Черные металлы, их свойства, особенности и то что стоит знать

Черная сталь является железоуглеродистым сплавом с высокими физическими и химическими характеристиками. Металл широко применяется в промышленности в качестве конструкционного материала. Требования к выплавке и характеристикам указаны в ГОСТ 380-94. Цвет – темно-серый. По способу изготовления проката черная сталь классифицируется на две большие группы и шесть подгрупп.

  • Горячекатаная сталь включает сортовую, тонколистовую, фасонную, толстолистовую и широкополосную (универсальную) разновидность.
  • Холоднокатаная сталь представлена одним видом – тонколистовым.

Свойства и применение черной стали зависят от марки и химического состава.

Металлы в Периодической системе

В Периодической системе химических элементов металлы занимают лидирующее положение. Из известных на сегодня 117 позиций к металлам относится более 90. Все эти элементы имеют ряд характерных особенностей, которые позволяют относить их к группе металлов:

  1. Способны проводить электрический ток.
  2. Обладают теплопроводностью.
  3. Ковкие, пластичные, поддаются прокатке в листы и проволоку (не все).
  4. Обладают серебристым блеском (кроме меди и золота).

Помимо общих свойств каждый подобный элемент обладает и рядом специфических, что и делает его таким востребованным.

Типология

Все металлы как простые вещества можно также разделить на три класса:

  1. Черные.
  2. Цветные.
  3. Драгоценные.

К цветным металлам относятся все, кроме драгоценных и железа. То есть это медь, ртуть, палладий, хром, никель, цинк, магний, кальций, алюминий, свинец, олово и так далее.

К драгоценным металлам относят следующие:

  • серебро;
  • золото;
  • платину.

Различия между цветными и черными металлами

Черные металлы – это железо, а также различные сплавы на основе железа, например, чугун или сталь. Обладают высокой прочностью на разрыв, им нашли широкое применение в строительстве. Изделия из черного металла используются:

  • в автомобилестроении;
  • для изготовления железобетонных конструкций;
  • изготовление различных труб;
  • выполнения армирования.

Самый простой способ понять, что металл черный – поднести к нему магнит. Притяжение свидетельствует о содержании в составе железа.

Цветные металлы отличаются меньшей прочностью и более высокой ценой. Их главное и ключевое отличие от черных – отсутствие в составе железа. Они податливы и универсальны, к ним относятся:

  • медь и никель;
  • алюминий и латунь;
  • цинк и олово.

Существует также класс драгоценного цветмета – это золото, серебро, хром, кобальт.

Таким образом, можно сказать, что главное различие между цветным металлом и черным – наличие или отсутствие в составе железа.

Что такое черный металл

К категории «черные металлы» относится железо и все его сплавы, которые ныне существуют. В чистом виде железо встречается разве что только в исследовательских лабораториях. Главным образом это стали.

Такой тип металлов образуется путем соединения железа с углеродом и добавления дополнительных элементов, которые придают полученному металлу те или иные свойства, необходимые в конкретном производстве (например, магнитные).

Чугун и сталь

Как правило, в производстве черные металлы проходят несколько стандартных фаз: добыча руды и её обработка в доменной печи. После этого получается чугун, из которого впоследствии получают любые виды стали и железных сплавов. Последние чаще используются в тяжелой промышленности. В отличие от них, цветные металлы —это более мягкое вещество, обладающее несколько другими свойствами, они используются в другой сфере.

В состав чугуна входит 93% железа и около 3-5% углерода, плюс остаточные элементы в незначительном количестве. Этот материал редко используется для производства, поскольку обладает хрупкостью. Его можно встретить при изготовлении некоторых видов труб, вентилей или же клапанов. Но большинство производимого объема чугуна (более 90%) перерабатывается в сталь.

Основные виды стали, которые изготавливаются из железа, это: углеродистая и низкоуглеродистая (закалённая) сталь, нержавеющая, феррито-хромовая, хромовая, мартенситно-хромовая, хром-ванадиевая, легированная, никелевая, вольфрамовая, молибденовая и марганцевая сталь.

Железные руды

В чистом виде данный элемент таблицы Менделеева в земной коре содержится в довольно малых количествах (всего 5,5%). Но его очень много в составе различных железных руд.

Наиболее значительными месторождениями (запас составляет более 30 триллионов тонн) являются пласты железистых кварцитов, возраст которых составляет более двух миллиардов лет. Распространены они главным образом в таких местах, как Южная и Северная Америка, Африка, Индия и запад Австралии.

Тугоплавкие металлы

К этой подгруппе относятся ниобий, молибден, вольфрам и рений. Их общей чертой является то, что ох температура плавления выше, чем у железа — то есть, составляет более 1539 градусов Цельсия. Из них, как правило, изготавливают детали для техники и нити накаливания для различных лампочек.

Нити накаливания в лампочках, как правило, сделаны из вольфрама

Урановые металлы

В эту группу входят уран, калифорний и другие радиоактивные металлы. Они используются исключительно в отрасли атомной энергетики.

В древние времена уран использовался для изготовления желтой посуды

Редкоземельные металлы

В эту классификацию входят лаптан, празеодим, неодим и другие металлы. Все они серебристо-белого цвета и имеют практически полностью одинаковые химические свойства. Свое название редкоземельные материалы получили потому, что их трудно найти в земной коре. Они используются в атомной энергетике и машиностроении. Например, из редкоземельных металлов можно создавать стекла, которые не пропускают через себя ультрафиолетовые лучи.

Редкоземельный элемент скандий используется в ртутно-газовых лампах

Разновидности металла

Подсчитать количество известных и используемых на сегодня сплавов – задача очень непростая. Классифицировать их не менее сложно: свойства материала зависят от состава, метода получения, характера добавок, способа обработки и так далее.

Чаще всего используются следующие классификации:

  • по химическому составу сталей – углеродистые и легированные;
  • по структурному составу – аустенитную, ферритную и так далее;
  • по содержанию примесей – обычного качества, качественная и так далее;
  • по методу обработки – термическая закалка – отжиг, термомеханическая – ковка, химико-термическая – азотирование;
  • по назначению – инструментальные, конструкционные, специальные стали и так далее.

О нержавеющей стали поведает это видео:

Химический состав

Сплав, по сути своей – твердый раствор. Причем компонент в твердом основном материале растворяется по другим законам, чем в жидкости. Основой получения всех железных сплавов является способность железа к полиморфизму, то есть, формированию разных структурных фаз при разной температуре. Благодаря этому углерод и другие элементы, растворенные в железе при высокой температуре, не выпадают в осадок при понижении температуры, как это происходит с обычными жидкостями, а образуют совместную структуру.

По своему составы стали делятся на углеродистые и легированные.

Углеродистые

Углеродистые – главным, то есть, определяющим свойства легирующим компонентом является углерод. Различают 3 вида:

  • малоуглеродистые – менее 0,3 %. Сплавы отличаются ковкостью и стойкостью к динамическим нагрузкам;
  • среднеуглеродистые – доля углерода варьируется от 0,3 до 0,7%;
  • высокоуглеродистые содержат более 0,7% углерода. Их отличает более высокая прочность и твердость.

Это деление связано с теми преобразованиями, которые происходят в сплавах. До содержания углерода в 0,8 % сплав сохраняет доэвтектоидную структуру, то есть, имеет ферритно-перлитную структуру. При увеличении доли углерода структура меняется на эвтектоидную и заэвтектоидную, что соответствует перлиту и цементиту. Соотношение фаз во много определяет прочностные характеристики.

Пользователь сталкивается не столько с мало- или высокоуглеродистой сталью, сколько с составом определенной марки. Марка определяется соотношением нескольких критериев, а не только содержанием углерода.

Различают по назначению 3 группы:

  • А – нормируются механические качества. Группа подразделяется на 3 категории и 6 марок. Обозначается марка Ст от 0 до 6. Ст0 – это отбракованная по каким-то показателям сталь, используемая в незначимых конструкциях. Ст6 – в наибольшей степени соответствует понятию качественная сталь;
  • Б – нормируется по своему химическому составу, делится на 2 категории и 6 марок, обозначается БСт от 0 до 6. С увеличением номера повышается прочность и текучесть материала;
  • группа В нормируется и по механическим показателям, и по составу. Она делится на 5 марок, обозначается ВСт.

Применяется дополнительная классификация по содержанию марганца. I – с нормальным содержанием элемента, то есть, 0,25– 0,8%, и II – с повышенным, до 1,2%

Легированные

Легированными называют стали, в которые специально вводят дополнительные ингредиенты для придания составу других качеств. Классификация производится по суммарному объему всех легирующих добавок – не примесей марганца или фосфора.

Различают 3 вида:

  • низколегированные – с суммарным объемом добавок до 2,5%;
  • среднелегированные – содержит от 2,5 до 10% примесей;
  • в высоколегированных доля добавок превышает 10%.

Легирование значительно усложняет структуру твердого раствора, что приводит к возникновению сложнейшей классификации по структурному составу. Маркируются марки по составу: обязательно указывается доля углерода. А затем по уменьшению указывают доли легирующих добавок. Если доля примеси менее 1% вещество не указывается.

В качестве добавок применяют как неметаллы, так и металлы.

  • Марганец – увеличивает прочность и твердость материала, улучшает режущие свойства. Но при этом способствует увеличению зерна, что уменьшается стойкость к ударным нагрузкам.
  • Хром – улучшает стойкость к ударным и статическим нагрузкам, а также повышает жаропрочность. При большой доле хрома материал становится нержавеющим.
  • Никель – увеличивает упругость сплава. При значительном содержании придает стали коррозийную стойкость и жаропрочность.
  • Молибден – повышает твердость сплава, но при этом уменьшает хрупкость.

Наиболее известна из легированных сталей, конечно, нержавеющая. Чаще всего это хромо-никелевая и хромистая сталь с долей хрома до 27%.

Фазовый и структурный состав

Получение стали – процесс непростой и неоднозначный. Особенность его состоит в том, что при плавке сплав проходит через фазовые превращения, которые и обуславливают сочетание прочности и упругости.

