Техники изготовления и варианты поделок из металла

Состав стали

Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.

Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:

• Углеродистая сталь. В ее составе кроме железа и углерода также есть фосфор, сера, марганец и кремний. В зависимости от процентного содержания углерода сырье разделено на высоко-, средне- и низколегированные марки. Этот материал можно применять, даже если перед вами стоит задача создать инструмент, использующийся под постоянным напряжением и высокими нагрузками.
• Легированная сталь. К основным компонентам добавлены дополнительные легирующие элементы. Среди них – множество типов веществ, от кремния, бора и азота до хрома, циркония, ниобия, вольфрама и титана. Это влияет не только на стоимость, но и на качество продукции, область использования и характеристики. В продаже вы найдете множество типов продукции – жаропрочные, цементуемые, улучшаемые стали. В зависимости от структуры сырье может быть доэвтектоидного, ледебуритного, эвтектоидного и заэвтектоидного типа.

Свойства и применение стали можно определить по ее марке.

В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:

• Обыкновенного качества. В составе такого сплава углерода не более 0,6%. Основные стандарты, используемые в изготовлении –ГОСТ 14637 и ГОСТ 380-94. Многие виды продукции в маркировке указываются как «Ст», что означает стандартное качество. На рынке этот тип сырья –один из наиболее доступных по стоимости.
• Качественный. К этой категории относятся легированная и углеродистая разновидности. Уже в маркировке указывается особенность состава, количество углерода в сотых долях. Основной стандарт, которого придерживаются изготовители, – ГОСТ 1577. Стоит такая сталь дороже, чем продукт обыкновенного качества. При этом материал намного более пластичен, хорошо сваривается и отлично защищен от механического воздействия.

Что представляет собой посуда из нержавеющей стали

Нержавеющая сталь (в простонародье «нержавейка») — это сталь, к которой добавлены различные примеси для повышения устойчивости к коррозии в атмосфере и агрессивных средах. Материал бывает пищевым и промышленным. В последнем случае при нагревании и взаимодействии с жирами происходит окисление и образование соединений, представляющих угрозу для человека. Сталь, пригодная для производства кухонной посуды, опасных веществ не выделяет — к ней относятся такие марки нержавейки, как AISI 201, 202, 304, 316, 430.

AISI 201 и 202 — это так называемая медицинская сталь, но иногда применяется в изготовлении кухонной посуды. В качестве основной примеси используется марганец, возможно небольшое содержание никеля. Изделия из этой марки стали не должны подвергаться долгому нагреванию, поэтому из неё производят только миски, соусники, столовые приборы, половники.

Из стали марки 202 делают столовые приборы и половники

AISI 304 (08Х18Н10 или 18/10) — это аустенитная, то есть высокотемпературная сталь. Считается одним из самых прочных и устойчивых к агрессивным средам материалом для посуды. Легко переносит нагревание до высоких температур (например, выдерживает краткосрочное поднятие температуры до 900 градусов по Цельсию). Подходит для хранения пищевых продуктов.

Кастрюли и сковороды из стали AISI 304 лучше всего переносят высокие температуры

AISI 316 (08Х17Н13М2) — сталь, сходная по свойствам с маркой 304. В составе присутствует 2,5% молибдена, благодаря которому посуда становится устойчивой к коррозии, высоким температурам и агрессивным средам. В марке AISI 316Ti присутствует титан, добавляющий прочности получаемым изделиям.

Сковорода Zepter сделана из стали AISI 316

AISI 430 — сталь, которая производится без добавления никеля. Содержание хрома в пределах 17–27%. Посуду из этого материала изготавливают часто, так как она получается дешевле, чем из стали 316 и 304. Из этой нержавейки делают различные кухонные предметы — и кастрюли, и сковороды, и столовые приборы.

Кастрюли бразильской фирмы Tramontina сделаны из стали AISI 430

Посуду из любых марок нержавейки объединяют достоинства:

• долговечность. В среднем изделия из нержавеющей стали служат от 20 лет и больше. Многие фирмы дают гарантию на этот срок;
• лёгкость в уходе. Утварь просто и быстро отмывается от остатков пищи вручную или в посудомоечной машинке;
• привлекательный внешний вид. Посуда будет уместна в любых интерьерах (но особенно эффектно она смотрится на кухнях в стиле хай-тек, модерн, лофт).

Термостойкие изделия можно использовать во всех печах, кроме микроволновых. Подходят для применения на газовых, электрических и индукционных плитках. Обладают высокими антипригарными свойствами, что позволяет уменьшить употребление масел и жиров. А также изделия отличаются термоаккумуляцией, то есть приготовленные блюда будут долгое время сохранять тепло.

Можно выключить плиту пораньше — под действием тепла внутри сковороды или кастрюли блюдо дойдёт до готовности и при этом сохранит максимум полезных веществ

Имеются у посуды из нержавейки и минусы. Например, на ней легко остаются царапины от ножей и вилок, металлических щёток. Ещё нужно учитывать, что наиболее качественные изделия (из лучших марок стали, многослойные) стоят недёшево. Но этот недостаток компенсируется долгим временем службы.

Основные свойства стали

При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы подойти под конкретную область применения. Если не понимать такой особенности, есть риск покупки сырья, не соответствующего прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.

Рассмотрим основные характеристики материала.

