Сталь, металл, лист стальной, труба квадратная, профильная труба, гнутый профиль, лист стальной

Для изготовления металлопроката используются различные виды металлов. Все существующие металлы подразделяются на два основных вида – это черные и цветные металлы.

Черный металл представляет собой железо и все виды его сплавов (сталь, чугун, ферросплавы). Для большинства отраслей промышленности и строительства черные металлы занимают важнейшее место. Еще тысячелетия назад железо использовалось для изготовления различных орудий труда, однако по мере развития промышленности требования к материалу стали возрастать и железо, несмотря на все его выдающиеся свойства, перестало соответствовать необходимым требованиям прочности. Именно в это время люди начали использовать такие сплавы железа как чугун и сталь, которые отличаются большой прочностью и твердостью.

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом, при этом, количество последнего в сплаве не превышает 2,14 процентов. Кроме этого, в чугун входят графитовые включения. В зависимости от того, в какой форме в сплаве находится углерод, выделяют серый и высокопрочной чугун. В сером чугуне находящийся в сплаве в свободном состоянии углерод имеет форму пластинчатого графита, в высокопрочном – в форме шаровидного графита. Высокопрочный чугун необходим для производства деталей, которые подвергаются очень сильным механическим нагрузкам. Кроме этого, выделяют и ковкий чугун, характеризующийся более высокими показателями механических свойств.

Сплав железа, чугуна и углерода образует сталь. В зависимости от компонентов сплава, сталь подразделяется на несколько видов. Для производства металлорежущих инструментов применяется твердая сталь, для изготовления деталей, которым требуется наиболее высокая стойкость к коррозии, — нержавеющая сталь, в состав которой входят хром и никель. Основные достоинства стали состоят в том, что ей можно придать любую форму посредством прокатки, литья и других способов металлообработки. Термообработка позволяет сталь с самыми различными физическими и химическими свойствами. Так, мягкие стали можно обрабатывать даже с использованием ручного инструмента, а некоторые виды твердых сталей позволяют резать стекло.

По сравнению с черными металлами, цветной металл используется в промышленности и строительстве намного реже. Прежде всего, это связано с тем, что подобный металл очень трудно добыть, к тому же, его природные ресурсы весьма ограниченны. Для того чтобы экономно расходовать ресурсы земли в производстве используется лом цветных металлов. В чистом виде цветные металлы используются крайне редко, а их легкие и тяжелые сплавы находят применение намного чаще.

Легкие сплавы изготавливаются из алюминия, магния и некоторых других видов цветных металлов. Чаще всего они используются для изготовления несущих и ограждающих конструкций, например, для оконных переплетов. Самыми легкими сплавами являются алюминиево-марганцевые и алюминиево-кремнеземистые.

Для производства тяжелых сплавов используются медь, олово, свинец и цинк. Наиболее часто, среди тяжелых сплавов, применяется бронза, представляющая собой сплав меди с оловом или с алюминием, марганцем и железом, а также латунь, состоящая из меди и цинка. Чаще всего тяжелые сплавы используются для производства архитектурных деталей и санитарно-технической арматуры.

Марка: сталь, металл S-NiMn13-7

Марка: S-NiMn13-7

C	Si	Mn	Ni	P	Cr	Cu
до   3	2 — 3	6 — 7	12 — 14	до   0. 08	до   0.2	до   0.5

T	E 10— 5	a 10 6	l	r	C	R 10 9
Град	МПа	1/Град	Вт/(м·град)	кг/м3	Дж/(кг·град)	Ом·м
20	1. 45

Сталь | Состав, свойства, типы, сорта и факты

производство

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

Эндрю Карнеги
Генри Бессемер
Сэр Уильям Сименс
Джон Огастес Роблинг
Чарльз М. Шваб

Похожие темы:

Дамасская сталь
углеродистая сталь
перлит
литая сталь
стальная промышленность

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

сталь , сплав железа и углерода, в котором содержание углерода колеблется до 2 процентов (при более высоком содержании углерода материал определяется как чугун). На сегодняшний день это наиболее широко используемый материал для строительства инфраструктуры и промышленности в мире, он используется для изготовления всего, от швейных иголок до нефтяных танкеров. Кроме того, инструменты, необходимые для изготовления таких изделий, также изготавливаются из стали. Как показатель относительной важности этого материала, в 2013 году мировое производство необработанной стали составило около 1,6 миллиарда тонн, а производство следующего по важности технического металла, алюминия, составило около 47 миллионов тонн. (Для списка производства стали по странам, см. ниже Мировое производство стали.) Основными причинами популярности стали являются относительно низкие затраты на ее производство, формовку и обработку, обилие двух сырьевых материалов (железной руды и металлолома) и беспрецедентный ассортимент механические свойства.

