Сталь - Steel


Из Википедии, свободной энциклопедии

Сталь представляет собой сплав из железа и углерода , а иногда и других элементов. Из - за своей высокой прочности на разрыв и низкой стоимости, он является одним из основных компонентов , используемых в зданиях , инфраструктуры , инструментов , кораблей , автомобилей , машин , приборов и оружия .

Железо является основным металлом из стали. Железо в состоянии взять на двух кристаллических форм (аллотропных форм), ОЦК и гранецентрированной кубической , в зависимости от его температуры. В объемно-центрированную кубическую структуру, есть атом железа в центре и восемь атомов в вершинах каждой кубической элементарной ячейки; в кубической гранецентрированной, есть один атом в центре каждой из шести граней кубической элементарной ячейки и восемь атомов в его вершинах. Это взаимодействие аллотропных железа с легирующими элементами, прежде всего углерода, что придает стали и чугуна их ряд уникальных свойств.

В чистом железе, кристаллическая структура имеет относительно небольшое сопротивление атомов железа скользящих мимо друг друг, и так чистое железо довольно пластичное , или мягкое и легко формируются. В стал, небольшими количествами углерода, других элементов и включений внутри железа выступают в качестве отвердителей , которые предотвращают движение дислокаций , которые являются общими в кристаллических решетках атомов железа.

Углерод в типичных стальных сплавах может способствовать до 2,14% от его веса. Изменяя количество углерода и многих других легирующих элементов, а также контроль за их химические и физической макияж в конечном стал (либо в качестве элементов растворенных вещества, или в виде осажденных фаз), замедляет движение этих дислокаций , которые делают чистое железо пластичным, и , таким образом , контролирует и улучшает свои качества. Эти качества включают в себя такие вещи , как твердость , закалка поведение , необходимость отжига , закалки поведение , предел текучести и предел прочности на разрыв в результате стали. Увеличение прочности марок стали по сравнению с чистым железом возможно только за счет уменьшения утюга пластичностью .

Сталь была произведена в Bloomery печей для тысяч лет, но его масштабное, промышленное использование началось только после того, как более эффективные методы производства были разработаны в 17 - м веке, с производством блистерной стали и затем тигельной стали . С изобретением бессемеровского процесса в середине 19-го века, в новую эру массового производства стали стали. За этим последовали в процессе мартеновского , а затем в процессе Джилкриста-Томасе , что рафинированное качество стало. С их введениями, низкоуглеродистая сталь заменила кованое железо .

Дальнейшие уточнения в процессе, такие как основная кислородная выплавка сталь (BOS), в значительной степени заменены более ранних методах путем дальнейшего снижения стоимости производства и повышения качества конечного продукта. Сегодня сталь является одним из наиболее распространенных искусственных материалов в мире, с более чем 1,6 млрд тонн , произведенных в год. Современная сталь обычно идентифицируется различными сортами , определенными сортированных организациями по стандартизации .

Определения и связанные с ними материалы

Существительное сталь происходит от прото-германской прилагательного stahliją или stakhlijan ( из стали ), которая связана с stahlaz или stahliją ( стоя фирму ).

Содержание углерода в стали составляет от 0,002% до 2,14% по массе для простого железа - углеродных сплавов . Эти значения изменяются в зависимости от легирующих элементов , таких как марганец , хром , никель , вольфрам , и так далее. В основном, сталь представляет собой железо-углерод сплава , который не подвергается эвтектической реакции . В противоположность этому , чугун делает подвергаются эвтектической реакции. Слишком мало содержания углерода листьев (чистый) железо довольно мягкий, пластичный, и слабым. Содержание углерода выше , чем у стали сделать хрупкий сплав обычно называют чугуна . В то время как железо сплавляется с углеродом называется из углеродистой стали, легированной стали является сталь , в которой другие легирующие элементы были преднамеренно добавлены к модификации характеристик стали. Общие легирующие элементы включают в себя: марганец, никель, хром, молибден , бор , титан , ванадий , вольфрам, кобальт и ниобий . Дополнительные элементы, наиболее часто считается нежелательным, также имеют важное значение в стали: фосфор , серу , кремний , а также следы кислорода , азота и меди .

