Сталь: основные виды, классификация, предназначение

Сопромат

Современная строительная индустрия не обходится без применения сталей. Сплав, имеющий множество маркирований и классов, используется как в мелком, так и крупном строительстве, а также принимает участие в декоративно-отделочных работах. По своей специфике, сталь – совокупность железа и углерода. Особенность состоит в процентном соотношении данных компонентов. На 1 кг сплава приходится 98% железа и лишь оставшиеся 2%, составляет углерод. При увеличении количества углерода, может получиться новый сплав – чугун. В компонентном составе присутствуют иные металлы: хром, магний и т. д. Подобное сочетание позволяет регулировать производственный процесс, создавать новые, востребованные марки стали, а также использовать данный сплав во многих сферах человечества.Основные виды, классификация, предназначение стали

Типология и виды стали

Ранее отмечалось, что базовыми компонентами стали выступает железо и углерод. Исходя из подобного соотношения, сплав, по типологии, характеризуется как легированный, низколегированный и углеродистый. От типологии зависят не только свойства, но и технические характеристики материала.

Качество – показатель соотношения углерода к железу. При меньшем процентном соотношении, конечный продукт выходит мягким, эластичным и пригоден для дальнейшей обработки и производства холоднокатаной и горячекатаной металлопродукции. Сталь, с повышенным количеством железа, предназначается для изготовления элементов, служащий в качестве составляющих простых механизмов, не отвечающих за распределения веса или сложные функции.

Сплав, содержащий C2 в процентном соотношении 0.5 к основной массе, является твердым (легированным). Наиболее востребованный продукт в строительной индустрии. Материал играет основную роль, а именно: сдерживание веса конструкции.Легированную сталь используют для изготовления арматур, свай и прочего крепежного орнамента, так как сплав податливый, но выдерживает любые нагрузки.

Эксплуатационный срок у материала высокий, от 50 до 75 лет. Сплав не подвергается коррозии и не деформируется в неблагоприятном температурном режиме. Проще говоря, любая продукция, изготовленная из твердого сплава, крайне износоустойчива и обладает выдержкой к объёмным нагрузкам.

В строении крупной автомобильной и погрузочной техники легированная и углеродистая сталь играет далеко не последнюю роль, так как данные материалы способны выдержать весомую механическую нагрузку, без деформационных и разрушительных процессов. Но, в момент производственного процесса, возникают определенные трудности со скреплением деталей.

Легированная сталь не сваривается. Соединить несколько элементов можно посредством разогрева до огромной температуры и дальнейшего прикладывания двух деталей.

Сталь обладает антикоррозийными свойствами и не разрушается в местах с повышенной влажностью.

Нержавеющая сталь – отдельная категория материала

Главенствующим критерием, способным уменьшить срок службы любого сплава, в составе которого присутствует железа, выступает коррозия. Ее разрушительное воздействие сказывается не только на внешнем виде детали. Ржавчина деформирует металлическое изделие изнутри, со временем приводя его в непригодность. Около четверти столетия назад, эксперты в области металлургии нашли решение данной проблемы, а именно: нержавеющую сталь.

Нержавейка – универсальный материал, эксплуатируемый во многих отраслях человечества. Машиностроение, возведение многоэтажных зданий, судостроение и даже авиастроение не обходится без использования нержавейки. Деформировать данный сплав сложно, ведь он устойчив к перепадам давления и температуры, а также категорически не подвергается воздействию коррозии. Народные умельцы и кузнецы предпочитают использовать нержавейку в качестве исходного материала, для производства сувенирной и потребительской продукции.

В чем особенность данного материала? Подобная популярность обусловлена невероятными коррозионно-стойкими свойствами, а также сохранность конечного изделия даже при высокой температуре. С недавнего времени, нержавейка начала использоваться в мостостроении, в качестве крепежного и укрепляющего орнамента.

Маркирование и обозначение сталей

Сталь – не целостный материал, а совокупность многочисленных компонентов. Маркировка позволяет обозначить соотношение конкретных элементов в компонентном составе, а также отнести сплав к определенной группе. Как правило, при помощи обозначения, определяются базовые свойства стали – устойчивость к механическим нагрузкам, выдержка давления и смены температурных режимов, а также устойчивость к ржавчине. В отдельных ситуациях, маркировка обозначает количество железа и C2 входящего в состав сплава.

Конечная расшифровка, позволяет классифицировать сплав к определенной группе. Всего существует три классификации (группы):

  • Конструкционный вид.
  • Строительный.
  • Инструментальный.

Каждая группа обладает определенными преимуществами и недостатками перед представителями другой классификации. Рассмотрим подробно, в чем заключается положительная и отрицательная сторона определенной группы.