Свойства стали

Основной металл: железо

Изучение производства и структурных форм железа от феррита и аустенита до легированной стали

Посмотреть все видео к этой статье

Основным компонентом стали является железо, металл, который в его чистое состояние ненамного тверже меди. За исключением самых крайних случаев, железо в твердом состоянии, как и все другие металлы, поликристаллично, т. е. состоит из многих кристаллов, смыкающихся друг с другом на своих границах. Кристалл — это хорошо упорядоченное расположение атомов, которые лучше всего можно представить в виде сфер, соприкасающихся друг с другом. Они упорядочены в плоскостях, называемых решетками, которые особым образом проникают друг в друга. Для железа расположение решетки лучше всего представить единичным кубом с восемью атомами железа в углах. Важным для уникальности стали является аллотропность железа, то есть его существование в двух кристаллических формах. В объемно-центрированной кубической (ОЦК) конфигурации в центре каждого куба находится дополнительный атом железа. В гранецентрированной кубической (ГЦК) конфигурации в центре каждой из шести граней единичного куба находится один дополнительный атом железа. Существенно, что стороны гранецентрированного куба или расстояния между соседними решетками в ГЦК конфигурации примерно на 25 процентов больше, чем в ОЦК компоновке; это означает, что в ГЦК-структуре больше места, чем в ОЦК-структуре, для удержания инородных ( , т. е. сплавов) атомов в твердом растворе.

Железо имеет аллотропию ОЦК ниже 912°C (1674°F) и от 1394°C (2541°F) до температуры плавления 1538°C (2800°F). Называемое ферритом, железо в его ОЦК-образовании также называется альфа-железом в диапазоне более низких температур и дельта-железом в зоне более высоких температур. Между 912° и 1394°С железо находится в ГЦК-порядке, который называется аустенитным или гамма-железом. Аллотропное поведение железа сохраняется, за немногими исключениями, в стали, даже когда сплав содержит значительное количество других элементов.

Существует также термин бета-железо, который относится не к механическим свойствам, а скорее к сильным магнитным характеристикам железа. Ниже 770 ° C (1420 ° F) железо является ферромагнитным; температуру, выше которой он теряет это свойство, часто называют точкой Кюри.

Викторина «Британника»

Строительные блоки предметов повседневного обихода

В чистом виде железо мягкое и обычно непригодно для использования в качестве конструкционного материала; основной метод его упрочнения и превращения в сталь — добавление небольшого количества углерода. В твердой стали углерод обычно встречается в двух формах. Либо он находится в твердом растворе в аустените и феррите, либо находится в виде карбида. Форма карбида может быть карбидом железа (Fe ₃ C, известный как цементит), или это может быть карбид легирующего элемента, такого как титан. (С другой стороны, в сером чугуне углерод проявляется в виде чешуек или скоплений графита из-за присутствия кремния, подавляющего образование карбидов.)

Влияние углерода лучше всего иллюстрируется диаграммой равновесия железо-углерод. Линия A-B-C представляет точки ликвидуса (, т. е. температуры, при которых расплавленное железо начинает затвердевать), а линия H-J-E-C представляет точки солидуса (при которых затвердевание завершается). Линия A-B-C показывает, что температура затвердевания снижается по мере увеличения содержания углерода в расплаве железа. (Это объясняет, почему серый чугун, содержащий более 2 процентов углерода, обрабатывается при гораздо более низких температурах, чем сталь.) Расплавленная сталь, содержащая, например, 0,77 процента углерода (показана вертикальной пунктирной линией на рисунке), начинает затвердевает при температуре около 1475 ° C (2660 ° F) и полностью затвердевает при температуре около 1400 ° C (2550 ° F). С этой точки и ниже все кристаллы железа находятся в аустенитной — , т. е. ГЦК — компоновка и содержат весь углерод в твердом растворе. При дальнейшем охлаждении резкое изменение происходит примерно при 727 ° C (1341 ° F), когда кристаллы аустенита превращаются в тонкую пластинчатую структуру, состоящую из чередующихся пластинок феррита и карбида железа. Эта микроструктура называется перлитом, а изменение называется эвтектоидным превращением. Перлит имеет твердость алмазной пирамиды (DPH) примерно 200 кгс на квадратный миллиметр (285 000 фунтов на квадратный дюйм), по сравнению с DPH 70 кгс на квадратный миллиметр для чистого железа. Охлаждающая сталь с более низким содержанием углерода ( , например, 0,25 процента) приводит к микроструктуре, содержащей около 50 процентов перлита и 50 процентов феррита; это мягче, чем перлит, с DPH около 130. Сталь с содержанием углерода более 0,77%, например, 1,05%, содержит в своей микроструктуре перлит и цементит; он тверже перлита и может иметь DPH 250.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Металл против стали: есть ли разница?