Простые углерод-сплавы железа с содержанием углерода выше , чем 2,1%, известны как чугун . С современные сталеплавильные технологии , такие как порошок металла , образуя, можно сделать очень высоким содержанием углерода (и другой материал , сплав) сталей, но такое не являются общими. Чугун не податливый , даже когда жарко, но он может быть образован путем литья , как он имеет более низкую температуру плавления , чем сталь и хорошие литейные свойства. Некоторые композиции чугуна, сохраняя при этом экономии плавления и отливок, могут быть подвергнута термообработка после отливки , чтобы сделать ковкий чугун или чугун с шаровидным графитом объектов. Сталь отличается от кованого железа (теперь в значительной степени устаревшего), который может содержать небольшое количество углерода , но большие количества шлака .

Свойства материала

Равновесия железо-углерод фазовая диаграмма , показывающая условия , необходимые для формирования различных фаз

Железо обычно встречаются в земной коре в виде руды , как правило , оксид железа, таких как магнетит или гематит . Железо извлекает из железных руды путем удаления кислорода через ее комбинацию с предпочтительным химическим партнером , такими как углерод , который затем теряется в атмосферу в виде углекислого газа. Этот процесс, известный как плавка , впервые был применен к металлам с более низкими температурами плавления точек, такими , как олово , который плавится при температуре около 250 ° C (482 ° F), и медь , который плавится при температуре около 1100 ° С (2010 ° F), и комбинация, бронзы, который имеет температуру плавления ниже , чем ° с тысячу восемьдесят три (одна тысяча девятьсот восемьдесят одна ° F). Для сравнения, чугун плавится при температуре около 1 375 ° C (2507 ° F). Небольшие количества железа, выплавляют в древности, в твердом состоянии, при нагревании руды в уголь огонь , а затем сварки комки вместе с молотком и в процессе вытеснения примесей. С осторожностью, содержание углерода может контролироваться путем перемещения его вокруг в огне. В отличие от меди и олова, жидкости или твердого железа растворяется углерод достаточно легко.

Все эти температуры могут быть достигнуты с древних методов , используемых с бронзового века . Так как скорость окисления железа быстро возрастает за пределами 800 ° C (+1470 ° F), важно , что плавка иметь место в среде с низким содержанием кислорода. Выплавка, с использованием углерода для восстановления оксидов железа, результатов в сплаве ( чугун ) , который сохраняет слишком много углерода , чтобы назвать сталью. Избыточный углерод и другие примеси удаляются в последующей стадии.

Другие материалы часто добавляют в железо / углерод смеси для производства стали с заданными свойствами. Никель и марганец в стал добавить к ее прочности на разрыв и сделать аустенит формы раствора железа-углерод более стабильной, хром повышает температуру плавления и твердость, и ванадий также повышает твердость, делая его менее склонным к усталости металла .

Для того, чтобы ингибировать коррозию, по крайней мере , 11% хрома добавляют в сталь , так что твердые оксидные формы на поверхности металла; это известно , как нержавеющая сталь . Вольфрам замедляет образование цементита , сохраняя углерод в матрице железы и позволяя мартенсит с образованием преимущественно на более медленных скоростях резкого охлаждения, что приводит к высокой скорости стала . С другой стороны, сера, азот и фосфор считаются загрязняющими веществами , которые делают стало более хрупкими и удаляются из расплава стали во время обработки.

Плотность стали варьируется в зависимости от легирующих компонентов , но обычно находится в диапазоне между 7750 и 8050 кг / м 3 (484 и 503 фунт / куб футов), или 7,75 и 8,05 г / см 3 (4,48 и 4,65 унций / куб в).