Легирование углеродом происходит в 2 этапа. На первой стадии при нагреве до 725 С железо соединяется с углеродом, образуя карбид, то есть, химическое соединение, называемое цементитом. При нормальной температуре сталь включает смесь цементита и феррита. При повышении температуры выше 725 С цементит растворяется в железе, формирую другую фазу – аустенит.

С этой особенностью связана классификация сплава по структурному составу в нормализованном виде:

  • перлитная – в основном это низкоуглеродистые и низколегированные стали;
  • мартенситные – с большим содержанием добавок;
  • аутенитная – высоколегированная.

В отожженном состоянии выделяют такие структурные классы:

  • доэвтектоидный,
  • заэвтектоидный,
  • ледебуритный,
  • ферритный,
  • аустенитный.

В чем смысл подобного деления? Дело в том, что легирующие добавки оказывают разное воздействие на разные структуры стали. Так, растворение в феррите легирующих элементов приводит к увеличению временного сопротивления, за исключением марганца и кремния, которые сплав упрочняют. При легировании аустенита понижается предел текучести при относительно высокой прочности. В результате материал легко и быстро упрочняется при деформации – наклепывании.

Классификация по раскислителю

При плавке металлов частой проблемой является растворенный в них газ – кислород, азот, водород, чтобы удалить его прибегают к раскислению. В зависимости от полноты процесса различают 3 вида:

  • спокойная – металл не содержит закиси железа. В сплаве полностью отсутствуют газы, так что его свойства наиболее стабильны и однородны. Применяется для ответственных конструкций, поскольку технология его получения дорогая;
  • полуспокойная – затвердевает без кипения, но сопровождается выделением газов. Какое-то количество газов остается, однако может быть удалено при прокатке сплава. Как правило, полуспокойная сталь используется как конструкционная;
  • кипящая – содержит растворенные газы. Это сказывается на свойствах: материал склонен к трещинообразованию при сварке, например, но, так как производство кипящей стали требует меньше всего затрат, производится и такой сплав для многих простых конструкций.

Классификация по назначению

Довольно условное разделение сталей по сферам применения стали.

  • Строительные – сплавы обычного качества и низколегированные, рассчитанные на высокие статические и в некоторых случаях динамические нагрузки. Главное требование к ним – хорошая свариваемость. На деле в зависимости от характера строительного объекта, применяется материал самого разного качества.
  • Инструментальные – как правило, высокоуглеродистые и высоколегированные, применяются при изготовлении инструментов. Различают штампованные сплавы, режущие и стали для измерительных инструментов. Режущие отличаются твердостью и теплостойкостью, материал для измерительных приборов – высокой износостойкостью.
  • Конструкционные – с низким содержанием марганца. Это цементируемые, высокопрочные, автоматные, шарико-подшипниковые, износостойкие и так далее, применяемые для изготовления самых разнообразных узлов и конструкций. Столь огромного разнообразия свойств добиваются за счет легирования.
  • Порой выделяют специальные стали – жаропрочные, жаростойкие, кислотоупорные, но на деле они являются разновидностью конструкционных.

Содержание примесей

Сталь может включать полезные примеси, то есть, легирующие элементы, и вредные. По содержанию вредных и различают 4 группы:

  • рядовые – или обыкновенного качества, с долей серы не более 0,06% и фосфора не выше 0,07%;
  • качественные – допускается доля серы не более 0,04% и фосфора не более 0,035%. Процесс их изготовления дороже, но и механические свойства сталей выше;
  • высококачественные – доля серы не превышает 0,025%, а фосфора – 0,025%. Получают сплавы в основном в электропечах, чтобы добиться большой чистоты;
  • особовысококачественные – выплавляются в электропечах специальными методами. Так получают только высоколегированные стали с содержанием серы до 0,015% и фосфора – 0,025%.

Далее рассмотрим технологии и процесс производства стали, его этапы и виды.

Главные различия между сталью и чугуном

  1. Чугун магнитится в любом случае, а сталь в зависимости от того, какие примеси входят в состав.
  2. Предметы из высокоуглеродистого сплава весят больше, несмотря на высокую плотность стали до 7900 кг/куб.м.
  3. Чугунные предметы объемные.
  4. Сталь обрабатывается легко, изделия из нее штампуют, а чугун — тяжело. Он подходит для приготовления литых предметов.
  5. Чугунные предметы, в отличие от изделий из стали не выдерживают ударов.
  6. Чугунные предметы прогреваются медленно, хотя равномерно, остывают за 10 минут.
  7. Чугун нет необходимости закаливать.

Сверление и шлифование являются отличными способами, чтобы узнать тип сплава. Достаточно просверлить небольшое отверстие, если получается тонкая стружка, формируемая в длинный вьюн, который хорошо гнется, то заготовка выполнена из стали.

Чугун не пластичный, при сверлении предметов из него вьюн практически не образуется. Стружку без труда можно превратить порошок. При шлифовке чугунных сплавов искра получается короткой, красного оттенка. Когда обрабатывается сталь, искры получаются желтыми, почти белыми, продолговатой формы.

Характеристика отрасли черной металлургии

Важнейшими видами продукции черной металлургии являются горячекатаный и холоднокатаный прокат, стальные трубы и металлоизделия.

По объему производства основных видов продукции черной металлургии (стали, чугуна, железной руды, стальных труб и т.д.) наша страна занимала первое место в мире. Для развития отрасли страна располагала всеми необходимыми ресурсами.

В качестве сырья использовались железные руды, коксующийся уголь, огнеупорные материалы, металлическое и неметаллическое сырье для ферросплавов.

Сырьевая база черной металлургии включала много компонентов (на одну тонну стали расходовалось около семи тонн сырья).

Само производство черной металлургии включает в себя добычу и первичную обработку сырья (обогащение), металлургический предел, утилизацию отходов. Выделяют три вида металлургических производств:

1. Производства полного цикла, включающие все стадии металлургического процесса, т.е. помимо подготовки сырья к плавке выделяется производство чугуна (доменное), производство стали и прокатное производство.

2. Производство неполного цикла, представленные выплавкой стали или выплавкой чугуна, или прокатом (например, трубопрокатное производство, рельсопрокатное и т.д.).

3. Производство ферросплавов, т.е. сплавов чугуна с легирующими металлами (марганцем, хромом, никелем и т.д.).

Металлургический комплекс играет основную роль в развитии народного хозяйства. Черная металлургия относится к числу базовых отраслей тяжелой промышленности и отличается высокой материалоемкостью и капиталоемкостью производства.

На долю черной и цветной металлургии приходится почти 90% всего объема конструктивных материалов, применяемых в промышленности.

Металлургические грузы составляют около 35% грузооборота железных дорог и расходует отрасль 25% ресурсов топлива и энергии, потребляемых промышленностью России.

Современные крупные металлургические предприятия представляют собой комбинаты, в которых помимо производства не только чугуна, стали, проката имеется предприятия коксохимии, агломерационные фабрики, химические производства, производящие бензол, аммиак и другую химическую продукцию; производство минеральных удобрений, смол, лекарственных препаратов, а также разнообразных строительных материалов – цемента, блочных изделий, стеновых панелей.

В условиях рыночного хозяйства крупные комбинаты черной металлургии создали цеха по производству бытовой техники. Крупные комбинаты черной металлургии имеют свою мощную энергетическую базу и источник водоснабжения.[2]

Виды и классификация нержавейки

Марки (виды) нержавеющей стали подразделяются на несколько категорий, Каждая из них характеризуется определенным химическим составом и внутренней структурой материала. Каждая из этих категорий сталей отличается определенными техническими и эксплуатационными характеристиками, которые и определяют области их использования. В современной промышленности используются коррозионностойкие стали следующих категорий.

Хромистые стали с ферритной внутренней структурой

Такие сплавы, в составе которых содержится достаточно большое количество хрома (около 20%), преимущественно используются на предприятиях тяжелой промышленности и для производства элементов отопительных систем. Отличает их не только исключительная коррозионноустойчивость, но и хорошая способность к намагничиванию. По уровню востребованности эти стали сопоставимы со сплавами с аустенитной структурой, но при этом они стоят значительно дешевле.

Такие сплавы, в составе которых хрома и никеля содержится до 33%, являются наиболее используемыми во всем мире (70%) типами нержавеющих сталей. Отличаются они как исключительной коррозионной устойчивостью, так и высокими прочностными показателями.

Нержавеющие стали с мартенситной и ферритно-мартенситной структурой

Они характеризуются игольчатой углеродной структурой, что и делает их самыми прочными из всех типов нержавеющих сплавов. Кроме того, нержавеющие стали данной категории очень устойчивы к износу и могут эксплуатироваться при высоких температурах. В их составе, что также важно, содержится минимальное количество вредных примесей.

Марки нержавейки с комбинированной структурой

Такие стали, которые могут иметь аустенитно-ферритную или аустенитно-мартенситную структуру, являются продуктом применения инновационных технологий и оптимально сочетают все преимущества сплавов других типов.

Знать структуру определенной марки нержавейки, которая и формирует ее основные характеристики, важно для того, чтобы оптимально подбирать ее для решения требуемых задач.

Посуда из нержавеющей стали

Состояние и прогноз развития рынка черной металлургии по итогам янв. 2010 г

В мировой металлургической отрасли продолжается посткризисное восстановление, особенностью которого является выраженная цикличность изменения цен и спроса. При этом по ряду ценовых и производственных показателей уже достигнуты уровни 2008 г, но сезонный спад в сочетании с несбалансированностью предложения и спроса усиливает нестабильность мирового и региональных рынков.

Состояние мирового рынка

ЖЕЛЕЗО

Руда подорожала более чем вдвое по сравнению с прошлогодними минимумами, а текущие спотовые цены на 80 проц выше контрактных цен для японских потребителей, установленных на 2009–2010 гг.

На этом фоне тройка ведущих экспортеров железорудного сырья /ЖРС/ считает справедливым, как минимум, 40 проц-ное удорожание поставок по контрактам в 2010–2011 гг.

Официально Китай и другие основные потребители ЖРС в ЮВА не готовы к такому росту цен, но некоторые компании согласны принять условия экспортеров, ожидая еще большего удорожания сырья.

