Сталь и её свойства

Сталь и её свойства

Сталь  (от нем.  Stahl )

• сплав железа с углеродом и другими элементами.
• Содержание углерода в стали от 0,02 до 2,14 %.
• Содержание железа не менее 45%.

0,02%

1,2%

2,14%

С (углерод), %

Твердость

Хрупкость

Пластичность

Вязкость

2

сталь

Вредные примеси

Классификация сталей по качеству

0,025

0, 015

0,03

0, 02

0,04

0, 04

0,035

0, 06

0,07

0, 045

0,04

Классификация сталей по химическому составу

Содержание специальных добавок в легированных сталях, %

Содержание углерода в

углеродистых сталях, %

2,0

0,55

11,0

4,0

0,25

Структурный состав сталей

чугун

Заэвтектоидная сталь

От 0.8 до 2,13%

углерода

Доэвтектоидные стали

От 0,02 до 0,8 % углерода

Эвтектоидная сталь 0,8 % углерода

Микроструктура углеродистых сталей:

• а – 0,01 % C (техническое железо);
• б – 0,1 % C;
• в – 0,2 % C;
• г – 0,5 % C;
• д–0,7 % C (ферритная сетка);
• е – 0,8 % C;
• ж – 1,2 % C (пластинчатый перлит, избыточный цементит в виде цементитной сетки);
• з – 1,2 % C (зернистый перлит, избыточный цементит в виде отдельных зерен),

F П – площадь перлитной составляющей, %

охлаждение

с печью

охлаждение

на воздухе

охлаждение

в горячем масле

Аустенит

охлаждение

в воде

Мартенсит

НВ≈600

Троостит

НВ ≈400

Сорбит

НВ ≈ 300

Перлит

НВ ≈200

Феррит

Феррит+ перлит

Перлит

Перлит+ цементит

Структуры механических сталей после термической обработки

Физические свойства стали

Плотность

 = 7700—7900 кг/м³

Коэффициент линейного теплового расширения

α = 11 … 13 · 10 −6  K −1

Удельная теплоёмкость при 20 °C

с=462 Дж/(кг·°C)

Температура плавления

Т пл = 1450—1520 °C

Удельная теплота плавления

 =84 кДж/кг

коэффициент теплопроводности

k = 58 Вт / (м · K)

модуль Юнга

E = 210 ГПа

удельное электросопротивление (20 °C, 0,37-0,42 % углерода)

 =1,71 · 10 −7  Ом · м

Производство стали в мире (в тыс. тонн) [

Регионы мира

2011 год

Азия

954.190

Европейский союз (27)

177.31

Северная Америка

118.927

СНГ (6)

Южная Америка

112.434

48.357

Прочая Европа

37.181

Ближний Восток

20.325

Африка

13.966

Океания

7.248

Всего в мире

1.490.060

Крупнейшие российские компании по производству продукции черной металлургии

Основные потребители стали

Стальная продукция

поковка

метизы

отливки

прокат

• Сертификат качества оформляется предприятием-изготовителем и удостоверяет соответствие продукции действующим нормативам (ГОСТам, ТУ и иным).
• Основные нормируемые характеристики:
• — сортамент , т. е. геометрия проката;
• — химический состав стали;
• — технические условия (механические свойства, отделка поверхности и т.п.).

трубы

Плоский прокат

листовая

толщ.›4 мм

листовая

толщ. до 4 мм

рулонная сталь

жесть

профнастил 

Листы просеченно-вытяжные

Листы перфориро-ванные

Листы рифленые

Сортовой прокат

арматура

шары помольные

круг

катанка

квадрат

шестигранник

полоса плоского сечения

Фасонный прокат

угловой прокат неравнополочный

швеллер

угловой прокат равнополочный

балка двутавровая

рельсы

С- образные профили

специальные профили

Сортамент стальных фасонных профилей высокой точности

Трубный прокат

круглая

квадратная

прямоугольная

шестигранная

овальная

треугольная

специальные профили

Конструкционные стали

Инструментальные стали

Стали специального назначения

нержавеющие

жаростойкие

жаропрочные

износостойкие

с магнитными свойствами

криогенные

Сырье для производства стали

Металлосодержащие материалы:

1. передельный чугун

2. литейный чугун

3. губчатое железо

4. металлические отходы и лом

Шлакообразующие добавки:

5. известь

6. плавиковый шпат,

Раскислители:

7. ферромарганец,

8. ферросилиций,

9. алюминий

Легирующие добавки.

5

1

6

2

7

3

8

9

4

Конвертерный процесс

Оборудование : кислородный конвертор.

Шихта :

белый чугун,

стальной металлолом,

известняк. Производятся только углеродистые стали.

• расплавленный передельный чугун в конвертере рафинируют от примесей, продувая его кислородом.

Мартеновский процесс

• Оборудование: мартеновская печь.
• Шихта: жидкий чугун, стальной металлолом, железная руда.
• Производство углеродистых и легированных стали.
• Выплавка идет за счет нагрева, поученного при сжигании мазута или газа).

Электродуговая выплавка стали

• Оборудование: электродуговая печь.
• Шихта: стальной металлолом, чугун, кокс, известняк.
• Универсальный метод.

Индукционная выплавка стали

• Оборудование: индукционная печь.
• Шихта: стальной и чугунный металлолом, ферросплавы.

Раскисление

А l

Si

Mn

• это процесс удаления из стали оксида железа ( FeO ), который образуется в процессе плавки и придает стали активную склонность к коррозии.
• В процессе раскисления из стали так же удаляется азот и водород.
• Раскисление производят путем добавки перед выпуском стали в разливочный ковш кремния, марганца или алюминия в зависимости от требуемой степени раскисления.

Классификация сталей по раскислению