Углеродистая сталь

Углеродистая сталь

По статистике примерно пятая часть всего годового производства стали в мире уходит на замену стальных деталей, поврежденных ржавчиной. Это составляет значительные экономические потери, большей части которых можно было бы избежать, добавляя в сталь специфические элементы, значительно улучшающие ее свойства: хром (Cr), вольфрам (W), никель (Ni), ванадий (V), молибден (Mo) , кремний (Si), марганец (Mn) и др. Данный вид стали называется — Легированной. Изменение химического состава приводит к изменению структуры стали и ее свойств. Легированная сталь приобретает свойства, которых нет у обычной углеродистой стали, и исключает ее недостатки. Изделия из нержавеющей стали экологичны, соответствуют всем требованиям и нормам гигиены, поэтому также нашли широкое применение при производстве кухонной посуды. По химическому составу различают низко-, средне- и высоколегированную сталь.
Остановимся подробнее на завоевывающую все большую популярность высоколегированной нержавеющей стали, противостоящей коррозии как в агрессивных средах, так и в атмосфере. Основная составляющая нержавеющей стали также железо. Антикоррозионные свойства ей придают легирующие элементы, в первую очередь хром и никель. От количества и пропорционального содержания этих элементов зависит марка стали и ее технические свойства, которые влияют на коррозионную устойчивость и внешний вид.
Всего различают пять больших групп нержавеющих сталей, определяемых их микроструктурой. Наиболее распространенными являются три из них:

  • Аустенитные (Austenitic) — не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля, которые увеличивают сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа.
  • Мартенситные (Martensitic) – в связи с большим содержанием углерода, значительно более твердые, чем аустетнитные и ферритные стали. Могут быть магнитными. Находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше подвержены коррозии.
  • Ферритные (Ferritic) стали содержат меньшее количество углерода, поэтому значительно более мягкие, чем мартенситные. Они также обладают магнитными свойствами. Эти стали применяют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроении. Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. К этому виду относятся все стали 400 серии.

Самая широкая и востребованная группа из этих категорий стали- аустенитные, составляющие примерно 90% общего потребления нержавеющей стали. К этому виду относятся нержавеющие стали 300-ой серии: aisi 304, aisi 316, aisi 316T, aisi 321.
Из-за универсальности своих физических характеристик наиболее популярна из многочисленных марок нержавеющей стали — AISI 304 (08Х18Н10). В ней содержится 18% Хрома (Cr) и 8% Никеля (Ni).

Нержавеющая и углеродистая сталь: кому и для чего нужны оба вида

Благодаря высокому содержанию никеля на поверхности стали образуется оксидная пленка, защищающая металл от коррозии и воздействия агрессивных химических веществ. Практически на любых поверхностях при резких перепадах температуры образуются микротрещины, при попадании жидкости в эти трещины, основной металл коррозирует и со временем разрушается. В случае с нержавеющей сталью, даже при механическом повреждении верхний слой при доступе кислорода самовосстанавливается и изделие полностью сохраняет свои антикоррозийные свойства. Этим обусловлено ее широкое применение во многих отраслях промышленности и быту.

Однако, существуют отрасли, требующие в применении специфические материалы и приспособления: химическая, нефтегазовая, пищевая промышленности, а также судоходство и судостроение. Все большее распространение получает улучшенная версия стали AISI 304 (08Х18Н10)- AISI 316 (10Х17Н13М2) с добавлением молибдена (Мо). К примеру, практически все оборудование для целлюлозных заводов и для предприятий по изготовлению бумаги изготавливаются из нержавеющих сталей. Минимально допустимой маркой является AISI 316.

Технические характеристики материала

состав материал
AISI 316 L 1.4404 AISI 304 L 1.4301
Углерод (С %) макс. 0,03 макс. 0,07
Хром (Cr %) 16,5 — 18,5 17,0 — 19,0
Никель (Ni %) 11,0 — 14,0 8,5 — 10,5
Молибден (Mo %) 2,0 — 2,5
Марганец (Mn %) макс. 2,0 макс. 2,0
Кремний (Si %) макс. 1,0 макс. 1,0
Сера (S %) макс. 0,03 макс. 0,03

Молибден делает сталь более защищенной от щелевой и питтинговой коррозии в хлористой, морской воде и в сильноагрессивных средах: серной, фосфорной, борной, муравьиной, уксусной, щавелевой, молочной и других кислотах. Недаром этот вид стали называют «морской нержавейкой».