Мировое производство DRI /железа прямого восстановления/ в 2009 г снизилось на 5,65 проц до 53,562 млн т, в декабре наблюдался рост на 28,9 проц до 4,902 млн т. Лидерами по итогам года стали Индия /21,035 млн т/, Иран /8,203 млн т/, Венесуэла /5,508 млн т/, Саудовская Аравия /4,623 млн т/ и Мексика /4,203 млн т/. Наибольшее сокращение объемов выпуска отмечено у Бразилии, Аргентины и Канады.

В США компания Steel Dynamics выпустила на предприятии Mesabi в шт.Миннесота первую партию DRI — гранулированного железа /»наггетс»/, которое будет использоваться в качестве сырья на ее метзаводах. В производстве применяется технология ITmk3, разработанная Kobe Steel.

Бразилия в 2009 г обеспечила 36 проц мирового экспорта руды. В декабре отгрузки выросли на 11,7 проц, основная часть пришлась на Китай, Японию и ФРГ. Акционеры одобрили консолидацию двух железорудных филиалов Vale — Mineracao Estrela de Apolo в шт.Минас-Жерайс и Mineracao Vale Corumba в шт.Мату-Гросу-ду-Сул.

В Либерии отряд китайской пров.Хэнань в рамках совместного с пекинской China-Union Investment проекта геологоразведки обнаружил месторождение руды с вероятными запасами 4 млрд т.

На Украине в 2009 г производство ЖРС снизилось на 8,3 проц до 65,827 млн т, при этом выпуск концентрата сократился на 3,4 проц, до 54,853 млн т, руды — на 8,3 проц до 65,827 млн т, подготовленного ЖРС — на 12,9 проц до 55,28 млн т. Экспорт руды увеличился на 27,1 проц до 28,576 млн т.

В Казахстане в 2009 г производство руды выросло на 4,2 проц до 22,298 млн т, окатышей — снизилось на 11,1 проц до 6,182 млн т. ENRC в 4-м квартале 2009 г увеличила выпуск окатышей на 104 проц до 2,3 млн т.

Иран за первые 9 месяцев финансового года /с 21.03.2009/ поднял экспорт руды и концентратов на 63 проц до 6,32 млн т, при этом 5,8 млн т отгружено в КНР.

Китай в 2009 г увеличил импорт руды на 41,6 проц до 627,78 млн т, в декабре — на 22 проц до 62,2 млн т. Импортные поставки составляют 70 проц от общего потребления ЖРС. Запасы руды в китайских портах выросли до 67,42 млн т, в т. ч.

австралийского сырья — 22,23 млн т /33 проц общих запасов/, бразильского — 18,55 млн т /27,5 проц/, индийского — 14,35 млн т /21,3 проц/.

Развитие внутреннего производства окатышей привело к снижению импорта агломерированного сырья на 22 проц за 10 месяцев 2009 г в то время как за 11 месяцев 2009 г поставки иностранного ЖРС выросли на 38 проц. При этом Hebei Gangtie Group в 2009 г увеличила запасы руды почти в 4 раза до 4,4 млрд т.

Индия в ноябре нарастила экспорт руды на 25 проц до 10,66 млн т. Tata Steel и NMDC подписали соглашение о приобретении и совместной разработке железорудного месторождения.

СТАЛЬ

Мировое производство по итогам 2009 г снизилось на 8,27 проц до 1,219715 млрд т. При этом Китай увеличил выпуск на 13,11 проц до 567,842 млн т, Япония — снизила на 26,27 проц до 87,534 млн т, США — сократили на 36,44 проц до 58,142 млн т, Индия — повысила на 2,83 проц до 56,608 млн т, Ю.

Корея — уменьшила на 9,14 проц до 48,598 млн т. В странах ЕС производство упало на 30 проц до 139,1 млн т. Степень загрузки производственных мощностей в мировой стальной отрасли, достигавшая в середине 2008 г более 90 проц, в декабре 2009 г составляла только 71,5 проц, а в ЕС и США не превышала 55–65 проц.

Выпуск нержавеющей стали в 2009 г составил 23,9 млн т.

В ЮАР подразделение компании Evraz Group SA — Highveld Steel & Vanadium в 4-м квартале увеличило выпуск стали на 12 проц до 175 тыс т.

На Украине производство стали в 2009 г сократилось на 17,4 проц до 29,757 млн т. Из 36 фактически находящихся в эксплуатации доменных печей в 2009 г было задействовано 88–90 проц мощностей, из 21 конвертера — 90–95 проц, из 35 мартеновских печей — 45–46 проц, из 15 электропечей — 47 проц.

Металлургическая корпорация «Индустриальный союз Донбасса» продала 50 проц +2 акции «группе российских инвесторов» во главе с владельцем швейцарского трейдера Carbofer и бывшим совладельцем Evraz А. Катуниным.

«Arcelor Mittal Кривой Рог» в 2009 г сократил выпуск стали на 18,9 проц до 5,054 млн т.

Марки и химический состав черной стали

Прокат листовой из углеродистой качественной стали и унлеродистой стали обыкновенного качества (черной стали). Тонколистовой горячекатаный и холоднокатаный прокат из стали углеродистой качественной и обыкновенного качества общего назначения, изготовляемый шириной 500 мм и более и шириной до 3,9 мм включительно производят по ГОСТ 16523-89. Прокат изготовляют из стали марок:

  • 08кп, 08пс, 08, Юкп, Юпс, 10, 15кп, 15пс, 15, 20кп, 20пс, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 — углеродистой качественной;
  • Ст1, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Стбпс, Стбсп — углеродистой обыкновенного качества.

Химический состав стали углеродистой качественной должен соответствовать нормам ГОСТ 1050-88, а стали углеродистой обыкновенного качества — ГОСТ 380-94.

ОБЩИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПО ГОСТ 1050 – 88

Основные параметры и размеры 1.1. Марки и химический состав стали по ковшевой пробе должны соответствовать приведенным в табл. 1. Таблица 1

Марка сталиМассовая доля элементов, %
углеродакремниямарганцахрома, не более
05кпНе более 0,06Не более 0,03Не более 0,400,10
08кп0,05 — 0,12Не более 0,030,25 — 0,500,10
08пс0,05 — 0,110,05 — 0,170,35 — 0,650,10
080,05 — 0,120,17 — 0,370,35 — 0,650,10
10кп0,07 — 0,14Не более 0,070,25 — 0,500,15
10пс0,07 — 0,140,05 — 0,170,35 — 0,650,15
100,07 — 0,140,17 — 0,370,35 — 0,650,15
11кп0,05 — 0,12Не более 0,060,30 — 0,500,15
15кп0,12 — 0,19Не более 0,070,25 — 0,500,25
15пс0,12 — 0,190,05 — 0,170,35 — 0,650,25
150,12 — 0,190,17 — 0,370,35 — 0,650,25
18кп0,12 — 0,20Не более 0,060,30 — 0,500,15
20кп0,17 — 0,24Не более 0,070,25 — 0,500,25
20пс0,17 — 0,240,05 — 0,170,35 — 0,650,25
200,17 — 0,240,17 — 0,370,35 — 0,650,25
250,22 — 0,300,17 — 0,370,50 — 0,800,25
300,27 — 0,350,17 — 0,370,50 — 0,800,25
350,32 — 0,400,17 — 0,370,50 — 0,800,25
400,37 — 0,450,17 — 0,370,50 — 0,800,25
450,42 — 0,500,17 — 0,370,50 — 0,800,25
500,47 — 0,550,17 — 0,370,50 — 0,800,25
550,52 — 0,600,17 — 0,370,50 — 0,800,25
58(55пп)0,55 — 0,630,10 — 0,30Не более 0,200,15
600,57 — 0,650,17 — 0,370,50 — 0,800,25

2.1. Механические свойства проката в нормализованном состоянии должны соответствовать нормам приведенным в табл. 2 Таблица 2

Марка сталиМеханические свойства, не менее
Предел текучести ?т Н/мм2 (кгс/мм2)Временное сопротивление разрыву ?в Н/мм2 (кгс/мм2)Относительное удлинение ?Относительное сужение ?
%
08196(20)320(33)3360
10205(21)330(34)3155
15225(23)370(38)2755
20245(25)410(42)2555
25275(28)450(46)2350
30295(30)490(50)2150
35315(32)530(54)2045
40335(34)570(58)1945
45355(36)600(61)1640
50375(38)630(64)1440
55380(39)650(66)1335
58(55пп)315(32)600(61)1228
60400(41)680(69)1235

По способу производства прокат подразделяют на:

По видам продукции прокат подразделяют на:

По нормируемым характеристикам прокат подразделяют на категории: 1, 2, 3, 4, 5, 6. По минимальному значению временного сопротивления (В) прокат подразделяют на группы прочности: К260В, К270В, ОКЗООВ, К310В, КЗЗОВ, К350В, ОК360В, ОК390В, ОК400В, К490В, где:

  • ОК — обозначение проката из стали обыкновенного качества,
  • К — обозначение проката из стали качественной,
  • 260, 270, 300. 490 — обозначение группы прочности тремя цифрами, соответствующими нижнему пределу временного сопротивления.

По качеству отделки поверхности прокат подразделяют на группы для холоднокатаного:

  • I — особо высокой отделки (делается по требованию потребителя);
  • II — высокой отделки;
  • III — повышенной отделки;
  • III — повышенной отделки;
  • IV — обычной отделки.

По способности к вытяжке холоднокатаный прокат толщиной до 2 мм групп прочности К260В, К270В, К310В, КЗЗОВ, К350В подразделяют:

Горячекатаный прокат изготовляют термически обработанным, холоднокатаный — термически обработанным и дрессированным. По согласованию изготовителя с потребителем холоднокатаный прокат изготовляют без дрессировки. Горячекатаный прокат со станов непрерывной прокатки допускается изготовлять без термической обработки. Горячекатаный прокат изготовляют как с травленой, так и нетравленой поверхностью. Листы изготовляют с обрезной кромкой, а рулонный прокат — с необрезной и обрезной кромкой. Листовой прокат ГОСТы

Источник

Характеристика металлов

Металлы — это группа из более 90 простых веществ из периодической таблицы Менделеева. В природе они редко обнаруживаются в чистом виде, поэтому их чаще всего добывают из руды. Так называют вид полезных ископаемых, которые представляют собой соединение нескольких химических компонентов, вроде минералов и тех же самых металлов. Металлам характерны несколько свойств, по которым их разделяют по группам:

  • твердость — сопротивление к проникновению в материал другого, более твердого тела;
  • прочность — стойкость к разрушению под воздействием внешней нагрузки;
  • упругость — изменение формы материала под воздействием внешних сил и восстановление ее после того, как эти силы перестают на нее воздействовать;
  • пластичность — изменение формы материала под внешним воздействием и сохранение ее после устранения этого воздействия;
  • износостойкость — сохранение хорошего внешнего вида и физических свойств материала после сильного трения;
  • вязкость — способность материала вытягиваться под воздействием внешних сил;
  • усталость — свойство материала выдерживать многократные нагрузки;
  • жароустойчивость — сопротивление окислительным процессам при нагревании до высоких температур.

