического состава, состояния и структуры и содержанию в них вредных примесей. Сталь с особыми свойствами находят широкое применение в машиностроении, приборостроении, авиации, химической и электротехнической промышленности и играют важную роль в современной технике.
Качество стали зависит от количества в ней углерода, который является одним из основных элементов, входящих в состав.
Итак, сталь является одним из самых прочных материалов, которые доступны обычному человеку. Она показала себя как практичный и дешёвый материал для создания всего, что нужно человеку в быту.
Список литературы
1.ГОСТ. Сталь качественная и высококачественная. Сортовой и фасонный прокат. Калиброванная сталь. Сборник гостов. Часть 1. - М.: Стандартов, 1990. - 408 c.
2.Жадан В.Т., Гринберг Б.Г., Никонов В.Я. Технология металлов и других конструкционных материалов. Под ред. проф. П.И. Полухина. – М., «Высшая школа», 1970. – 704 с.
3.Масленков, С.Б. Жаропрочные стали и сплавы / С.Б. Масленков. - М.: Металлургия, 1983. - 192 c.
4.Сталь и альтернативные материалы. Объемы производства и потребления /Г.Г.Ефименко, И.Г.Михеева, Т.Н.Павлышин, С.В.Красюк //Металл и литье Украины. 1996. № 7-8. — С. 2-8.
5.Сталь и альтернативные материалы. Технические проблемы замены стали /Г.Г.Ефименко, И.Г.Михеева, В.Н.Нещаднм, М.И.Цымбал//Металл и литье Украины. 1996. № 11-12. — С. 2-8.
Сталь от оружия до ювелирных изделий
Наш проект расскажет о возможностях эксплуатации стали во многих сферах производства, а так же о его плюсах и минусах в ведении современных боевых действиях.
По химическому составу стали делятся на углеродистые[2] и легированные[3]; в том числе по содержанию углерода — на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25—0,6% С) и высокоуглеродистые (0,6—2% С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные — до 4% легирующих элементов, среднелегированные — до 11% легирующих элементов и высоколегированные — свыше 11% легирующих элементов.
Сталь была изобретена ещё в древние времена с целью создания оружия для получения преимуществ в ведении войны. Вначале её использовали для плавления оружия и некоторых деталей необходимых для строительства. С изобретения огнестрельного оружия, сталь получила особую популярность и использовалась уже практически во всех сферах производства. Например сталь так же использовалась в создании драгоценностей. Стальные драгоценности известны тем, что могут сохраниться долгое время. Они являются очень прочными и распространёнными. Благодаря своей практичности, сталь является одним из самых дешёвых и используемых материалов во всём мире. Так же сталь очень часто используется при строительстве домов (Арматура), дверей, сейфов.
"Нержавеющие стали в пищевой промышленности"
Сталь и ее применение в строительстве
агодаря высоким прочностным свойствам стали, в строительстве появилась возможность строить более высокие дома, более просторные помещения, и легкие но габаритные сооружения (мосты, стадионы и прочее). В химический состав стандартной стали, применяемой в строительстве, входят следующие элементы:
Кроме того, если соблюсти заданные пропорции элементов в сплаве, или добавить другие, можно получить сталь с уникальными физико-химическими свойствами. Например, при содержании хрома выше 10%, сталь приобретает высокую сопротивляемость ржавлению. Добавление в состав стали химических элементов, влияющих на ее свойства, называется легированием. Также,легированная сталь по сравнению с обычной, имеет повышенную прочность. Причем прочность можно увеличить более чем в 2 раза.
СТАЛЬ: ОТ ОРУЖЕНИЯ ДО. ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ
Методический материал содержит занимательный материал определенной тематики, характеризуя вещества, наиболее часто применяемых в практике человека. Информация используется для организации и проведения кружковых занятий, для подготовки индивидуальных творческих заданий по предмету, для написания рефератов, подготовки докладов, выступлений. Успешно используется не только педагогами, но и самими школьниками.