Даже в узком диапазоне концентраций смесей углерода и железа , которые делают сталь, целый ряд различных металлургических структур, с очень разными свойствами могут образовывать. Понимание таких свойств является существенным для создания высококачественной стали. При комнатной температуре , наиболее стабильной формой чистого железа является кубической объемно-центрированной (ОЦК) структура , называемая альфа - железа или α-железа. Это довольно мягкий металл , который может растворить лишь небольшую концентрацию углерода, не более 0,005% при 0 ° C (32 ° F) и 0,021 мас% при 723 ° С (1 333 ° F). Включение углерода в альфа - железе называется феррит . При 910 ° С, чистое железо превращается в гранецентрированной кубической (ГЦК) структуры, называемой гамма - железа или γ-железа. Включение углерода в гамма - железе называется аустенита. Более открытая структура ФКСА аустенита может растворить значительно больше углерода, столько же , как 2,1% (38 раз выше, чем из феррита) углерода при 1,148 ° C (2098 ° F), что отражает верхнее содержание углерода в стал, за которой чугун , Когда углерод выходит из раствора с железом, она образует очень твердой, но хрупкий материал называется цементит (Fe 3 C).

Когда сталь с точно 0,8% углерода (известный как эвтектоидной стали), которые охлаждают, аустенитная фаза (FCC) , смеси пытается вернуться к ферритной фазы (ОЦК). Углерод не больше не вписывается в аустенитной структуре FCC, в результате чего в избытке углерода. Один из способов углерода , чтобы оставить аустенит для того , чтобы осадить из раствора в виде цементита , оставляя за собой окружающие фазами BCC железы называется ферритом с небольшим количеством углерода в растворе. Два, феррит и цементит, осадить одновременно производя слоистую структуру , называемого перлитом , названную за его сходство с перламутром . В гиперэвтектоидной композиции (более 0,8% углерод), углерод сначала выпадают в осадок в виде крупных включений цементита на границах зерен аустенита , пока процент углерода в зернах не уменьшился до эвтектоидного состава (0,8% углерода), при которой указывают формы перлитной структуры. Для сталей, имеющих менее 0,8% углерода (доэвтектоидных), феррит сначала образуют внутри зерен , пока оставшаяся композиция не поднимается до 0,8% углерода, и в этот момент будет образовывать перлитной структуры. Нет больших включений цементита не сформируют на границах в hypoeuctoid стали. Выше , предполагает , что процесс охлаждения происходит очень медленно, что позволяет достаточно времени для углерода мигрировать.

По мере увеличения скорости охлаждения углерода будет меньше времени , чтобы мигрировать с образованием карбида на границах зерен , но будет иметь более большое количество перлита из более тонкой и более тонкой структуры внутри зерен; следовательно , карбид более широко рассредоточены и действует , чтобы предотвратить скольжение дефектов внутри этих зерен, что приводит к упрочнению стали. При очень высоких скоростях охлаждения , полученных путем закалки, углерод не успевает мигрировать , но заблокирован в гранецентрированном аустените и образует мартенсит . Мартенсит является весьма напряженной и подчеркнул, пересыщенная формой углерода и железа , и чрезвычайно трудно , но хрупкий. В зависимости от содержания углерода, мартенситной фазы принимает различные формы. Ниже 0,2% углерода, он принимает на ферритовую кристаллической форме BCC, но при более высоком содержании углерода она занимает тетрагональную объемно-центрированный (BCT) структуру. Там нет тепловой энергии активации для перехода от аустенита в мартенсите. Кроме того, нет изменения состава таким образом , как правило , атомы сохраняют свои же сосед.

Мартенсит имеет более низкую плотность (она расширяется во время охлаждения) , чем аустенит, так что преобразование между ними приводит к изменению объема. В этом случае происходит расширение. Внутренние напряжения от этого разложения как правило , принимают форму сжатия на кристаллах мартенсита и натяжения на оставшийся феррите, с справедливым количеством сдвига на оба компонентах. Если тушение осуществляется ненадлежащим образом , внутренние напряжения могут вызвать часть , чтобы разрушить , как он охлаждается. По крайней мере, они вызывают внутренний наклеп и другие микроскопические дефекты. Она является общей для закалки трещин с образованием , когда сталь гасила вода, хотя они не всегда могут быть видны.

Термическая обработка

Есть много видов термической обработки процессов , доступных для стали. Наиболее распространенными являются отжига , закалки и отпуска . Термическая обработка эффективна на композициях выше эвтектоидной композиции (гиперэвтектоидный) 0,8% углерода. Доэвтектоидные стали не выигрывает от термической обработки.