Недавно ученые создали улучшенный алюминиевый сплав 6063, который уничтожает бактерии. Считается, что из него можно будет изготавливать ручки дверей больниц и других общественных мест.

Свойства

В группу черных металлов входит железо и все его сплавы. Они составляют около 90% всего материала, который используется в экономике. В природе они встречаются редко, поэтому добывают материал путем обработки железной руды. Главным отличием черных металлов является то, что в их составе всегда есть железо. Цветные его не содержат, обычно встречаются еще и в разных цветах. От этого и появилось такое название. Цветные металлы отличаются друг от друга техническими возможностями и составом, а черные все между собой похожи, поскольку в основном состоят из железа.

Свойства чермета появляются только после изменения его состава, перечислим главные достоинства этого материала:

  • легкая свариваемость;
  • высокий показатель твердости;
  • повышенная прочность;
  • низкая себестоимость;
  • устойчивость к механическим повреждениям;
  • достаточный объем для использования в производственных целях.

Благодаря этим качествам черный металл больше используют в строительстве для создания сооружений гражданского и промышленного масштаба. Здания выдерживают высокую нагрузку и имеют долгий срок службы.

Цветные металлы стоят дороже из-за того, что их мало, но сплавы используются для производства приборов и изделий с ограниченными свойствами.

Свойства цветмета:

  • лом этого материала подходит для вторичного использования;
  • он не подвергается коррозии;
  • имеет высокую теплопроводность;
  • легче весит, если сравнивать с черметом;
  • более пластичен и гибок.

Свойства черной стали

В металлургической отрасли применяются марки черной стали с разным процентным содержанием углерода в составе. Чем больше углерода присутствует в сплаве, тем выше его прочность и твердость. Основные характеристики металла:

  • высокая механическая прочность;
  • нормированная ударная вязкость;
  • прокаливаемость;
  • высокая плавильная температура;
  • легкость обработки.
  • Низкоуглеродистые стали недостаточно пластичны, подвержены разрывам, но обладают достаточной твердостью и прочностью. Для повышения физических свойств (противостояния коррозии, прочности) используется высокое легирование, цементация. Низкоуглеродистые сорта легко поддаются резке и сварке.
  • Среднеуглеродистые марки, помимо углерода, содержат в составе марганец. Сплавы подвергаются холодной деформации, отжигу, закалке, нормализации. Металл легко куется.
  • Высокоуглеродистые стали прочны и стойки к износу, но имеют плохую свариваемость и недостаточную пластичность. Сварка и другая термическая обработка осуществляются сложно.

Область применения

Из цветного металла создаются детали для автомобилей, кораблей и самолетов. С их помощью делают металлоконструкции, ювелирные украшения, предметы искусства. Сплавы цветметаллов применяют в промышленности и медицине. С их помощью создают оборудование, гиподермические иглы, инструменты для проведения операции. Иридий берется во время лучевой терапии, а золото с платиной используется в стоматологии.

Черные металлы активно применяют в пищевой отрасли, при создании электротехники и генерировании энергии. В строительстве домов, промышленных сооружений и автомобилей они используются чаще цветмета. Некоторые сплавы специально создают для суровых эксплуатационных условий, добавляя примеси, которые сделают материал устойчивей, надежней и пр.

Сферы применения черных металлов

Доступность и свойства материала стали основной причиной его спроса на рынке. Сегодня чермет обширно используется в следующих отраслях:

  • автомобилестроение;
  • пищевая промышленность;
  • электротехника и теплоэнергетика;
  • промышленное и гражданское строительство;
  • производство изделий различного типа и прочие.

При этом ряд сплавов, отличающихся уникальными свойствами, может использоваться в строгих эксплуатационных условиях. Это относится к производству при резких перепадах температуры, в условиях агрессивной среды и так далее.

Черная сталь — классификации, характеристика, применение

В машиностроении применяют черную сталь. Это железоуглеродистый сплав обыкновенного качества. Материал отвечает всем техническим требованиям действующего ГОСТ 380-94 (здесь же указаны марки). Это важнейший конструкционный материал, применяемый в технике и промышленном производстве. Сплав обладает высокими эксплуатационными характеристиками. Благодаря легкой добыче и относительно несложной выплавке черной стали получают недорогой материал, широко применяемый в промышленности и машиностроении.

Классификации и основная сфера применения

Различают два основных вида черной стали по способу получения проката (при этом регламентируемые характеристики разделяются на 6 основных категорий, обозначаются цифровой комбинацией):

Горячекатаная. В эту группу входят:
  • сортовая,
  • фасонная,
  • толстолистовая,
  • тонколистовая,
  • широкополосная сталь (часто называют универсальной)
Холоднокатаная. В этой группу входит:

Сортовой металлопрокат — это изделия специального назначения. Получают из низкоуглеродистой стали (содержание углерода не более 0,25%). Среди многообразия в черной металлургии различают следующие изделия: арматуру, рельсы, балки, катанки, круг, полосу, пруток и прочие. Наибольшим спросом данные изделия пользуются в монолитно-каркасном строительстве. Например, балки применяются при обустройстве перекрытий зданий. По форме данные изделия представляют собой двутавр.

Катанка — это металлический прокат из стали обычного качества. Получают из низкоуглеродистой стали, в которую вводят от 0,25-1,5% марганца и алюминия. Это необходимо для получения свойств вязкости. Получают проволоку разного диаметра в бухтах свободной мотки. Исходники могут подвергаться реке, штамповке, ковке. Особым спросом пользуется гладкая или периодического профиля арматура в производстве железобетонных изделий.

Фасонный прокат — уголки, швеллера, двутавры и другие. Эти элементы применяют в основном в строительной сфере, например, в строительстве быстровозводимых домов. Швеллер — стержневое приспособление, используемое при строительстве несущих конструкций в зданиях различного назначения.

Листовой прокат — холоднокатаные, оцинкованные, стальные, горячекатаные листы. Получают из низкоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,1%. Это позволяет обеспечить свойства повышения способности к горячему деформированию или холодному волочению. Наибольшее применение данные изделия черной металлургии применяют в машиностроении (например, корпусы автомобилей) и строительстве. Полоса часто применяется для изготовления металлоконструкций и режущих инструментов.

Холоднокатаный прокат различают по способности к вытяжке: может быть глубоким или нормальным. Классифицируют прокат на два вида: с термической обработкой или дрессированный. По исходным условиям технического проекта может быть изготовлен недрессированный прокат холодной деформации.

Готовый продукт может иметь следующие формы:

  1. Листы. Изготавливают с обрабатываемой кромкой — обрезка;
  2. Рулоны с последовательно намотанными слоями. Кромка может быть обрезана по требованиям технического проекта или выпускается необрезной.

Прокат классифицируется по группам прочности. Всего 10 видов. Укажем их: К260В, К270В, ОКЗООВ, К310В, КЗЗОВ, К350В, ОК360В, ОК390В, ОК400В, К490В, где буквенно-цифровая комбинация расшифровывается как:

  1. ОК — обыкновенного качества;
  2. К — качественный;
  3. Цифровое значение — группа прочности записывается 3-мя цифрами (входят в основное обозначение). Обозначают нижний предел временного сопротивления.

Основные характеристики и свойства черной стали

Основную долю черной металлургии занимает углеродистая сталь. С увеличением содержания углерода повышаются и механические свойства — возрастает твердость и прочность сплава. Материал данного вида обладает нормированной ударной вязкостью, гарантированной прокаливаемостью, удельной электропроводностью (более 9 См*м/мм2). Черные металлы имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления, а также твердость (меняется в соответствии с содержанием углерода) и легкость в обработке, кроме трудносвариваемой стали, для которой требуется разогрев исходника до 200-300 градусов.

Сталь с содержанием углерода от 0,1-0,25% или низкоуглеродистые сплавы имеют низкую пластичность, но при этом достаточно прочная и твердая, но способна подвергаться к разрыву. Прочность поверхности повышают путем цементации. При низком легировании получают высокую вязкость и пластичность. Черная сталь с содержанием углерода до 0,25% обладает свойством легкой свариваемости. Для повышения коррозионной и атмосферной стойкости обязательно подвергают сталь высокому легированию. Данная категория — быстрорежущие стали и их сплавы.

Среднеуглеродистые стали содержат 0,30-0,55 % углерода и 0,60-1,65 % марганца. Это спокойные сплавы, которые могут подвергаться обработке, часто — ковке. Группа этих сталей подходит для получения изделия путем холодной деформации. Для получения требуемых эксплуатационных показателей проводят ряд операций: отжиг, нормализацию, закалку с отпуском.

Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,55-1,0% углерода. Это дорогостоящий материал, который обладает малой пластичной и плохой свариваемостью, сложно подвергаются термической обработке. Его отличает высокая износоустойчивость, прочность. Не обладают свойством диффузии.

ООО Промэкс оказывает полный комплекс услуг по металлообработке. Черная сталь применяется на различных участках производства:

Месторождения черных металлов на планете

Железо по масштабам добычи стоит на первом месте среди всех металлов. Его массовое содержание в природе, в том числе и в земной коре, исчисляется биллионами. При этом, по данным специалистов, человек на сегодняшний день разведал только сто миллиардов тонн.