Конструкционная группа

Принимает участие в изготовлении конструкционных деталей, опор, арматур и свай, используемых для строительства крупногабаритных объектов или высокоэтажных зданий. Очень часто применяется в сфере металлопроката. В конструкционную группу входят стали двух типажей: легированная и углеродистая. В свою очередь, легированная сталь делится на четыре подкласса:

  • Базового качества. Отсутствуют посторонние примеси, за исключением хрома. На конечном продукте присутствует маркировка «Ст».
  • Оптимального качества. Приблизительно 0,05% — посторонние элементы. Остальную часть сплава занимается железо и C2. На деталях отсутствует маркировка.
  • Высокого качества. Для повышения технических характеристик и прочности добавляется никель, в количестве 0,003, на общую массу сплава. На конечном продукте отмечается буквой «А».
  • Наивысшее качество. Посторонние примеси не используются, чтобы процент прочности не уменьшался. Посредине маркировочного обозначения присутствует буква «Ш».

Отдельный подкласс, не относящийся к обычным подкатегориям – быстрорежущая сталь. Она используется в качестве полировочного материала, так как податливость сплава превышает 50%. При помощи термообработки, конечный продукт закаляют и значительно повышают коэффициент прочности.

При наличии быстрорежущей стали, на продукт наносят маркировку «КБ».

Инструментальные стали

Базовая специфика данного сплава – производство инструментария общественного назначения. В эту категорию входит инструмент, для обработки и шлифовки металлопрокатной продукции, а также предметы для бытовых потребностей. В результате многочисленных обработок и видоизменения компонентного состава, повышается сопротивляемость механическим нагрузкам, что позволяет использовать предмет без боязни, что неосторожное движение спровоцирует разрушение. По количеству железа и C2, присутствующего в составе инструментальной стали, можно отнести данную группу к чугунному типажу материалов. На каждом инструменте присутствует соответствующее обозначение – «У».

Строительная группа

Главное направление – строительная сфера. Из сталей строительной группы изготавливают крепежное оснащение, использующееся в качестве опоры жилого или складского помещения. Конечная продукция способна выдержать вес до нескольких тон, сохранив при этом первоначальный вид. Характерная маркировка – буква «С», в самом начале.

Маркировка – очень важная вещь, поэтому для выбора качественной продукции, следует заранее овладеть терминологическим языком, чтобы подобрать требующийся материал. Низколегированные стали не подходят для строительных работ, но их можно использовать для производства холоднокатаной металлопрокатной продукции.

Классификация

Последний, но очень важный момент – классификация стали. Охарактеризовать сплав возможно, учитывая следующие критерии:

  • Компонентный состав.
  • Процентное соотношение железа, углерода и вспомогательных добавок.
  • Восприимчивость к ржавчине.
  • Специфике применения.

Некоторые аспекты не требуют тщательного изучения, но компонентный состав, наличие посторонних добавок и восприимчивость к ржавчине – ключевые моменты, позволяющие выбрать не только качественную, но и долговечную продукцию.

Компонентный состав

Данный показатель конкретизирует количество C2, используемого для изготовления сплава. По ГОСТу, продукция, с недостатком или избытком углерода не может быть допущена к употреблению, из-за несоответствия своду правил безопасности.

Структуризация – процесс, характеризующийся не только наличием C2 и железа, а также наличием дополнительных материалов, способствующих улучшению базовых параметров – прочности, устойчивости к коррозии и долговечности. Чтобы добиться требуемого результата, нужно раскалить сталь до 800 градусов и оставить охлаждаться. Если материал остывает в течение 3–4 часов – 100% соответствие нормативам ГОСТа. Продукцию можно использовать в строительстве и крупном машиностроении.

Процентное соотношение вспомогательных добавок

Ранее отмечалось, что в стали присутствуют вспомогательные добавки, позволяющие оптимизировать качество конечной продукции и самого сплава. Например, чтобы увеличить сопротивляемость температурным перепадам, необходимо присутствие серы в составе материала. Подобное сочетание приводит к уплотнению внешней оболочки, что позволит сохранять сплаву первоначальную структуру без изменений. Помимо серы, в сталь добавляют бром, молибден и прочие добавки.

Восприимчивость к коррозии

Один из базовых моментов классификации. Коррозия возникает не только в условиях повышенной влажности, но и при неправильном хранении и использовании сплава и конечной продукции.

Углерод – природный катализатор коррозии, но полностью подавить данный процесс невозможно. Чтобы избавиться от столь неприятной проблемы, была разработана и применена в широком производстве нержавейка, о которой упоминалось ранее. Но, помимо нержавейки, существует отдельный компонентный состав, с участием серы, преграждающий дальнейшее развитие ржавчине не только внутри, но и снаружи изделия. К сожалению, оградить от пагубного влияния природного разрушающего фактора можно лишь твердые сплавы.

Сопромат

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.