Таблицы воздействия некоторых кислот и их растворов на нержавеющую сталь:

марка AISI 316
Температура 20° 80°
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная Кислота 0 1 2 2 1 0 2 2 2 2 2 2
Азотная Кислота 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 2
Фосфорная Кислота 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 1 2
Муравьиная Кислота 0 0 0 1 1 2 0 0 1 1 1 0
маркаAISI 304
Температура 20° 80°
Концентрация, % к массе 10 20 40 60 80 100 10 20 40 60 80 100
Серная Кислота 2 2 2 2 1 0 2 2 2 2 2 2
Азотная Кислота 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 1 2
Фосфорная Кислота 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1 2
Муравьиная Кислота 0 0 0 0 0 0 0 1 2 2 1 0

Расшифровка:
0 = высокая степень защиты — Скорость коррозии менее чем 100 mm/год
1 = частичная защита — Скорость коррозии от 100m до 1000 mm/год
2 = non resistant — Скорость коррозии более чем 1000 mm/год

Как видно из таблицы, изделия из стали AISI 316 противостоят воздействию коррозии в большинстве кислот и их растворов, чем и обусловлено их применение в агрессивных средах.

Что такое углеродистая сталь и как ее сварить

Очень много в интернете самой разной информации по поводу того что такое углеродистая сталь, но мне кажется вопрос раскрыт не полностью и по этой причине я попытаюсь осветить тему простыми словами без употребления различных терминов не понятных обычному пользователю.

Рассмотрим сразу что к чему.

  • Железо + железо = Железо
  • Железо + углерод = Сталь

Вот теперь вы понимаете разницу и знаете чем отличается железо от стали.

Сталь насыщенная углеродом становится прочней износоустойчивой и приобретает ряд других положительных характеристик.

Железо как известно добывают из руды, а как же добывают углерод?

Углерод может быть разный, но он все же остаётся углеродом. Например алмаз это чистый углерод и графит который добывают это тоже чистый углерод, но как же так вещества разные, а оба углерод?! Все дело в том что они имеют разную кристаллическую решетку как например автомобиль он может быть как грузовым так и легковым, но он все же остаётся автомобилем.

Углерод есть и в человеческом организме и в газах и вообще в самых разнообразных местах на нашей планете, но он все же остаётся углеродом.

Его можно получить и химическим путем, но добыча как оказалось менее затратна и поэтому его просто добывают в виде например угля или графита.

Например из графита можно получить алмаз изменив его кристаллическую решётку как у алмаза, но это уже будет называться искусственный алмаз. Так же можно и наоборот из алмаза получить графит. Контролируют этот процесс с помощью температуры и других технических приёмов.

Как получают углеродистую сталь. Для этого берут например железо и смешивают его с углеродом в итоге получаем углеродистую сталь.

После смешивания у железа появилась прочность и другие полезные характеристики. Чтоб сделать нашу сталь ещё лучше туда начинают понемногу добавлять и другие металлы и это называют легировать то есть сталь становится легированной.

Но не будем далеко отходить от темы и поговорим ещё о углеродистой стали. Стали могут быть не просто углеродистыми, а низко углеродистыми , средне углеродистыми и высоко углеродистыми. От этого будет зависеть то на что эта сталь сгодится.

Сразу скажу что если в стали содержится больше чем 2.14% углерода это уже не углеродистая сталь, а чугун. У чугуна тоже есть свои виды и так далее.

Если сталь содержит определённое количество углерода она может быть конструкционной или инструментальной.