Если говорить о мировых месторождениях черных металлов, в первую очередь железа, то следует заметить, что они есть на всех континентах, во всех частях света, кроме точек крайнего Севера. При этом распределение по странам примерно следующее (в порядке убывания):

  • Россия (около сорока процентов всех мировых запасов);
  • Бразилия;
  • Австралия;
  • Канада;
  • США;
  • Китай;
  • Индия;
  • Швеция.

Месторождения в России

В России черные металлы содержатся практически во всех масштабных федеральных округах.

  1. Центральный федеральный округ (Курская магнитная аномалия) — свыше 59%.
  2. Уральский федеральный округ — 14%.
  3. Сибирский округ — 13%.
  4. Дальневосточный — 8%.
  5. Северо-Западный федеральный округ — 4%.
  6. Приволжский — 0,5%.

В каждом из перечисленных округов находится предприятие, на котором осуществляется металлургия черных металлов. Россия занимает явное лидирующее положение в мире по данному показателю, и, судя по запасам, так будет продолжаться еще очень продолжительное время.

Роль черной металлургии в промышленности

Как уже говорилось, продукция черной металлургии является основой для тяжелой промышленности.

Предприятия черной металлургии основную массу готовой продукции выпускают в виде литого и передельного чугуна, мартеновской и конвертерной стали, а также готового проката, стальных и чугунных труб.

Изготовление ферросплавов также входит в отрасль черной металлургии и важно для дальнейшего использования в составе легированных сталей.

Передельный чугун в дальнейшем подвергается плавке и обезуглероживанию для получения сталей с различным содержанием углерода.

Большая часть стали производится в виде слитков, которые, в дальнейшем, подвергают ковке и прокатке для получения профиля различного сечения:

  • заготовки;
  • листовой прокат;
  • сортовой прокат;
  • бесшовные трубы;
  • специальные виды.

Стальной профиль сортового проката используют непосредственно в конструкциях (мосты, перекрытия зданий, железнодорожные рельсы). Наиболее распространен сортовой прокат для непосредственного использования:

  • тавр;
  • двутавр;
  • швеллер;
  • угол.

Все перечисленные наименования сортового проката выпускаются в широком диапазоне стандартизированных размеров.

Классические стальные трубы сварной конструкции получают из листового проката.

К специальным видам проката относят такие сложные элементы, как:

  • оси и колеса железнодорожной техники;
  • зубчатые колеса различного назначения.

Фасонное литье чугуна применяется для станин машин самого различного назначения (метало- и деревообрабатывающие станки).

Передельные предприятия занимаются переработкой передельного чугуна, металлического лома, отходов металлургического производства. В настоящее время более половины продукции металлургического процесса составляет передельный металл, полученный переплавкой и очисткой металлического лома.

Делаем железо из руды, чугун из железа, сталь из чугуна

Этими сложными вещами занята черная металлургия.

Она (вернее люди, в ней работающие) добывает руду, обогащает ее, затем выплавляют в доменных печах. Получившийся в процессе плавки чугун в сталеплавильных печах превращают в стали.

А дальше сталь отправляют в прокат на прокатные станы. Они разные, и форм проката много. Из проката получают листы стали, швеллеры, рельсы, уголки.

Черная нержавеющая сталь

Распространенный в мире металлургии термин «черная нержавеющая сталь» означает не что иное, как углеродистый сплав обыкновенного качества. Чаще всего такой материал используют в строительстве либо машиностроении.

Данная категория некорродирующего металла имеет свою маркировку, включающую 3 обозначения:

  1. Буквы Ст – сталь.
  2. Цифры – условная нумерация марки в соответствии с химическим составом.
  3. Буквы (пс, кп, сп) – степень раскисления (полуспокойная, кипящая и спокойная соответственно).

Марочная черная нержавеющая сталь поставляется в таких видах проката:

При том тонкие листы изготавливают только путем холодной прокатки.

Технология получения продукции

Продукцию получают на металлургических комбинатах из двух источников: руды (первичное производство) и металлического лома (метод вторичной переработки).

Первичное производство

Исходник для получения черных металлов – железная руда.

С месторождения ее отправляют на металлургические комбинаты, где подвергают многоступенчатой обработке:

  1. Сырьем загружают доменную печь. Добавляют кокс, известняк.
  2. Смесь переплавляют.
  3. Железо поглощает углерод. Затвердев, становится очень твердым, но хрупким. Это чугун.
  4. Часть чугуна отправляют на механическую обработку и изготовление изделий.
  5. Основная масса направляется в сталеплавильную печь.
  6. Здесь излишек углерода выжигается. Получается сталь.

Из расплава формируют чушки, прокат, болванки, другие виды заготовок для промышленности.


Чугун, отлитый в виде чушек

Второй способ – кислородно-конвертерный. Процесс проходит в конвертере – стальной печи, выложенной изнутри огнеупорным кирпичом. Здесь на избыточный углерод, другие примеси чугуна воздействуют кислородом. То есть продувают его сквозь массив чугунного расплава под давлением.

Процессы идут при температурах, исчисляемых тысячами градусов по Цельсию. Они плохо совместимы с экологией, поскольку загрязняют атмосферу, воду, почву.

Вторичная переработка

В широком понимании черный металлолом – это некондиционные, утратившие первоначальные свойства изделия из чугуна или стали.

Ассортимент широк:

  • изношенное промышленное оборудование;
  • металлические конструкции;
  • отходы производства (включая стружку);
  • бытовые приборы;
  • обезвреженные боеприпасы;
  • другие виды лома.

Лом черного металла – востребованное сырье. В пункты приема берут все – от стружки до крупных конструкций.

Такое разнообразие обусловило необходимость классификации чермета по ГОСТу. Виды лома описаны ГОСТом РФ №2787-75, №278-86 (ознакомиться с ГОСТ 2787-75).

Цена черных металлов обычных кондиций, по сравнению с цветметом, невелика – 8-20 руб. за кг. Стоимость изделий смешанного состава, например, хромистой стали вчетверо – впятеро больше.

Учитывая массивность изделий (чугунные радиаторы отопления, ванны, ограды), заработать можно и на простом ломе. Заодно очистить пространство от хлама.

Вторичная переработка лома выгодна и производителям. Процесс впятеро дешевле получения продукта из руды. Кратно уменьшаются выбросы, а значит и штрафы за загрязнение окружающей среды.

Особенности приемки вторсырья

Вторичные отходы черных и цветных металлов по степени опасности для человека и экологии стандартно разделены на V классов. Для легальной работы с ними пункты приема должны иметь спецоборудование, обученный персонал, в обязательном порядке – лицензию. При сдаче металлолома засор, его процентная величина определяется:

Металлолом сорный, если в нем есть пластик, резина, ветошь, дерево, другие неметаллические фрагменты. Засор – это также лед, вода и снег, масло, ржавчина, песок, земля и глина. Нечистым считается лом стали с чугунным скрапом, чермет с элементами цветного металла.

Как принимают металл на лом

Оценка характеристик металлолома спектрометром:

1) визуально определяют тип вторсырья, для оценки и выявления цветных металлов используют спектрометр;

2) качество, степень засоренности, количество примесей оценивается визуально;

3) после досмотра вторсырье взвешивают, причем берут чистый вес нетто, без сора и примесей, вычитают массу тары, посторонних веществ.

Далее происходит расчет, исходя из качества сырья, чистого веса и стоимости за кг.

Обратите внимание, что нормативы сорности различных видов лома изложены в ГОСТ 2787-75. Процент засоренности цветных металлов определяют согласно ГОСТам 1639-2009, Р 54564-2011.

Обработка

На перерабатывающем предприятии добытые руды, содержащие черные металлы, подвергаются тщательной обработке. Все эти процессы отражены в представленной ниже таблице.

Технологический процессСуть процессаРезультат
1. Обогащение рудыОтделение части руды, содержащей металл, от пустой породы. Может происходить одним из трех способов:
  • магнитный (базируется на ферромагнитности железа);
  • гравитационный (база — разные плотности пустой и богатой породы);
  • флотационный (основан на применении воды с пенообразователем).
Получают чистый, богатый черным металлом субстрат, который отправляется на дальнейшую обработку.
2. АгломерацияПроцесс спекания руды. Проводится с целью получения чистого вещества, без примесей газов и пыли и так далее.Получают три типа обработанной руды:
  • аглоруда (испеченная высокими температурами без доступа воздуха);
  • сепарированная (очищенная сепарацией);
  • окатышная (масса, содержащая флюсы железа).
3. Доменный процессКоксование руды в доменной печи при использовании в качестве топлива и восстановителя железа из его оксидов угля.Получают чистое железо, при необходимости уже сплавленное с углеродом, с образованием стали.

Вот таким образом происходит получение железа и его сплавов. При этом максимум материальных затрат уходит на подготовку и использование кокса (угля). Именно он является для железа восстановителем, топливом, источником тепла, поставщиком углерода. Поэтому в описанном процессе используется довольно большое его количество, отсюда и высокие денежные расходы.

Как сварить нержавейку с черным металлом?

Приварить нержавейку к черному металлу можно путем использования:

  1. Электродов из высоколегированной стали, чтобы заполнить шов. Допускается применять стержни с никелевым покрытием.
  2. Легированных электродов для наплавки кромок из черной стали. После этого шов создается с помощью плакированной стали, которая заполняет шов.

Перед свариванием нужно:

  1. Подготовить расходники, изготовленные на никелевой основе.
  2. Прокалить электроды. Оптимальная температура до 210 градусов в течение 1 часа.
  3. Подключить постоянный ток.
  4. Зачистить металлические поверхности от грязи, налета, палы, ржавчины.

Рекомендации:

  1. Если применяется газовая сварка, нельзя выполнять быстрое охлаждение готового шва. Деталь должна остывать самостоятельно.
  2. Рекомендуется наносить флюс на рабочую зону, чтобы сделать более качественное соединение.
  3. При использовании вольфрамового стержня, не забывать затачивать его наконечник.
  4. Сварка в среде защитного газа является предпочтительной, поскольку готовый шов будет более прочным.
  5. При сваривании нужно захватывать больше черного металла. Это позволит создать более прочный шов на молекулярном уровне.
  6. Движения должны быть аккуратными, неторопливыми.

Что такое черный металлолом, и каким он бывает

Металлоломом принято называть любой металлический мусор вне зависимости от его назначения.