СТАЛЬ: ОТ ОРУЖЕНИЯ ДО. ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ Сталь – основа современной техники. Но и в искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место. В старину сталь считалась драгоценным металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его родина – Индия. Македонцы, вторгшиеся с эту страну в IV веке до н. э., были поражены исключительной твердостью мечей индийского войска. Именно из этой стали (пластины из нее назывались вутцами) оружейники Дамаска делали лучшие в мире клинки – «арабские», «турецкие». На территории нашей страны булатное оружие появилось в средние века. Тому есть немало подтверждений. Например, на одном из лезвий, родиной которого, как до этого предполагали, были или Индия, или Дамаск, после специальной обработки реставраторы прочитали надпись «коваль Людоша», сделанную русскими прописными буквами, характерными для первой половины XI века. А теперь о продукции заводов уральского города Златоуста. «Про наших сдавна сплетка пущена, будто они мастерству у немцев учились. Только и то надо сказать. демидовские мастера. известно, булат с давних годов варить умели. Про тоже забывать не след. Народ, конечно, не богатый, а конь да булат у них такие случались, что век не забудешь. Иной раз такой узор старинного мастерства на ноже либо сабле покажут, что по ночам тебе тот узор долго снится». Так начинается сказ П. П. Бажова «Иванко Крылатко» о замечательном отделочнике мастере Иване Бушуеве, любившем украшать свои изделия крылатым Пегасом. С бушуевской шпаги, которая была выставлена в числе лучших экспонатов на Первой промышленной выставке в Петербурге (1829 г.), Пегас переместился на герб Златоуста. Город вырос вокруг Златоустовского завода – одного из самых крупных на Южном Урале, основанного в 1751 году купцами Мосоловыми. Первая домна здесь была пущена в 1761 году, а в 1773 году завод уже давал до 140 тыс. пудов чугуна, 90 тыс. пудов железа, 89 тыс. пудов меди. Железо и сталь получали из чугуна методом пудлингования. В техническом отношении уральские заводы того времени занимали первое место в мире. В 1816–1817 гг. при Златоустовском заводе была основана Оружейная фабрика, которая производила клинки, сабли, шпаги, палаши и т. п. Тогда же зародилась златоустовская гравюра на стали, впитавшая в себя богатые традиции русских и западноевропейских оружейников ХVII–ХVIII вв. Для освоения приемов художественной отделки оружия из Германии пригласили знаменитых золингенских мастеров, среди которых были отец и сын Вильгельм и Людвиг Шафы, считавшиеся непревзойденными мастерами вытравки и позолоты. По контракту они не должны были раскрывать секретов приема золочения, но все же сделали подробное описание методики приготовления реагентов и их применения. Этот документ был запечатан сургучом и сдан на хранение в контору фабрики. Случайно обнаруженный конверт вскрыли только через 60 лет – в 1877 году. К этому времени все описанные приемы были хорошо известны златоустовским мастерам. Более того, уже в 1840 году, благодаря усилиям горного начальника заводов и директора Оружейной фабрики, выдающегося русского ученого и изобретателя Павла Петровича Аносова (1799–1850 гг.), было введено гальваническое золочение, что очень облегчило тяжелый и опасный труд мастеров. Постепенно Златоуст приобрел громкую славу одного из лучших поставщиков холодного оружия. К числу особых достижений относили изготовление сабель типа дамасских: после многолетних опытов Аносову удалось изготовить булат (1833 г.). Полоска этого металла сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон. Отполированный конец крошил лучшие английские зубила. Клинки из златоустовской высокоуглеродистой стали (1,3–1,5 % углерода) имели золотистый отлив и крупный коленчатый или сетчатый узор, легко разрубали гвозди и брошенный на лезвие платок из тончайшей ткани (этот тест в древности применялся для испытания индийского булата). Они ценились исключительно высоко. Один из английских ученых, Р. Мурчинсон, посетивший златоустовские заводы, писал: «Довольно сомнительно, найдется хотя одна фабрика в целом мире, которая выдержала бы состязание со златоустовской в выделке оружия. Изящно отделанные из булатной стали вещи. возбудили в Англии всеобщее удивление». В конце 1830х годов на фабрике начали украшать металлом бытовые предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В современных златоустовских гравюрах сочетания золотистого орнамента и холодного вороненого фона, едва заметного рельефа и сверкающей полированной поверхности, золотой и серебряной насечки и цветовых пятен придают изделиям особую декоративность. Еще более старинным и знаменитым оружейным центром России слыла Тула. Не случайно Н. Лесков в своем произведении «Левша» заставил генерала Платова прочесть на замечательной «пистоле», которой