Термины металл и сталь постоянно используются в одном и том же значении, но действительно ли они одинаковы? Если вы когда-либо видели сталь, популярный материал для строительства и потребительских товаров, она, безусловно, выглядит и ощущается как твердый металл. Но внешность может быть обманчивой.

На самом деле, разница между металлом и сталью сильно упускается из виду в мире, который часто думает о стали как о разновидности металла. Даже в профессиональном качестве эти термины используются вместе. Сталь обычно используется в качестве строительного материала, а «металлические» здания, как их называют, часто изготавливаются из стали. Вот почему вы, возможно, знакомы с термином «сталеметаллическое здание» в отношении высотных зданий и небоскребов. Но они не являются одним и тем же и технически не должны использоваться взаимозаменяемо.

Реклама

Так в чем же разница между этими часто путаемыми терминами? Ответ можно найти в нескольких простых определениях.

Металл представляет собой химический элемент различных непрозрачных, легкоплавких, пластичных и блестящих веществ [источник: Merriam-Webster]. Элементы, упомянутые в этом определении, — это те же самые элементы, которые вы изучали, когда изучали периодическую таблицу элементов в средней школе по химии. Некоторыми распространенными металлами являются титан, медь и никель.

Сталь , с другой стороны, представляет собой сплав железа с различным содержанием углерода (от 0,5 до 1,5 процента) [источник: Merriam-Webster]. Сталь, будучи сплавом и, следовательно, не чистым элементом, технически не является металлом, а является его разновидностью. Он частично состоит из металла, железа, но поскольку в его химическом составе есть неметаллический углерод, это не чистый металл.

Для создания стали из железной руды необходимо удалить такие примеси, как кремнезем, фосфор и сера, прежде чем добавлять углерод. Самым большим преимуществом стали перед железом является то, что она намного прочнее, поэтому она используется во всем, от автомобилей до мостов, по которым они проезжают. Вы также найдете сталь в небоскребах, пушках, кораблях, поездах и хирургических инструментах.

Реклама

Первоначально опубликовано: 21 января 2009 г.

Часто задаваемые вопросы о металле и стали

В чем разница между металлом и сталью?

Металл — природный химический элемент, обнаруженный в земной коре. Он имеет металлические связи и состоит из положительных ионов. Некоторые распространенные металлы: железо, золото, платина, медь и серебро. Сталь, напротив, представляет собой сплав железа с разным содержанием углерода, от 0,5 до 1,5 процента. С точки зрения чистоты металл является чистым элементом, тогда как сталь нечиста.

Сталь и металл — одно и то же?

Хотя сталь состоит из железа, которое само по себе является чистым металлом, сталь и металл — это не одно и то же. Сталь — это сплав, а металл — природный химический элемент.

Почему сталь прочнее железа?

Добавление углерода делает сталь прочнее железа./div>

Железо дороже стали?

Чугун, как правило, часто дешевле стального литья. Это стоит меньше материалов, энергии и труда, поэтому конечный продукт также меньше.

Связанные статьи HowStuffWorks

Другие полезные ссылки

• Журнал ремоделирования
• Министерство энергетики: Ваш дом

Источники

• Buildings Direct. «Металлические здания — стальные здания». (По состоянию на 14.12.2008). http://www.metalbuildingsrus.com/
• Химические элементы. «Периодическая таблица элементов». (По состоянию на 20 января 2009 г.) http://www.chemicalelements.com/
• Merriam-Webster. «металл». Онлайн-словарь Merriam-Webster. 2008. (По состоянию на 14 декабря 2008 г.) http://www.merriam-webster.com/dictionary/metal
• Мерриам-Вебстер.