Сталь

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Перейти к: навигация, поиск
У этого термина существуют и другие значения, см. Сталь (значения).
Сталь
Фазы железоуглеродистых сплавов

Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой)
Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой)
Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза)
Графит стабильная высокоуглеродистая фаза
Структуры железоуглеродистых сплавов

Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит)
Мартенсит (сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной терагональной решеткой)
Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита)
Сорбит (дисперсный перлит)
Троостит (высокодисперсный перлит)
Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа
Стали

Конструкционная сталь (до 0,8 % C)
Инструментальная сталь (до ~2 % C)
Нержавеющая сталь (легированная хромом)
Жаростойкая сталь
Жаропрочная сталь
Высокопрочная сталь
Чугуны

Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит)
Серый чугун (графит в форме пластин)
Ковкий чугун (графит в хлопьях)
Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов)
Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)


Сталь (польск. stal, от нем. Stahl) — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержание углерода в котором не превышает 2,14 %, но не меньше 0,02 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

В древнерусских письменных источниках сталь именовалась специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад».

Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.

Стали с 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.[1]

Содержание

[править] Классификация

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 малоуглеродистые(до 0,25 % С), среднеуглеродистые(0,3—0,55 % С) и высокоуглеродистые(0,6—0,85 % С); легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные.

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 различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную или перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.

[править] Характеристики стали

Плотность стали — (7,7-7,9)*10³ кг/м³;

Удельный вес стали — (7,7-7,9) г/cм³;

Удельная теплоемкость стали при 20°oC — 0,11 кал/град;

Температура плавления стали — 1300-1400oC ;

Удельная теплоемкость плавления стали — 49 кал/град;

Коэффициент теплопроводности стали — 39ккал/м*час*град;

Коэффициент линейного расширения стали (при температуре около 20 °C) :

  • сталь 3 (марка 20) — 11,9 (1/град);
  • сталь нержавеющая — 11,0 (1/град).

Предел прочности стали при растяжении :

  • сталь для конструкций — 38-42 (кГ/мм²);
  • сталь кремнехромомарганцовистая — 155 (кГ/мм²);
  • сталь машиностроительная (углеродистая) — 32-80 (кГ/мм²);
  • сталь рельсовая — 70-80 (кГ/мм²);


Плотность вещества (в нашем случае стали) есть отношение массы тела к его объему (другими словами плотность равна массе единицы объема данного вещества):

d=m/V, где m и V — масса и объем тела соответственно.

За единицу плотности принимают плотность такого вещества, единица объема которого имеет массу, равную единице: в системе СИ это 1 кг/м³, в системе СГС — 1 г/см³, в системе МКСС — 1 тем/м³. Эти единицы связаны между собой соотношением:

1 кг/м³=0,001 г/см³=0,102 тем/м³.

Удельный вес вещества (в нашем случае стали) есть отношение силы тяжести Р однородного тела из данного вещества (в нашем случае стали) к объему тела. Если обозначить удельный вес буквой γ , то:

γ=P/V

С другой стороны, удельный вес можно рассматривать, как силу тяжести единицы объема данного вещества (в нашем случае стали). Удельный вес и плотность связаны таким же соотношением, как вес и масса тела:

γ/d=P/m=g

За единицу удельного веса принимают: в системе СИ — 1 н/м³, в системе СГС — 1 дн/см³, в системе МКСС — 1 кГ/м³. Эти единицы связаны между собой соотношением:

1 н/м³=0,0001 дн/см³=0,102 кг/м³

Иногда используют внесистемную единицу 1 г/см³.

Так как масса вещества, выраженная в г, равна его весу, выраженному в г, то удельный вес вещества (в нашем случае стали), выраженный в этих единицах, численно равен плотности этого вещества, выраженной в системе СГС. Аналогичное численное равенство существует и между плотностью в системе СИ и удельным весом в системе МКСС.