похвалялись англичане, русскую надпись: «Иван Москвин во граде Туле». Во второй половине ХVII века, задолго до появления уральского булата, тульские чудоизобретатели украшали оружие (шпаги, например) кружевным набором из ограненных стальных шариков. Такие изделия назывались марказитовыми. Изготовление их было исключительно сложным и трудоемким, зато переливы граней стальных бусин создавали полное ощущение блеска бриллиантов. В 1965 году из экспозиции одного из московских музеев была украдена марказитовая шпага. Убедившись, что «бриллианты» сделаны из стали, похитители варварски изломали эфес и закопали свою добычу в землю. Когда шпага была обнаружена, за ее восстановление взялся реставратор Игорь Васильевич Буторов. Ему потребовалось около десяти лет на воссоздание этой замечательной вещи, ведь для украшения шпаги тульские оружейники изготовили и огранили 10 тыс. стальных шариков размером от 0,5 до 5 мм, каждый из которых имел от 16 до 84 граней. Огранка, разумеется, была выполнена ручным способом, под микроскопом. Отполированные бусины нужно было нанизать на тонкие стальные нити, а из них уже складывался задуманный умельцем узор. Изысканные кружева плели тульские оружейники! В первой половине XVIII века, когда выпуск стали значительно увеличился, так же как и в Златоусте, на тульских заводах начали выпускать художественные и бытовые, обычно затейливо украшенные вещи: мебель, зеркала, каминные экраны, самовары. В XX веке сталь начали использовать для украшения интерьеров. Стальные барельефы, светильники использованы, например, для украшения станций метро в СанктПетербурге. С целью расширения возможностей применения стали в архитектуре и декоративноприкладном искусстве разработаны различные приемы ее декорирования, в частности окрашивание (колоризация). Для получения «нержавейки» золотого, красного, синего или зеленого цветов сталь «окрашивают» погружением в концентрированный раствор хромовой и серной кислот. Закрепление полученной цветной пленки осуществляется в ходе электролитического процесса в менее концентрированных растворах (результат окрашивания зависит от температуры, концентрации растворов и продолжительности контакта веществ). Синеватую или оранжевую окраску получают нагреванием полированной или шлифованной стали до 200–300 градусов Цельсия.
Методический материал на тему: «СТАЛЬ: ОТ ОРУЖИЯ ДО. ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ»
Методический материал на тему: «СТАЛЬ: ОТ ОРУЖИЯ ДО. ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ» Сталь – основа современной техники. Но и в искусстве этот замечательный материал занял весьма достойное место. В старину сталь считалась драгоценным металлом. Из нее в первую очередь делали оружие. Самым знаменитым был булат. Его родина – Индия. Македонцы, вторгшиеся с эту страну в IV веке до н. э., были поражены исключительной твердостью мечей индийского войска. Именно из этой стали (пластины из нее назывались вутцами) оружейники Дамаска делали лучшие в мире клинки – «арабские», «турецкие». На территории нашей страны булатное оружие появилось в средние века. Тому есть немало подтверждений. Например, на одном из лезвий, родиной которого, как до этого предполагали, были или Индия, или Дамаск, после специальной обработки реставраторы прочитали надпись «коваль Людоша», сделанную русскими прописными буквами, характерными для первой половины XI века. А теперь о продукции заводов уральского города Златоуста. «Про наших сдавна сплетка пущена, будто они мастерству у немцев учились. Только и то надо сказать. демидовские мастера. известно, булат с давних годов варить умели. Про тоже забывать не след. Народ, конечно, не богатый, а конь да булат у них такие случались, что век не забудешь. Иной раз такой узор старинного мастерства на ноже либо сабле покажут, что по ночам тебе тот узор долго снится». Так начинается сказ П. П. Бажова «Иванко Крылатко» о замечательном отделочнике мастере Иване Бушуеве, любившем украшать свои изделия крылатым Пегасом. С бушуевской шпаги, которая была выставлена в числе лучших экспонатов на Первой промышленной выставке в Петербурге (1829 г.), Пегас переместился на герб Златоуста. Город вырос вокруг Златоустовского завода – одного из самых крупных на Южном Урале, основанного в 1751 году купцами Мосоловыми. Первая домна здесь была пущена в 1761 году, а в 1773 году завод уже давал до 140 тыс. пудов чугуна, 90 тыс. пудов железа, 89 тыс. пудов меди. Железо и сталь получали из чугуна методом пудлингования. В техническом отношении уральские заводы того времени занимали первое место в мире. В 1816–1817 гг. при Златоустовском заводе была основана Оружейная фабрика, которая производила клинки, сабли, шпаги, палаши и т. п. Тогда же зародилась златоустовская гравюра на стали, впитавшая в себя богатые традиции