Отжиг представляет собой процесс нагрева стали до достаточно высокой температуры , чтобы уменьшить локальные внутренние напряжения. Она не создает общее размягчение продукта , но только локально снимает напряжения и напряжение взаперти в материале. Отжиг проходит через три этапа: восстановление , рекристаллизацию и рост зерна . Температура , необходимая для отжига конкретного стали зависит от типа отжига должны быть достигнуты и легирующих компонентов.

Тушение включает нагрев стал для создания аустенитной фазы с последующей закалкой в воде или масле . Это быстрое охлаждение приводит к твердой , но хрупкой мартенситной структуре. Стало затем закаленными, который является только специализированным типом отжига, чтобы уменьшить хрупкость. В этом приложении процесс (закалка) отжиг превращает некоторые из мартенсита в цементит, или spheroidite и , следовательно, уменьшает внутренние напряжения и дефекты. Результатом является более пластичным и разрушение-стойкой стали.

производство стали

Железной руды гранулы для производства стали

Когда железо выплавляется из руды, она содержит больше углерода , чем это желательно. Для того чтобы стать сталь, она должна быть переработана , чтобы уменьшить углерод правильное количество, при котором могут быть добавлены другие точечные элементы. В прошлом, стальные объекты будут отбрасывать сырой стал продуктом в слитки , которые не будут храниться до использования в дальнейших процессах уточнения , которые привели в конечном продукте. В современных объектах, исходный продукт близок к конечной композиции и непрерывно разливает в длинные плиты, вырезать и форму , в бары и прессованные и подвергали термообработку для получения конечного продукта. Сегодня лишь небольшая фракция отливать в слитках . Приблизительно 96% стали непрерывно отливают, в то время как только 4% получают в виде слитков.

Слитки затем нагревают в замачивания яму и подвергают горячей прокатке в слябы, заготовки , или блюмов . Плиты являются горячими или холодной прокаткой в листовой металл или пластины. Заготовки горячей или холодной прокатке в бруски, стержни и проволоки. Бутонов являются горячей или холодной прокатке в конструкционной стали , такие как двутавровых балок и рельсов . В современных металлургических заводах эти процессы часто происходят в одной сборочной линии с руды поступают и готовые изделия из стали выходить. Иногда после окончательной прокатки стальной, он подвергают тепловой обработке на прочность; Однако, это сравнительно редко.

История производства стали

Bloomery плавки во время Средневековья

Древняя сталь

Сталь была известна в древности и был произведен в bloomeries и тиглей.

Самое раннее известное производство стали видно на кусках , выкопанных из крепежа на археологических раскопках в Анатолии ( Каман-Kalehöyük ) и почти 4000 лет, начиная с 1800 г. до н. Гораций идентифицирует стальное оружие , такие как Фалькат на Пиренейском полуострове , в то время как Noric сталь была использована римским военным .

Репутация Серик железы Южной Индии (булат стал) значительно выросла в остальной части мира. Изделия из металла сайтов в Шри - Ланке использовали ветряные печи , приводимого в действие муссонных ветров, способных производить с высокой углеродистой стали. Крупномасштабное булат стали производства в Tamilakam использованием тиглей и источники углерода , такие как завод Avāram произошло в шестом веке до н.э., пионерской предшественником современного производства и металлургии стали.

В китайский этого периода Воюющих (403-221 до н.э.) была закалочной-закаленной стали, в то время как китайский о династии Хань (202 г. до н.э. - 220 н.э.) создал стали путем плавления вместе кованого железа с чугуном, получая конечную произведение углерода -intermediate стали в 1 веке нашей эры.