Механические

Показывают, какие варианты обработки можно выбирать и где использовать. Есть несколько основных параметров:

• Прочность. Показывает, какую нагрузку можно прикладывать к детали, пока не появятся первые признаки разрушения. Для каждой марки материала указывается этот параметр, а также предел текучести.
• Предел прочности. Указывает на защищенность материала от механического напряжения.
• Предел текучести. Дает представление о растягиваемости материала. Это помогает понимать, насколько сильно можно растянуть материал до момента, пока процесс будет продолжаться, даже когда нагрузка перестанет прикладываться.
• Пластичность. Чтобы материал можно было использовать в изготовлении различных типов деталей и заготовок. Такая характеристика помогает сырью менять форму, прописывается, чтобы определить параметры относительного угла изгиба и удлинения.
• Ударная вязкость. Напрямую связана с пределами динамических нагрузок. Характеристика указывает, насколько сильный удар сможет выдержать готовое изделие или заготовка, прежде чем начнет окончательно разрушаться.
• Твердость. Показывает предельную нагрузку по площади до момента возникновения вдавливания. Может определяться разными методами, как Бринелля, так и Виккерса.

Физические

Параметры дают понять, возможно ли применение стали в строительстве или различных областях промышленности. Есть три значимых центральных показателя:

• Плотность. В характеристике зашифровано, какая масса стали содержится в указанном объеме. Чем выше прочность, тем больше защищенность от деформации, сильного давления и других потенциальных угроз.
• Теплопроводность. Параметр дает представление, насколько быстро тепло передается по заготовке. Параметр очень важен для промышленности, к примеру, при изготовлении радиаторов или труб для теплотрасс.
• Электропроводность. Позволяет оценить безопасность применения материала в местах, где есть риск удара током. Также сплав можно выбрать и для установки в сферах, где имеют значение его проводниковые характеристики.

Химические

Весь набор параметров дает представление о том, как поведет себя материал в разных температурах или средах с разной степенью агрессивности. Есть четыре основных параметра:

• Окисляемость. Процесс окисления вызывается контактом металла с кислородом, может стимулироваться увеличением температуры. На уровень окисляемости влияет содержание углерода и среда, в которой используются изделия. Чем больше подверженность окислению, тем быстрее на поверхности появится ржавчина.
• Защищенность от коррозии. Указывается для разных сред. Может меняться при использовании на открытом воздухе, а также при контакте с водой или почвой.
• Жаростойкость. Помогает понять, при каком нагреве на металле начинает постепенно развиваться коррозия. Характеристика напрямую связана с окисляемостью.
• Жаропрочность. От жаростойкости отличается тем, что затрагивает не коррозийную стойкость и защиту от окалины, а саму прочность. Знание параметров поможет вам понять, до какой температуры нагреется заготовка, прежде чем ее можно будет сломать или деформировать.

Технологические

Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:

• Ковкость. Чем она выше, тем быстрее можно будет придать форму постоянным внешним механическим воздействием.
• Жидкотекучесть. Если этот параметр находится на высоком уровне, расплавленный материал сможет лучше заполнять пустоты.
• Свариваемость. Помогает соединять различные заготовки между собой. Отличается как в зависимости от типа использованной сварки, так и самого сплава.
• Обрабатываемость резанием. Сталь можно обрабатывать разными видами режущих инструментов для создания металлопроката и деталей с разными параметрами и областью применения.

Применение стали

Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.

По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:

• Строительные. Применяются при создании металлоконструкций различного масштаба, арматуры, обшивки стен. Необходимые характеристики отличаются в зависимости от области применения. Так для одних видов сплава важна стойкость к коррозии во влажных средах, для других – защита от окисления при контакте с почвой. Но все используемые типы сырья должны хорошо свариваться, иметь повышенную прочность при постоянном или периодическом сильном механическом давлении. В сочетании с важной для строителей доступностью стоимости такими параметрами обладают низколегированные сплавы и варианты обычного качества.
• Инструментальные. Применяются для изготовления инструментов различного назначения. Все сплавы разделены на три категории. Первая используется для создания штампованных деталей. Вторая – при производстве режущего инструмента, третья – измерительного с высокой точностью. Лучшим решением станет заказ высоколегированных и высокоуглеродистых материалов. Они не только хорошо защищены от износа, но и отличаются твердостью, хорошей теплопроводностью.
• Конструкционные. Разнообразны по сфере использования: применяются для металлоконструкций, а также для деталей, крупных механических узлов. Лучшее решение – применение сплава с малой долей марганца. Легирование позволяет расширить список полезных характеристик. Эксперты рекомендуют обратить внимание на высокопрочные, автоматные, износостойкие и другие марки.

Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.

Как делают посуду из нержавеющей стали

Изделия из нержавейки могут быть цельнолитыми и штампованными. Литьевой способ заключается в заливке горячего разжиженного сплава в форму с полным повторением конфигурации и размеров полости. Затем сплав охлаждается и вынимается из формы. При производстве штампованной посуды сначала создают стальные листы и, пока они нагреты до высоких температур, пропускают через прессы, придающие заготовке нужную форму.

Профессиональные кулинары преимущественно применяют литую посуду из нержавейки. Хотя стоимость её будет в 2–3 раза выше штампованной, но она более прочная и долговечная. Ещё больше повышает качество (и, соответственно, стоимость) наличие капсулированного дна у кастрюль и сковородок. Получается многослойная конструкция.

Внутренний элемент капсульного днища делается из облегчённого металла. В качестве прослойки используются алюминиевые листы. Сверху основа закрывается с обеих сторон нержавеющей сталью с высокой теплопроводностью. Капсула может состоять только из нержавейки, но разных марок. Например, основным материалом может служить сталь марки 304 AISI, а на дно наносится дополнительный слой стали 430 AISI. Такая многослойность повышает свойства утвари, делает её более прочной и устойчивой к температурному воздействию.

Теплопроводность посуды с капсульным дном повышена, поэтому время приготовления блюд сокращается