русских и западноевропейских оружейников ХVII–ХVIII вв. Для освоения приемов художественной отделки оружия из Германии пригласили знаменитых золингенских мастеров, среди которых были отец и сын Вильгельм и Людвиг Шафы, считавшиеся непревзойденными мастерами вытравки и позолоты. По контракту они не должны были раскрывать секретов приема золочения, но все же сделали подробное описание методики приготовления реагентов и их применения. Этот документ был запечатан сургучом и сдан на хранение в контору фабрики. Случайно обнаруженный конверт вскрыли только через 60 лет – в 1877 году. К этому времени все описанные приемы были хорошо известны златоустовским мастерам. Более того, уже в 1840 году, благодаря усилиям горного начальника заводов и директора Оружейной фабрики, выдающегося русского ученого и изобретателя Павла Петровича Аносова (1799–1850 гг.), было введено гальваническое золочение, что очень облегчило тяжелый и опасный труд мастеров. Постепенно Златоуст приобрел громкую славу одного из лучших поставщиков холодного оружия. К числу особых достижений относили изготовление сабель типа дамасских: после многолетних опытов Аносову удалось изготовить булат (1833 г.). Полоска этого металла сгибалась без малейшего повреждения, издавала чистый и высокий звон. Отполированный конец крошил лучшие английские зубила. Клинки из златоустовской высокоуглеродистой стали (1,3–1,5 % углерода) имели золотистый отлив и крупный коленчатый или сетчатый узор, легко разрубали гвозди и брошенный на лезвие платок из тончайшей ткани (этот тест в древности применялся для испытания индийского булата). Они ценились исключительно высоко. Один из английских ученых, Р. Мурчинсон, посетивший златоустовские заводы, писал: «Довольно сомнительно, найдется хотя одна фабрика в целом мире, которая выдержала бы состязание со златоустовской в выделке оружия. Изящно отделанные из булатной стали вещи. возбудили в Англии всеобщее удивление». В конце 1830х годов на фабрике начали украшать металлом бытовые предметы: шкатулки, подносы, портсигары. В современных златоустовских гравюрах сочетания золотистого орнамента и холодного вороненого фона, едва заметного рельефа и сверкающей полированной поверхности, золотой и серебряной насечки и цветовых пятен придают изделиям особую декоративность. Еще более старинным и знаменитым оружейным центром России слыла Тула. Не случайно Н. Лесков в своем произведении «Левша» заставил генерала Платова прочесть на замечательной «пистоле», которой похвалялись англичане, русскую надпись: «Иван Москвин во граде Туле». Во второй половине ХVII века, задолго до появления уральского булата, тульские чудоизобретатели украшали оружие (шпаги, например) кружевным набором из ограненных стальных шариков. Такие изделия назывались марказитовыми. Изготовление их было исключительно сложным и трудоемким, зато переливы граней стальных бусин создавали полное ощущение блеска бриллиантов. В 1965 году из экспозиции одного из московских музеев была украдена марказитовая шпага. Убедившись, что «бриллианты» сделаны из стали, похитители варварски изломали эфес и закопали свою добычу в землю. Когда шпага была обнаружена, за ее восстановление взялся реставратор Игорь Васильевич Буторов. Ему потребовалось около десяти лет на воссоздание этой замечательной вещи, ведь для украшения шпаги тульские оружейники изготовили и огранили 10 тыс. стальных шариков размером от 0,5 до 5 мм, каждый из которых имел от 16 до 84 граней. Огранка, разумеется, была выполнена ручным способом, под микроскопом. Отполированные бусины нужно было нанизать на тонкие стальные нити, а из них уже складывался задуманный умельцем узор. Изысканные кружева плели тульские оружейники! В первой половине XVIII века, когда выпуск стали значительно увеличился, так же как и в Златоусте, на тульских заводах начали выпускать художественные и бытовые, обычно затейливо украшенные вещи: мебель, зеркала, каминные экраны, самовары. В XX веке сталь начали использовать для украшения интерьеров. Стальные барельефы, светильники использованы, например, для украшения станций метро в СанктПетербурге. С целью расширения возможностей применения стали в архитектуре и декоративноприкладном искусстве разработаны различные приемы ее декорирования, в частности окрашивание (колоризация). Для получения «нержавейки» золотого, красного, синего или зеленого цветов сталь «окрашивают» погружением в концентрированный раствор хромовой и серной кислот. Закрепление полученной цветной пленки осуществляется в ходе электролитического процесса в менее концентрированных растворах (результат окрашивания зависит от температуры, концентрации растворов и продолжительности контакта веществ). Синеватую или оранжевую окраску получают нагреванием полированной или шлифованной стали до 200–300 градусов Цельсия.
Читайте также: