Железоуглеродистые сплавы — сталь и чугун

Наиболее широкое применение в современном машиностроении имеют
железоуглеродистые сплавы — сталь
и чугун.

Сталь — это сплав железа с углеродом; содержание углерода в стали
не превышает 2%.

К сталям относятся:

Чугун — сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода превышает 2%. Среднее содержание углерода в чугуне 2,5—3,5%.

Кроме железа и углерода, в сталях и чугунах присутствуют примеси:

• кремний и марганец в десятых долях процента (0,15— 0,60%)

• сера и фосфор в сотых долях процента (0,05—0,03%) каждого элемента.

Сталь

Сталь с содержанием углерода
до 0,7% применяется для изготовления:

• листов,

• ленты,

• проволоки,

• рельсов,

• таврового и уголкового железа,

• различного фасонного профиля,

• а также для многочисленных деталей в машиностроении: шестерни, оси, валы, шатуны, болты, молотки, кувалды и т. п.

Сталь с содержанием углерода
свыше 0,7% применяется для изготовления различного режущего инструмента:

• резцы,

• сверла,

• метчики,

• бородки,

• зубила и др.

Свойства стали зависят от содержания углерода. Чем больше углерода, тем сталь прочнее и тверже.

Чугун

Машиностроительный чугунприменяют для производства отливок всевозможных деталей машин.

По составу и строению чугуны делятся на:

• белый,

• серый,

• ковкий.

Ковкий чугун

Ковкий чугун получается в результате специальной обработки белого чугуна. В белом чугуне весь углерод находится в химически связанном состоянии с железом (Fe₃C
— цементит), что придает этому чугуну большую твердость и хрупкость и плохую обрабатываемость.

Белый чугун

В машиностроении белый чугун
применяют для изготовления отливок, отжигаемых на так называемый ковкий чугун.

При отжиге цементит разлагается па железо и свободный углерод, и отливки приобретают невысокую твердость и хорошую обрабатываемость.

Серый чугун

Наиболее широкое применение в технике имеет серый чугун, в котором большая часть углерода находится в свободном состоянии, в виде графита. Этому способствует высокое содержание
кремния.

Такой чугун обладает хорошими литейными качествами и применяется для производства чугунных отливок. Детали из этого чугуна получаются путем отливки в земляные или металлические формы (станины, шестерни, цилиндры, блоки и т.п.).

Благодаря наличию свободного углерода (графита) серый чугун имеет небольшую твердость и хорошо обрабатывается резанием.

§

Поделиться:

…

 ← Печи для термической обработки металла. Камерные печи

Непрерывное выдавливание → 

Железоуглеродистые сплавы: структура, маркировка, характеристики, свойства

Главная » Сплавы » Особенности и маркировка железоуглеродистых сплавов

На чтение 5 мин

Содержание

1. Общие сведения
2. Промышленноеполучение
3. Компонентысплавов
4. Классификация
5. Маркировка
6. Свойства

Железоуглеродистые сплавы — соединения на основе железа и углерода. Первый выступает главным компонентом, а второй второстепенным. Также в составе присутствуют сторонние примеси — марганец, кремний, фосфор, сера. Эти соединения применяются в разных сферах промышленности.

Железоуглеродистые сплавы

Общие сведения

Железоуглеродистые сплавы — группа соединений на основе железа, насыщаемые дополнительными компонентами, главным из которых является углерод.

Сферы применения:

1. Сборка промышленного оборудования, машин, кораблей, самолетов, разных механизмов.
2. Изготовление инструментов для обработки дерева, металла, бетона, пластика.
3. Сборка металлоконструкций.

Железоуглеродистые сплавы делятся на 2 больших группы:

1. Сталь. Соединение углерода и железа. Массовая доля углерода может достигать 2,14% от общего количества. Чаще его содержание не превышает 1,5% от общей массы. Углеродистые стали — прочный, ковкий, деформируемый конструкционный материал.
2. Чугун. Сплав на основе углерода и железа. Содержание первого компонента может достигать 6,67% от общего количества. Чаще его массовая доля не превышает 5%. Свойства материала зависят от структуры.

Виды чугуна:

1. Серый. Углерод, входящий в состав сплава, находится в виде графита. Материал хорошо поддается обработке инструментами, обладает высокими литейными свойствами.
2. Белый. Плохо обрабатывается. Большая часть углерода или весь компонент содержится в составе в виде цементита. Отличается высокой твердостью, плохой свариваемостью. Чаще применяется для получения ковкого чугуна.
3. Высокопрочный. Углерод в таком чугуне содержится в виде шаровидного графита, который образуется благодаря процессу кристаллизации. Применяется для производства деталей, на которые будут подвергаться большим нагрузкам.
4. Половинчатый. Углерод содержится в виде графита, цементита. Из него изготавливаются детали, обладающие повышенным показателем износоустойчивости.
5. Ковкий. Получается в результате отливки и термической обработки белого чугуна. Применяется для сборки сельскохозяйственной техники, автомобилей.