[править] Разновидности некоторых сталей

Марки стали Термообработка Твердость (сердцевина-поверхность)
35 нормализация 163—192 HB
40 улучшение 192—228 HB
45 нормализация 179—207 HB
45 улучшение 235—262 HB
40Х улучшение 235—262 HB
40Х улучшение+закалка токами выс. частоты 45-50 HRC; 269—302 HB
40ХН улучшение 235—262 HB
40ХН улучшение+закалка токами выс. частоты 48-53 HRC; 269—302 HB
35ХМ улучшение 235—262 HB
35ХМ улучшение+закалка токами выс. частоты 48-53 HRC; 269—302 HB
35Л нормализация 163—207 HB
40Л нормализация 147 HB
45Л улучшение 207—235 HB
40ГЛ улучшение 235—262 HB

[править] Производство стали

[править] Производство стали в мире

По данным Международного института чугуна и стали (IISI[2]) производство стали в 2007 году в мире составило:

Группы стран Производство в 2007 году, тыс. тонн Доля в мировом пр-ве, %
Всего мир 1344265 100 %
Азия 754574 56,1 %
Африка 18764 1,4 %
Ближний восток 16452 1,2 %
Европейский союз (27) 210186 15,6 %
Европейский союз (15) 175609 13,1 %
Прочая Европа 30452 2,3 %
Океания 8745 0,7 %
Северная Америка 132834 9,9 %
СНГ (6) 124006 9,2 %
Южная Америка 48251 3,6 %

[править] Рейтинг ведущих мировых производителей стали

По данным Metal Bulletin’s Top Steelmakers of 2007[3] производство стали по компаниям производителям составило (в млн. тонн):

2007 2006 Производитель Страна Производство в 2007 году Производство в 2006 году
1 1&2 ArcelorMittal Люксембург 116,40 117.98
2 3 Nippon Steel Япония 34,50 33,70
3 4 JFE Steel Япония 33.80 31.83
4 5 Posco Ю. Корея 32,78 31,20
5 6 Shanghai Baosteel Китай 28,58 22,53
6 51 Tata Steel Индия 26,52 23,95
7 17 Jiangsu Shagang Китай 22,89 14,63
8 9 Tangshang Китай 22,75 19,06
9 7 US Steel США 20,54 21,25
10 18 Wuhan Китай 20.19 13.76
11 8 Nucor США 20,04 20,31
12 11 Riva Италия 17,91 18,19
13 15 Gerdau Group Бразилия 17,90 15,57
14 13 ThyssenKrupp Германия 17,02 16,80
15 12 Северсталь Россия 16,75 17,60
16 14 Евраз Россия 16,30 16,10
17 16 Anshan Китай 16,17 15,00
18 25 Maanshan Китай 14,16 10,91
19 20 Sail Индия 13,87 13,50
20 19 Sumitomo Metal ind Япония 13,50 13,32
21 23 ММК Россия 13,30 12,45
22 21 Techint Аргентина 13,20 12,83
23 27 Shougang Китай 12,85 10,55
24 22 China Steel Corp Тайвань 12,67 12,48
25 24 Jinan Китай 12,12 11,24

[править] Основные производители стали в России

Место российских компаний в рейтинге Metal Bulletin:

2007 2006 Производитель Производство в 2007 году Производство в 2006 году
15 12 Северсталь 16,75 17,60
16 14 Евраз 16,30 16,10
21 23 ММК 13,30 12,45
33 31 НЛМК 9,06 9,13
48 47 Металлоинвест 6,43 6,28
51 47 Мечел 6,09 5,95
120 120 ТМК 2,19 2,15

[править] Примечания

  1. ↑ «Материаловедение» Арзамасов Б. Н.
  2. ↑ International Iron and Steel Institute
  3. ↑ Wold top steelmakers of 2007 // Metal Bulletin Weekly. — 17 March 2008. — № 9038. — С. 7.

[править] См. также

Сталь на Викискладе?

[править] Ссылки

[править] Литература

  • Гузова В. В., Синенко Е. Г. и др. «Прикладная механика: учебное пособие.» — 2-е издание, перераб. и доп. — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2002—218 с. — ISBN 5-7636-0445-8

Источник — «http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C»