Инструментальная углеродистая сталь применяется как можно понять из названия для изготовления различных инструментов. Изготавливают из этой стали: отвертки, топоры, зубила, сверла, пилы дисковые, фрезы, метчики, плоскогубцы и другие инструменты. (содержит углерода больше чем 0.7%)

Конструкционная углеродистая сталь применяется в самых разных областях. начиная с гвоздей, оси, рессоры и заканчивая разнообразными деталями машин, все зависит от качества углерода в стали и других параметров.

Если вам стало интересно как сталь смешивают с углеродом или правильно сказать вводят его в сталь смотрим видео ниже.

Так же думаю вам будет интересно почитать как выполнить сварку углеродистой стали и Какие свойства придает стали углерод.

И еще даю ссылки ниже, скопировав которые и вставив в новой вкладке в адресную строку вы можете узнать другую полезную информацию касающиеся именно углеродистой стали и не только.

Если у вас остались вопросы прошу не оставляйте этот вопрос открытым и напишите что здесь нужно добавить через форму обратной связи на странице вопросов ответов.

Полезные ссылки:

Тут описано подробно о том как выглядит через микроскоп железо. http://steel-guide.ru/metallografiya-stali/chistoe-zhelezo-mikrostruktura-i-kristallicheskaya-reshetka.html

Госты которые могут помочь в решении ряда задач.

  • ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества.

    Марки нержавеющей стали и их характеристики

    Марки

  • ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения.
  • ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали.

А теперь можно поговорить как сваривать углеродистые стали.

От обычной стали углеродистая отличается меньшим содержанием примесей и небольшим содержанием марганца, магния и кремния. Углеродистые стали отличаются повышенной прочностью и высокой твердостью. По качеству углеродистая сталь различается на обыкновенную и качественную.

Сталь обыкновенного качества может быть горячекатаной, толстолистовой и холоднокатаной. Конструкционная сталь высокого качества применяется очень широко, потому что из нее изготавливаться прутки и заготовки. Качественная сталь выпускается в таких марках, как 05кп, 08кп, 08пс, 08, 10кп, 10пс, 10, 11кп, 15пс и другие.

Углеродистая сталь может быть разного назначения, например, она может предназначаться статически нагруженного инструмента или для нагрузок, в которых приходится переносить удары.

Для производства инструмента, который подвергается серьезным нагрузкам и выполняет ломовую работу, используется углеродистая сталь. В таком случае используется сталь сорта У7-У9. Материал, изготовленный из такого вида стали, можно спокойно подвергать термической обработке.

Технология сваривания стали предполагает общий или местный или общий подогрев свариваемого изделия и проведение сварочных работ. Термическая обработка деталей позволяет обеспечить отсутствие трещин в сварочном шве, а также исключить диффузию в случае неоднородности сталей.

Нередко сваривание является единственным способом произвести ремонт деталей или кузова автомобиля и любого другого технологического оборудования. Сваривание таких деталей может быть затруднено низкой стойкостью швов к образованию горячих трещин и высокой вероятностью образования холодных трещин, которые разрушают металл шва и всю сваренную деталь.

Углерод, который есть в составе сталей, позволяет уменьшить стойкость швов к образованию горячих трещин, а также усиливает вредное влияние серы и фосфора. Критическое содержание углерода в сварочном шве может зависеть от конструкции узла, а также его формы и содержания в нем элементов и предварительного подогрева.

Существующие способы для повышения стойкости образованию горячих трещин направляются на ограничение содержания в металле шва составляющих, которые послабляют свариваемый металл и понижает его пластические свойства.

Стали, у которых повышено содержание углерода, могут быть менее склонными к образованию структур с малой пластичностью. При воздействии сварочных и структурных напряжений возможно разрушение металла с малой пластичностью. Этому способствует наличие в металле и сварочном шве металла диффузионный водород. Для того чтобы предупредить образование холодных трещин в металле и сварочном шве, применяются способы, которые позволяют устранить факторы, которые способствуют возникновению таких неисправностей.