Это собирательное название объединяет внутри себя:

  • старые, ненужные или сломанные изделия и их фрагменты;
  • отходы металлопроизводства (например, стружка).

В общем, любые металлические предметы, которые более не могут служить человеку по прямому назначению, — это металлолом.

Черный металлолом – это металлические отходы, состоящие из железа и его сплавов, иногда с добавлением хрома, марганца и других элементов.

Такой металл ценится невысоко по сравнению с отходами цветных металлов. Но все же чермет – не мусор, а ценное сырье, которое необходимо для производства новых изделий.

Классификация происходит по таким критериям:

  1. углерода.
  2. Присутствие в составе легирующих элементов, улучшающих вид и свойства изделий. В свою очередь легированный лом делится на 67 групп.
  3. Качество. В зависимости от качественных показателей отходов выделяется 28 групп.

Подробнее о классификации чермета по ГОСТ читайте здесь.

Около 90% всех металлических изделий, производимых человеком, это железо и его сплавы. углерода в металле позволяет понять, что перед нами – сталь или чугун.

Каждый из этих сплавов имеет свои особенности и применяется для изготовления различных изделий. Остановимся на них подробнее.

Важность вторичной переработки

Утилизация лома и отходов чермета – важный аспект в экономии природных ресурсов и сохранении экологии.

Используя черный металл повторно, мы:

  • сохраняем запасы железной руды;
  • экономим энергоресурсы;
  • снижаем количество отходов.

Как известно, любые природные богатства имеют свойства истощаться при постоянной их добыче человеком, и железорудные жилы – не исключение.

Бережное отношение к ресурсам, максимальное использование вторсырья поможет человечеству не столкнуться с их нехваткой.

Переработка черного металла – процесс многоступенчатый и интересный, поэтому мы посвятили ему отдельную публикацию.

Сталелитейное производство без использования вторсырья требует:

  • огромных объемов железной руды;
  • потребления массы энергетических ресурсов;
  • много времени (добыча и переработка руды – процесс небыстрый).

Итог – производство обходилось бы слишком дорого предприятию, что влияло бы на цену конечных продуктов.

Использование вторичного чермета позволяет сэкономить энергию, ценные природные ископаемые и, как результат, удешевить себестоимость произведенных товаров.

Другая сторона вопроса – когда предприятия не закупают лом как сырье, а напротив — вынуждены от него избавляться.

У этого процесса есть свои нюансы, в том числе с законной точки зрения. О том, как предприятию утилизировать списанный лом, рассказывается в статье Оприходование металлолома.

Интерес для населения

Многие люди хоть раз в своей жизни сдавали металлолом. Кто-то это делал от случая к случаю, когда дома или на даче скапливался металлический мусор, а некоторые сделали сдачу чермета основным источником заработка.

Тем, кто подходит к копу и поиску металла серьезно и обстоятельно, сдача лома приносит ощутимый доход.

Теме сдачи лома посвящена статья Пункты приема чермета — как и куда сдавать лом черных металлов по выгодной цене.

Народ приобретает металлодетекторы и отправляется на поиски чермета. Добыча может быть самой разнообразной – от мелочи (болтов, гаек и пружин) до габаритных и очень удачных находок (военной техники, деталей автотранспорта и промышленного оборудования).

Сориентироваться по цене сдаваемого лома вам поможет статья Цены на лом черного металла за 1кг, стоимость приема тонны чермета для больших объемов.

Таким способом можно найти и более ценные металлы – цветные, в том числе и драгоценные. Тогда доход искателя возрастает в разы.

Виды лома и отходов черных металлов

Основанием для деления лома чермета по видам служат его качественные характеристики. В частности, для приема, транспортировки и дальнейшей переработки вторсырья имеют значения его габариты и внешний вид: листовой или кусковой металл, трубы, обрезь, стружка, пакетированный металл и т.п.

Всего по ГОСТу выделяют 28 видов лома чермета, которые распределяются следующим образом:

  • 1-16 — относятся к лому чугуна;
  • 17-24 — относятся к лому стали;
  • 25-28 — не принадлежат ни к одному из этих классов.

Индекс каждой разновидности лома дает информацию об основном материале лома (сталь или чугун), о том, в каком виде принимается и при соблюдении каких условиях пригоден для дальнейшей переработки.

Наиболее востребованным являются категории:

  • 3А — габаритный стальной лом;
  • 5А — негабаритный стальной лом, включая балки, швеллеры, трубы большого диаметра, которые сдаются без предварительной разки и сплющивания;
  • 11А — лом стали высокого качества в виде труб, листов или полос;
  • 12А — достаточно тонкий лом, пригодный для пакетирования (до 40 кг в одном пакете).

Каждый вид согласно классификации, изложенной в ГОСТе, допускает (или, наоборот, не допускает) наличия определенного процента безвредных примесей, окалины, следов коррозии, кислоты и т.п. Стандартом также предусмотрены и способы его фасовки, поскольку от них зависит безопасная его транспортировка к металлургическому предприятию. Это могут быть:

  • куски (габариты которых строго оговорены в стандарте);
  • брикеты;
  • пакеты.

В зависимости от качества и габаритов одна и та же металлическая деталь может относиться к разным категориям. Так, например, трубы можно отнести к категориям 3А, 5А, 11А, 12А в зависимости от размера их сечения и толщины стенок. В зависимости от параметров к разным категориям (3А, 5А) относится арматура или балки. Вместе с тем некоторые детали на лом можно отнести только к определенной категории. Так рама автомобиля или спецтехники подходит под определение вида 5А, а кузов легковой машины — под 12А.

Многие агрегаты (например, электродвигатели) содержат в себе черные и цветные металлы. Поэтому определить весь агрегат к какой-то одной категории лома невозможно: требуется его разборка с последующей сортировкой деталей из металлов разных видов.

Экологический аспект

  • Ржавеющий металл, десятилетиями лежащий в земле, приносит вред, загрязняя почву и воду.
  • Из этого следует, что люди, добывающие лом путем копа с металлоискателем, приносят природе одну лишь пользу.
  • Именно поэтому не стоит видеть в добыче и сдаче металлолома недостойное занятие, ведь в первую очередь это сбережение природных ресурсов, к тому же с возможностью получить доход.

Бизнес на металлоломе

Бизнес на отходах в тренде, и на это масса причин: начиная от доступности сырья и поддержки властей, заканчивая благими намерениями по отношению к природе.

Как вариант, можно открыть бизнес по приему, реализации или переработке черных металлов.

Начать дело можно практически с нуля, организовав прием лома чермета у населения и предприятий. Для расширения бизнеса можно приобрести оборудование для резки, прессования и брикетирования сырья, что позволит реализовать его дороже.

Конечно, для такой деятельности нужна соответствующая лицензия, а также некоторые требования и разрешения.

Переработка

Из-за повышения оборотов производства и потребительского спроса все больше организаций занимается переработкой лома. Если не следить за отходами, то в скором времени экология и люди пострадают, поскольку некоторые материалы опасны для здоровья, окружающей среды.

Переработка доступна для черных и цветных металлов. Самое ценное для этого процесса сырье содержится в аккумуляторах, батареях и бытовой технике. Процесс переработки сырья подразумевает несколько этапов:

  1. Прием металлолома, взвешивание и оплата.
  2. Сортировка в специальном пункте по профилю и разновидности. Это самый трудоемкий этап, на который уходит много времени.
  3. Деление материала на мелкие фрагменты для удобной транспортировки и дальнейшей переработки.
  4. Очистка от примесей вручную или с использованием специальных приборов.
  5. Переплавка материала для его повторного использования.

Крупным предприятиям сдача металла позволяет сократить расходы. Именно такие организации в основном и влияют на экологическую обстановку, поскольку потребители не производят отходы в таких масштабах.

Цветные и черные металлы используются почти во всех отраслях жизни человека. Умение отличать их друг от друга позволит заранее принять во внимание слабые и сильные стороны материала, а также заранее спланировать их переработку и повторное использование.

Источники

  • https://FB.ru/article/164704/chernyie-metallyi-mestorojdeniya-hranenie-metallurgiya-chernyih-metallov
  • https://masakarton.com/chernye-metally-spisok/
  • https://GeologiaZemli.ru/vse-othody/ocinkovka-eto-chernyj-ili-cvetnoj-metall.html
  • https://sakhkor.ru/materialy/chugun-kakoj-metall-chernyj-ili-cvetnoj.html
  • https://NiceSpb.ru/materialy/chugun-eto-chernyj-metall-2.html
  • https://www.vsgipn.ru/otlichiya/chyornye-metally-opisanie-mestorozhdeniya-klassifikatsiya-i-gde-primenyayutsya-metallom.html
  • https://TheMineral.ru/metally/chernye
  • https://jgems.ru/metally/chernye
  • https://InstrumentBaza.ru/materialy/mehanicheskie-svojstva-chernyh-metallov-stalej.html

Белые чугуны служат для дальнейшей переплавки в сталь и получения ковкого чугуна. Но белые чугуны, закаливаемые при отливке, обладают высокой твердостью, износостойкостью, теплостойкостью и сопротивлением коррозии.

К серым чугунам относятся серый литейный, ковкий, высокопрочный, модифицированный чугуны. Кроме того, выплавляются специальные антифрикционные чугуны.

Принято маркировать чугуны буквами, соответствующими их названию: СЧ — серый чугун (литейный); КЧ — ковкий чугун; ВЧ — высокопрочный чугун; АЧ — антифрикционный чугун; МСЧ — модифицированный серый чугун. После букв ставятся цифры, указывающие механические свойства чугуна (например, у чугуна ВЧ 50-2 первая цифра соответствует пределу прочности при растяжении (50 МПа), а вторая цифра показывает относительное удлинение).

Серый чугун (литейный) имеет самое широкое применение при изготовлении литья, так как хорошо отливает – ся и легко обрабатывается. Но прочность его невысока, он хрупок, не переносит ударных нагрузок.

Ковкий чугун по свойствам стоит ближе к сталям, лучше, чем серый чугун, выдерживает ударные нагрузки, более прочен.

Высокопрочный чугун отличается высокой износостойкостью и прочностью за счет добавки магния и редкоземельных элементов, таких, как церий, лантан и др., обрабатывается удовлетворительно, но плохо сваривается.