В отдельную группу нужно выделить специальные чугуны, второе название которых — ферросплавы. Они содержат марганец и кремний. Применяются для производства стали. С их помощью можно убрать вредную примесь, которая ухудшает технические характеристики.

Статуэтка из ковкого чугуна (Фото: Instagram / antikevro)

Промышленное

получение

Железоуглеродистые сплавы производятся металлургическими заводами из разных компонентов. Основа — железо с углеродом. Этапы производственного процесса:

1. Подготовка расходного сырья (руды). Ее сортируют по размерам кусков, химическому составу. Бедные руды обогащаются требуемыми компонентами. Пустые породы удаляются.
2. Подготовка топлива. Коксовый уголь проходит процедуру грохочения. Она нужна, чтобы удалить из топлива посторонние примеси, которые могут привести к тепловым потерям при плавке руды.
3. Подготовка флюса. Вещества, которые будет применяться для производства чугуна измельчают. При этом отсеивается мелочь, удаляются сторонние примеси.
4. Загрузка расходных материалов, руды в доменную печь. Сначала она заполняется коксом, сверху выкладывается руда, поверх нее засыпается еще один слой кокса. Внутрь вдувается разогретый воздух для поддержания температуры плавления металла. При сгорании кокса выделяется большое количество углекислого газа, который проходит через остатки кокса, образуя соединение СО. В процессе восстановления железо набирается твердости. Постепенно углерод начинает растворяться. Жидкий чугун подается к специальным ковшам, из которых разливается по формам.

Для производства чугуна применяются большие доменные печи. Их высота может достигать 30 м, а внутренний диаметр — 12 м.

Доменная печь (Фото: Instagram / viktormacha)

Компоненты

сплавов

Технические характеристики железоуглеродистых сплавов зависят от типа и количества легирующих добавок:

1. Углерод. В составе присутствуют в виде цементита, графита, карбида железа. Этот компонент вводят специально, чтобы придать материалу твердость, прочность, изменить технические характеристики в лучшую сторону.
2. Марганец, кремний. Полезные примеси, которые специально вводятся в сплав (определенная их часть попадает из руды). Они уменьшают хрупкость, твердость сплавов, повышая его прочность, износоустойчивость.
3. Фосфор, сера. Вредные примеси для железоуглеродистых сплавов. Их количество производители стараются снизить. При большом содержании этих примесей увеличивается хрупкость, твердость, ухудшаются литейные свойства, появляется усадка при охлаждении расплавленного металла.

Классификация

Сталь классифицируется по разным признакам. По химическому составу:

1. Высокоуглеродистые — более 0,65% С.
2. Среднеуглеродистые — от 0,25% до 0,65% С.
3. Низкоуглеродистые — менее 0,25% С.

По структуре:

• заэвтектоидные;
• эвтектоидные;
• доэвтектоидные;
• ледебуритные.

По назначению:

1. Инструментальные. Используются при изготовлении рабочих частей и оснастки электрических инструментов, промышленного оборудования.
2. Конструкционные. Применяются при изготовлении металлоконструкций, деталей промышленного оборудования, машин.

Сталь в рулонах (Фото: Instagram / mmz_sim)

Маркировка

Маркировка чугуна:

1. КЧ35 — ковкий чугун с показателем прочности на растяжение не более 350 Мпа.
2. ВЧ70 — высокопрочный чугун с показателем прочности на растяжение около 700 Мпа.
3. СЧ10 — серый чугун с показателем прочности на растяжение не более 100 Мпа.

Свойства

Характеристики железоуглеродистых сплавов:

1. Плотность — до 7,9 г/см3.
2. Температура плавления — до 1520 °C.
3. Удельная теплоемкость — 462 Дж/(кг·°C) при температуре окружающей среды не более 20 °C.
4. Удельная теплота плавления — 84 кДж/кг.
5. Коэффициент теплопроводности — 30 Вт/(м·К) при температуре 100 °С.
6. Коэффициент линейного теплового расширения — 11,5·10-6 1/°C.

Железоуглеродистые сплавы производятся промышленными предприятиями. К ним относятся разные виды стали, чугуна. Они применяются в разных сферах промышленности.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Поделиться

Углеродистая сталь

и железо: в чем разница

29 декабря 2022 г. 29 декабря 2022 г.

| 10:30

Если вы ищете новый металлический продукт, вы, возможно, встречали такие термины, как «углеродистая сталь» и «железо». В чем разница между этими двумя материалами? Один лучше другого? Читай дальше что бы узнать.

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода. Количество углерода, присутствующего в углеродистой стали, может варьироваться от 0,1 до 1,5%, в зависимости от желаемых свойств материала. Из-за своего уникального состава углеродистая сталь имеет более высокую прочность на растяжение (максимальное усилие, которое она может выдержать перед разрушением), чем чистое железо, что делает ее подходящей для приложений, требующих долговечности, таких как конструкционные балки или ножи. Он также имеет хорошую обрабатываемость (легкость, с которой его можно резать и придавать ему различные формы).

Железо, с другой стороны, является элементом, естественным образом существующим в природе. Он является частью коры нашей планеты и составляет 5% массы ядра Земли. Чистое железо довольно мягкое и ковкое, но не обладает такой высокой прочностью на растяжение, как углеродистая сталь, потому что в нем отсутствуют какие-либо другие элементы, укрепляющие его. Это делает чистое железо более подходящим для приложений, где гибкость важнее прочности, например, для гвоздей или шурупов.

Что такое углеродистая сталь?

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа и углерода и является одним из наиболее часто используемых материалов в мире. Углеродистая сталь изготавливается путем добавления небольшого количества углерода к железу, и именно эта добавка придает углеродистой стали ее прочность и твердость. Углеродистая сталь классифицируется как низкоуглеродистая или высокоуглеродистая сталь, в зависимости от количества присутствующего углерода.

Что такое железо?

Железо — химический элемент, встречающийся в природе в земной коре. Это один из самых распространенных элементов в мире, и люди использовали его на протяжении веков. Железо добывается из железной руды, и его можно найти в различных формах, включая чугун, кованое железо и чугун.

Разница между углеродистой сталью и железом

Основное различие между углеродистой сталью и железом заключается в том, что углеродистая сталь содержит небольшое количество углерода, тогда как железо не содержит углерода. Углеродистая сталь прочнее и тверже железа, но и более хрупкая. Железо более пластично, чем углеродистая сталь.

Состав

Углеродистая сталь и железо являются сплавами, что означает, что они сделаны путем объединения двух или более химических элементов. Однако основное различие между углеродистой сталью и железом заключается в количестве углерода, присутствующего в каждом из них. Углеродистая сталь содержит до 2,1% углерода, а железо – до 0,3% углерода.

Прочность

Высокое содержание углерода в углеродистой стали делает ее тверже и прочнее железа. Однако это также делает его более хрупким, а это означает, что он с большей вероятностью расколется или сломается под нагрузкой.

Использование

Из-за своей прочности и долговечности углеродистая сталь используется в различных областях, включая строительство, автомобилестроение и судостроение. Железо, с другой стороны, в основном используется для изготовления труб и рельсов из-за его ковкости.

Стоимость

Углеродистая сталь обычно дороже железа, потому что это более специализированный сплав. Однако разница в цене между ними может варьироваться в зависимости от конкретных сортов и типов каждого металла.

Коррозионная стойкость

Углеродистая сталь менее устойчива к коррозии, чем железо. Это связано с тем, что более высокое содержание углерода в углеродистой стали приводит к образованию твердого оксидного слоя на ее поверхности при воздействии воздуха и воды.

Преимущества углеродистой стали

Одним из основных преимуществ углеродистой стали является то, что она невероятно прочная и долговечная. Углеродистая сталь может использоваться для широкого спектра применений, включая строительство, автомобилестроение и судостроение. Кроме того, углеродистая сталь легко сваривается и может быть переработана.

Преимущества железа

Одним из основных преимуществ железа является то, что оно очень пластично, что означает, что ему можно легко придавать различные формы. Кроме того, железо не так легко ржавеет, как другие материалы, такие как алюминий или медь. Железо также относительно недорого по сравнению с другими материалами.

Заключение:

Когда дело доходит до выбора между углеродистой сталью и чистым железом, необходимо учитывать множество факторов, включая стоимость, требования к прочности, обрабатываемость и гибкость. В целом, чистое железо лучше всего подходит для тех областей применения, где больше всего важна гибкость, а углеродистая сталь при необходимости обеспечивает дополнительную прочность. Для тех, кто ищет что-то среднее между двумя материалами, легированные стали обеспечивают отличный компромисс между прочностью и гибкостью по доступной цене. Для владельцев веб-сайтов или новичков в SEO, которым нужна помощь в определении того, какой материал лучше всего подходит для их проекта, Metric Marketing может помочь вам понять ваши варианты, чтобы вы могли принять обоснованное решение о покупках металлопродукции.

Piping Mart

Pipingmart — это портал B2B, специализирующийся на промышленных, металлических и трубопроводных изделиях. Кроме того, делитесь последней информацией и новостями, касающимися продуктов, материалов и различных типов марок, чтобы помочь бизнесу в этой отрасли.

nglos324 — углеродистая сталь

nglos324 — углеродистая сталь

	Углеродистая сталь
		А углеродистая сталь представляет собой сплав внедрения только железа и углерода.