Нержавеющая легированная сталь

Cтраница 2

К специальным легированным сталям относятся стали высоколегированные нержавеющие, обладающие стойкостью против коррозии в атмосферном воздухе, кислотостойкие, обладающие коррозионной стойкостью в условиях действия агрессивных сред, жаростойкие ( ока-линостойкие), жаропрочные, сохраняющие достаточную прочность при высокой температуре. Нержавеющие легированные стали используют для изготовления некоторых видов арматуры и в системах вентиляции, работающих в агрессивных средах.  

Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габариты и малый вес, однако они неприменимы для контроля нержавеющих сталей. Крупнозернистая структура нержавеющих и легированных сталей приводит к тому, что отражение импульса от крупных зерен создает помехи, из-за которых трудно определить отражение импульса от дефекта. Для контроля нержавеющих сталей используется цветная дефектоскопия, рентгене — и гамма-просвечивание.  

Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габариты и малый вес, однако они неприменимы для контроля нержавеющих сталей. Крупнозернистая структура нержавеющих и легированных сталей приводит к тому, что отражение импульса от крупных зерен создает помехи, из-за которых трудно определить отражение импульса от дефекта. Для контроля нержавеющих сталей используется цветная дефектоскопия, рентгено — и гамма-просвечивание.  

Все другие детали установки изготовлены из нержавеющей и легированной стали.  

Опорное кольцо предназначено для насадки на него конуса. Для увеличения износокоррозийной стойкости его изготовляют из нержавеющей легированной стали и для придания твердости термически обрабатывают.  

Наиболее подходящими для холодной высадки материалами являются стали марок Ст.

Чем отличается нержавеющая сталь от углеродистой и легированной?

Возможно применение электротехнической стали, сплавов, алюминия, красной меди, нержавеющих и легированных сталей, обладающих достаточной пластичностью.  

При сварке на постоянном токе угольными электродами температура дуги на аноде достигает 4000 С и на катоде 3200 С, при использовании стальных электродов — на аноде 2600 С, на катоде 2400 С. Поэтому при сварке тонкого или легкоплавкого металла, а также чувствительных к перегреву высокоуглеродистых, нержавеющих и легированных сталей электрическую дугу питают током обратной полярности, то есть минус источника тока подключают к изделию.  

Хорошие результаты получены при работе пары, состоящей из твердой стали и графитных материалов типа АГ-583-600, АО-СО, 45 — 1500, которые хорошо работают также и в условиях плохой смазки. Для изготовления этих колец могут быть использованы также графитные материалы угольных щеток электромашин. Буксы этих пар изготовляют из инструментальных, нержавеющих и легированных сталей, а также сплавов стеллита и карбидов вольфрама.  

Таким образом, фирма KSB выпускает большую гамму гуммированных насосов для чистых химически агрессивных жидкостей и для жидкостей, содержащих механические примеси, в том числе и абразивные. Этим самым могут широко удовлетворяться запросы многих потребителей. Применение гуммированных насосов экономически выгодно, так как наряду с небольшой стоимостью они долговечнее насосов из нержавеющей легированной стали.  

В напоромерах, тягомерах, тягонапоромерах применяют мембранные коробки, образуемые двумя спаянными по краям гофрированными мембранами. Мембраны для измерения давления бывают плоские и гофрированные. В центре мембраны закрепляют штифт, который передает прогиб мембраны передаточному механизму. Мембраны в приборах устанавливают на пайке либо плотно зажимают по контуру фланцами. Плоские гофрированные мембраны изготовляют на различных материалов: берилиевой и фосфористой бронзы, углеродистой, нержавеющей и легированной стали.  

Мембраны для измерения давления бывают плоские и гофрированные. В центре мембраны закрепляется штифт, передающий прогиб мембраны передаточному механизму. Мембраны в приборах устанавливаются на пайке либо плотно зажимаются по контуру фланцами. В напоромерах, тягомерах и тя-гонапоромерах применяются мембранные коробки, образуемые двумя спаянными по краям гофрированными мембранами. Плоские и гофрированные мембраны изготавливаются из различных материалов: бериллиевой и фосфористой бронзы, углеродистой, нержавеющей и легированной стали.  

Страницы:      1    2

admin