Модифицированный чугун представляет собой серый чугун, прочность которого увеличена специальными добавками (присадками) для использования в ответственных деталях, работающих при большой нагрузке.

Антифрикционный чугун обладает низкими трущимися свойствами, поэтому используется в опорных узлах машин.

Стали. Вырабатываются стали переплавкой чугуна в мартеновских печах, электропечах и конвертерах за счет удаления из него части углерода. Кроме того, используется и бессемеровский способ получения стали. Наиболее качественные и чистые (без вредных примесей) стали выплавляют в электропечах.

Мартеновская сталь — качественная сталь, содержит незначительное количество вредных примесей (серы и фосфора). Конвертерная сталь приближается по качеству к мартеновской. Бессемеровская сталь более загрязнена включениями, чем мартеновская, склонна к старению, но более прочна.

Используемые в машиностроении стали подразделяются на углеродистые стали обыкновенного качества, углеродистые качественные конструкционные стали, легированные конструкционные стали, стальное литье, подшипниковые стали.

Углеродистые стали обыкновенного качества могут быть низко- и среднеуглеродистые (содержат до 0,7% углерода). Они маркируются буквами Ст и цифрой, показывающей содержание углерода (например, СтЗ). Используются для деталей, не подвергающихся термической обработке. Хорошо деформируются, режутся, свариваются, но выдерживают небольшие нагрузки. Они являются самыми дешевыми сталями.

Углеродистые качественные конструкционные стали преимущественно применяются при средних нагрузках и используются в основном с последующей термообработкой. Маркируются двумя цифрами, показывающими содержание углерода в сотых долях процента (например, сталь 45). Находят применение в машиностроении низко- и среднеуглеродистые качественные конструкционные стали: из первых изготавливают детали, требующие высокой поверхностной твердости при слабой сердцевине, работающие на износ; из вторых изготавливают детали сравнительно небольшого сечения, средней прочности, несложной конфигурации.

Легированные конструкционные стали применяются в деталях, к которым предъявляются высокие прочностные требования или такие специальные требования, как термопрочность, коррозионная стойкость и другие. Легированные стали, как правило, подвергаются термообработке. Маркируются легированные стали двумя цифрами, показывающими содержание углерода в сотых долях процента, и буквами, отражающими наименование легирующих добавок (X — хром, Н — никель, В — вольфрам, С — кремний, Г — марганец, М — молибден, Ф — ванадий, Т — титан, А — азот; например, сталь 18 ХГТ), которые повышают механические свойства сталей. Для придания пружинных свойств в сталь можно добавлять марганец Г (около 1%) или кремний (С). Добавки хрома (X) повышают прочность, износостойкость и антикоррозион- ность деталей небольших размеров. Добавки хрома и молибдена (М) требуются для деталей, работающих при высоких температурах, а также для деталей, обработка которых на металлорежущих станках производится после термообработки. Хром и никель (Н) повышают прочность, износостойкость и вязкость деталей. Эти стали используются для ответственных деталей любого размера. Добавками хрома, кремния, марганца достигаются улучшение механических свойств стали и простота ее обработки на станках.

Для металлоконструкций, работающих при низких температурах, применяются низколегированные стали с присадками марганца, кремния, хрома и никеля.

Стальное литье имеет несколько худшие механические свойства, чем кованые детали той же формы, труднее обрабатывается на металлорежущих станках. Маркируется стальное литье двумя цифрами, отражающими содержание углерода в сотых долях процента, и буквой JI.

Комплект таких профилей и носит название сортамента. Помимо этого, для стопорения крепежных деталей широко используется низкоуглеродистая стальная проволока диаметров 0,8; 1,2 и 1,6 мм.

Весь сортамент снабжается паспортом с указанием марки стали. Кроме того, принято торцы прутков из углеродистой стали обыкновенного качества маркировать краской.

Для определения марки стали в условиях мастерских применяется проверка стали «на искру». Образец проверяемого металла помещается под наждачный круг (на заточном станке) и по форме и цвету искр устанавливается марка стали, ее углеродный состав, наличие легирующих добавок.

К черным металлам относятся железоуглеродистые сплавы чугун и сталь. Исходными материалами для получения чугуна являются железные руды, топливо и флюсы.

Для расплавления железной руды в доменных печах в качестве топлива применяется главным образом каменноугольный кокс. Кроме железной руды и топлива, доменную печь загружают определенным количеством флюсов, т. е. веществ, способствующих понижению температуры плавления пустых пород и образованию жидкотекучего шлака. В качестве флюсов применяют обычно известняк. В результате расплавления железных руд в доменной печи получается чугун.

Чугуны

Современная доменная печь производит в среднем 1800— 2000 т чугуна в сутки. Чугун, полученный в доменной печи, представляет собой сплав железа с углеродом, кремнием, марганцем, фосфором и серой. Содержание углерода в чугуне может быть от 2 до 6,67%. Углерод может находиться в чугуне в химически не связанном состоянии с железом, т. е. в виде свободного графита, располагающегося по всей массе чугуна блестящими черными чешуйками, либо в виде химического соединения с железом, называемого цементитом. Сера придает чугуну красноломкость (хрупкость металла в нагретом состоянии) и ухудшает литейные качества, фосфор придает ему хладноломкость (хрупкость металла в холодном состоянии).

Выплавляемые в доменных печах чугуны по назначению разделяются на литейные (серые) и передельные (белые). В литейном чугуне большая часть углерода химически не связана с железом и находится в свободном состоянии в виде графита. В изломе литейный чугун имеет серую поверхность. Он менее хрупок, чем передельный чугун, и хорошо поддается обработке режущими инструментами.

В расплавленном состоянии литейный чугун обладает высокой жидкотекучестью, хорошо заполняет литейные формы; благодаря своим высоким литейным качествам этот чугун широко применяется для производства различных чугунных отливок, например станин, шестерен, канализационных труб, цилиндров, блоков цилиндров и т. п. Содержание кремния в литейных чугунах значительно выше, чем в передельных, и составляет 1,25—4,25% (в передельных 0,20—1,50%).

В передельном чугуне углерод находится в химически связанном состоянии с железом, т. е. в виде цементита. Этот чугун имеет серебристый цвет в изломе, обладает высокой твердостью, хрупкостью и трудно поддается обработке режущим инструментом. Кроме того, он имеет плохие литейные свойства. Используется белый чугун главным образом для переделки в сталь, а также для изготовления отливок, которые затем отжигают.

Маркировка литейных чугунов. Основой системы маркировки отливок из литейного чугуна являются показатели механических свойств, полученные при испытании образцов.

Литейный чугун обозначается буквами СЧ (серый чугун), после которых указываются предел прочности при растяжении и предел прочности при изгибе в килограммах на квадратный миллиметр. Например, серый чугун с пределом прочности при растяжении 21 кГ/мм2 и пределом прочности при изгибе 40 кГ/мм2 имеет марку СЧ 21—40.

ГОСТ 1412—70 устанавливает марки на отливки из серого чугуна.

Ковкий чугун получают термической обработкой путем отжига изделий, отлитых из белого чугуна. В результате термической обработки структура белого чугуна изменяется. Ковкий чугун по механическим свойствам занимает промежуточное положение между серым чугуном и сталыо. Название ковкий является условным, и ковке чугун не подвергается. Ковкий чугун хорошо обрабатывается и обладает большей вязкостью, чем серый чугун.

Обозначение марки состоит из букв КЧ и стоящих после них чисел, указывающих предел прочности при растяжении в килограммах на квадратный миллиметр и относительное удлинение в процентах. Например, в марке КЧ 35—10 число 35 обозначает предел прочности при растяжении в килограммах на квадратный миллиметр, а число 10 — относительное удлинение в процентах. В автомобилестроении широко применяется ковкий чугун КЧ 35—10. Чугун этой марки обладает высокой прочностью. Из ковкого чугуна изготовляют картер заднего моста, коробку дифференциала, картер рулевого механизма, ступицы передних и задних колес, кронштейны педалей сцепления и тормоза, кронштейн передней рессоры и др.

Кроме серых и ковких чугунов, в автомобилестроении применяют легированные чугуны, например хромоникелевые и титано-медистые для изготовления блоков цилиндров, поршневых колец, гильз цилиндров, головок цилиндров и других деталей. Детали из легированных чугунов обладают высокими износостойкостью и сопротивляемостью коррозии. Чугуны с присадками никеля и титана хорошо обрабатываются резанием.

Для изготовления ряда ответственных деталей автомобилей применяют также чугун, модифицированный магнием или титаном. Модифицированные чугуны обладают высокими прочностью, плотностью и сопротивляемостью коррозии. Такие чугуны называются высокопрочными.

Стали

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом и другими элементами. Содержание углерода в стали может быть не более 2%.

Сталь отличается от чугуна химическим составом и механическими свойствами. Сталь можно ковать, прокатывать, штамповать, сваривать и паять, из нее можно волочить проволоку, получать различные отливки. Она легко обрабатывается режущим инструментом. Сталь обладает высокой прочностью, вязкостью и пластичностью и поддается термической и химико-термической обработке. Сталь получают главным образом из передельного чугуна в конвертерах, в мартеновских и электрических печах.

Получение стали в конвертерах осуществляется следующим образом. Через расплавленный чугун, залитый в конвертер, продувают под давлением воздух или кислород, который перемешивается с жидким чугуном, при этом происходит реакция окисления кислородом части углерода, серы, фосфора, марганца, кремния и других примесей. В результате этого чугун превращается в сталь. Ёмкость современного конвертера от 30 до 100 г. В последнее время применяется кислородное дутье, благодаря чему качество конвертерной стали резко повысилось.

Исходным материалом для получения стали в мартеновских печах служит не только передельный чугун, но и все металлические отходы металлургических заводов и металлический лом.

В электрических печах тепло, необходимое для плавления исходных материалов, получается за счет электрической энергии. Значительно более высокая температура (2000°С и более) в электрических печах по сравнению с другими плавильными печами обеспечивает получение высококачественных легированных сталей с присадками тугоплавких металлов (вольфрама, ванадия, молибдена и др.).

По химическому составу все стали разделяют на углеродистые и легированные. К углеродистым относят стали, в которых основным элементом, оказывающим большое влияние на их свойства, является углерод. Легированные стали отличаются от углеродистых тем, что в них добавлены легирующие элементы (алюминий, хром, кремний, марганец и др.), которые улучшают свойства сплава. По назначению стали подразделяют на конструкционные, инструментальные и специальные.

Углеродистые стали. Все углеродистые стали в зависимости от содержания в них углерода разделяют на конструкционные и инструментальные.

Конструкционные углеродистые стали делятся на стали обыкновенного качества и качественные.

Согласно ГОСТ 380—60 углеродистые стали обыкновенного качества подразделяются на две группы А и Б и подгруппу В. К группам А и Б относятся стали обыкновенного качества, а к подгруппе В — повышенного.

Стали обыкновенного качества по способу изготовления разделяют на мартеновские и бессемеровские.

Стали группы А, поставляемые по механическим свойствам, имеют следующие обозначения: Ст. 0, Ст. 1, Ст. 1кп, Ст. 2, Ст. 2кп, Ст. 3, Ст. Зкп, Ст. 4, Ст. 4кп, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7.

Буквы Ст. обозначают сталь, а цифры — номер стали. Чем выше номер, тем больше в стали углерода. Например, сталь Ст. 1 содержит углерода до 0,12%, а сталь — Ст. 4—‘до 0,27% углерода.

Стали группы Б, поставляемые по химическому составу, мар« кируются следующим образом: мартеновские стали — МСт.О, МСтЛкп, МСт.2кп, МСт.Зкп, МСт.З, МСт.4кп, МСт.4, МСт.5, МСт.6, МСт.7; бессемеровские — БСт.О, БСт.Зкп, БСт.З, БСт.4кп, БСт.4, БСт.5, БСт.6.

Буквы М и Б, стоящие впереди, обозначают способ производства стали, а цифры — содержание углерода в сотых долях процента.

Буквы «кп» указывают на то, что данная сталь кипящая. В обозначении марок полуспокойной стали добавляется индекс «пс» (например, МСт.Зпс). Стали остальных марок относятся к группе спокойных.

Получают два рода сталей: спокойную и кипящую. При застывании спокойной стали не происходит обильного выделения газов, благодаря чему образуется усадочная раковина в верхней части слитка. Кипящая сталь при затвердевании выделяет большое количество газов (сталь кипит).,

Углеродистые конструкционные стали обыкновенного качества применяют преимущественно для изготовления сортового и листового проката, заклепок, болтов, гаек и т. п.

Конструкционные углеродистые качественные стали маркируют двузначным числом, которое указывает среднее содержание углерода в сотых долях процента. ГОСТ 1050—60 предусматривает следующие марки качественных конструкционных углеродистых сталей с содержанием марганца не более 0,8%: 05 кп, 08 кп, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 и 70. Этот же ГОСТ устанавливает марки сталей с повышенным содержанием марганца (более 0,8%). В обозначении таких сталей добавляется буква Г, показывающая повышенное содержание марганца, который добавляется как легирующий элемент. Если марганца содержится около 1%, то ставят только букву Г, например сталь 20Г, если более 1%, то процент содержания округляют до целого числа и после буквы Г ставят соответствующую цифру, например сталь 45Г2.

Конструкционные качественные углеродистые стали применяют для изготовления ответственных деталей различных машин.

Инструментальные углеродистые стали делят на качественные и высококачественные. Качественные инструментальные стали обозначают буквой У с одной или двумя цифрами, стоящими после буквы. Буква У обозначает, что это углеродистая инструментальная сталь, цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента.

ГОСТ 1435—54 предусматривает качественную инструментальную углеродистую сталь следующих марок: У7, У8, У8Г, У9, У10, У11, У12 и У13. В стали У7 содержится углерода в среднем 0,7%, а в стали У12—1,2%.

В марках высококачественных углеродистых инструментальных сталей (ГОСТ 1435—54) после цифр ставят букву А, которая указывает на то, что в этих сталях содержится минимальное количество вредных примесей (например, сталь У8А). Твердость инструментальных сталей зависит от содержания в них углерода. Чем больше в стали углерода, тем твердость ее выше. Одновременно с твердостью повышается и хрупкость стали.

Инструментальные углеродистые стали применяют для изготовления слесарного и кузнечного инструментов, резцов, фрез, разверток, измерительных инструментов и т. п.

Легированные стали. Стали, в которых имеются специальные присадки легирующих элементов, называют легированными. Легирующие элементы изменяют свойства сталей. Легированные стали имеют более высокую прочность и износостойкость по сравнению с углеродистыми сталями. Некоторые легирующие элементы придают сталям высокую красностойкость, т. е. свойство сохранять высокие механические свойства в нагретом состоянии, стойкость против атмосферной коррозии, против коррозии в агрессивных средах и т. п. Основными легирующими элементами являются кремний, марганец, хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден, кобальт и титан.

Легированные стали по качеству разделяются на качественные и высококачественные, по применению — на конструкционные, инструментальные и стали особого назначения.

Конструкционные легированные стали применяют для изготовления ответственных деталей машин, инструментальные — для изготовления режущих, измерительных и других инструментов.

Для легированных сталей установлена буквенно-цифровая система маркировки. Каждый легирующий элемент в марках обозначают русской буквой. Приняты следующие обозначения элементов: Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ю — алюминий.

Цифры в марках определяют содержание углерода и легирующих элементов. Впереди марки легированной стали ставят одну или две цифры, обозначающие содержание углерода, если его меньше 1%. Две цифры обозначают содержание углерода в сотых долях, а одна цифра — в десятых долях процента. Если впереди марки цифр нет, следовательно, содержание углерода больше 1%. После цифр ставят буквы, обозначающие легирующие элементы, входящие в состав данной стали. Если содержание легирующего элемента меньше 1%, то ставят букву. Если легирующего элемента содержится больше 1%, то после буквы ставят цифру, определяющую его содержание (в целых процентах). Например, марка стали 20Х2Н4 обозначает хромоникелевую легированную сталь с содержанием углерода 0,20%, хрома около 2% и никеля около 4%. Марка стали 9ХС обозначает хромокремнистую сталь с содержанием углерода 0,9%, хрома около 1%, кремния около 1%. Марка стали XI2 обозначает хромистую сталь, в которой углерода содержится более 1% и хрома около 12%.

Маркировка высококачественных легированных сталей отличается тем, что в конце марки ставится буква А, которая обозначает минимальное содержание в стали таких вредных примесей, как сера и фосфор.

Например, марка стали 25Х2МФА обозначает высококачественную хромомолибденованадиевую сталь с содержанием углерода 0,25%. хрома около 2%, молибдена менее 1% и ванадия менее 1 %.

Быстрорежущие стали — это инструментальные легированные стали, обладающие высокой красностойкостью. Быстрорежущая сталь сохраняет высокую твердость при длительном нагреве до температуры 600° С. Быстрорежущие легированные стали применяют для изготовления режущего инструмента. Марки быстрорежущей стали начинаются с буквы Р, после которой стоят одна или две цифры, обозначающие содержание в данной стали вольфрама в целых процентах. Наибольшее применение имеют быстрорежущие легированные стали Р18 и Р9.

Легированные стали особого назначения обладают особыми свойствами. Например, нержавеющие стали обладают высокой стойкостью против атмосферной коррозии, кислотоупорные стали хорошо сопротивляются коррозии в агрессивных средах, окалиностойкие стали обладают высокой стойкостью против окалинообразования при нагреве до высоких температур, жаропрочные сохраняют прочность и жаростойкие не покрываются окалиной при высокой температуре и т. п. Из таких сталей изготовляют детали, работающие в трудных условиях: при высоких температуре и влажности и в агрессивных средах.

Стали, применяемые в автомобилестроении. При изготовлении и ремонте автомобилей применяют разные стали. Из углеродистых сталей наибольшее применение имеют конструкционные стали. Из листовых сталей 05кп, 08 и 10 изготовляют кузова, оперение и капоты. Из стали 20 изготовляют валы, втулки, пальцы. Из стали 35 — храповики, вилки и рычаги переключения передач, болты фланцевых соединений карданной передачи, болты ступиц колес, гайки и т. п.

Сталь 45 широко применяется для изготовления ответственных деталей, например коленчатых и распределительных валов, валов компрессоров, рессорных и поршневых пальцев, передних осей, шатунов и др. Сталь 50Г применяется для изготовления зубчатых венцов маховиков; из стали 65Г изготовляют диски сцепления, пружины буксирных приборов и другие детали, работающие на износ.

Широкое применение получили легированные стали 18ХГТ, ЗОХГТ и 40ХГТ для изготовления зубчатых колес дифференциала и главной передачи, шатунов, полуосей, поворотных цапф, тормозных рычагов, передних осей, деталей рулевого управления и т. д. Из сталей 15Х и 20Х изготовляют крестовины кардана, шкворни поворотных цапф, крестовины сателлитов дифференциала и другие детали.

Из стали 40Х делают болты, гайки, впускные клапаны и другие детали. Для изготовления рессор и пружин применяют стали 55С2, 60С2, 50ХГА, 50ХГФА и 50ХФА.

Окалиностойкие стали Х9С2, X1QC2M и Х13Н7С2 применяют для изготовления выпускных клапанов автомобильных двигателей. Нержавеющие стали 1Х18Н9Т, 1X13 и 2X13 применяют для валиков водяных насосов, деталей тормозной системы и других, работающих в средах, вызывающих коррозию. Для изготовления деталей автомобильных рам применяют сталь ЗОТ, обладающую высокими механическими качествами.

На автомобильных заводах применяют новые марки стали с присадками химического элемента бора. Стали, содержащие бор, наряду с высокими механическими свойствами обладают высокой прокаливаемостью и кроме того, они значительно дешевле других легированных сталей с дефицитными присадками. Применяются следующие стали, содержащие бор: 20ХГР, 40ХГР, 35ХР и 40Р. Из стали 20ХГР и 35ХГР изготовляют шестерни, а из стали 40ХГР — полуоси трехосных грузовых автомобилей.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Для любых предложений по сайту: [email protected]