Булат стали и дамасской стали

Доказательства самого раннего производства высококачественной углеродистой стали в Индийском субконтиненте найдены в Kodumanal в Тамилнад области, Голконда в Андхра Прадеш области и Карнатака , а также в Samanalawewa районах Шри - Ланки . Это стало известно как булат стали , произведенной в Южной Индии около шестого века до нашей эры и экспортируемые по всему миру. Стали технологии существовали до 326 г. до н.э. в регионе , как они упоминаются в литературе сангама Тамил , арабский и латинский , как лучшие стали в мире экспортируется римлянам, египетские, китайские и арабские миры в то время - то , что они назвали Šerić Железо . 200 до н.э. Тамил торговая гильдия в Тиссамахараме , на юго - востоке Шри - Ланки, принесли с собой некоторые из самых старых железных и стальных артефактов и производственных процессов на остров от классического периода . Китайцы и местные жители в Анурадхапура , Шри - Ланка приняла также методы производства создания булата стали из династии хера тамилов Южной Индии в 5 веке нашей эры. В Шри - Ланке, этот ранний метод производства стало использует уникальную печь ветра, движимую муссонные ветра, способную производить с высокими углеродистой сталью. Поскольку технология была приобретена у Tamilians из Южной Индии, происхождение стали технологии в Индии может быть консервативно оценивается в 400-500 до н.

Производство , что стало называться булата или дамасской стали , известный своей прочностью и способностью удерживать преимущество, возможно, были взяты арабами из Персии, которые взяли его из Индии. Первоначально он был создан из нескольких различных материалов , в том числе различные микроэлементы , по- видимому , в конечном счете , из произведений Зосима Панополитанский . В 327 г. до н.э., Александр Великий был награжден побежденного короля Поруса , не золотом или серебром , но с 30 фунтов стали. Недавние исследования показали, что углеродные нанотрубки были включены в структуру, которая могла бы объяснить некоторые из его легендарных качеств, хотя с учетом технологии того времени, такие качества были получены случайно , а не дизайн. Естественный ветер используется там , где почва , содержащая железо нагревается за счет использования древесины. Древняя Sinhalese удалась извлечь тонны стали на каждые 2 тонн почвы, замечательный подвиг в то время. Одним из таких печей были найдены в Samanalawewa и археологи смогли производить сталь , как это делали древние.

Тигель стали , образованный путем медленного нагрева и охлаждения чистого железа и углерода ( как правило , в виде древесного угля) в тигле, был произведен в Мерве от 9 до 10 - го века нашей эры. В 11 - м веке, имеются данные о производстве стали в Song Китае с использованием двух методов: а «berganesque» метод , который произвел низшими, неоднородную сталь, и предшественник современного процесса бессемеровского , который использовал частичную декарбонизации с помощью повторен ковки в а холодный взрыв .

Современные сталеплавильный

Преобразователь Бессемера в Шеффилде , Англия

С 17 - го века, первый шаг в производстве европейской стали была плавка железной руды в чугун в доменной печи . Первоначально используя древесный уголь, современные методы используют кокс , который оказался более экономичным.

Процессы, начиная с железа бара

В этих процессах чугуна был рафинированных (оштрафован) в Finery горна производить бар железа , который затем был использован в производстве стали.

Производство стали в процессе цементации был описан в монографии , опубликованной в Праге в 1574 году и был в использовании в Нюрнберг из 1601 Аналогичный процесс для случая закалки брони и файлы были описаны в книге , изданной в Неаполе в 1589 Процесс был введен в Англии в 1614 году и примерно используется для производства такой стали сэра Basil Брука в Coalbrookdale в течение 1610-е годы.

Сырье для этого процесса были слитки железа. В течение 17 - го века , стало ясно , что лучшая сталь пришли из oregrounds железа региона к северу от Стокгольма , Швеция. Это был еще обычным источником сырья в 19 - м веке, почти столько же времени , как был использован процесс.

Тигель сталь представляет собой сталь , которая была расплавляют в тигле , а не будучи подделаны , в результате чего он более однородным. Большинство предыдущих печей не смогли достичь достаточно высокой температуры , чтобы расплавить сталь. Ранний современный тигель сталелитейной промышленности в результате изобретения Бенджамин Huntsman в 1740. Блистер стали (изготовленные , как описано выше) был расплавлен в тигле или в печи, и литые (обычно) в слитки.

Процессы, начиная с чугуна

Стальная печь Siemens-Martin от Бранденбургского музея промышленности.
Бело-горячий стало выплескивается из электрической дуговой печи.

Современная эра в сталеплавильном началась с введением Генри бессемеровском «s бессемеровского процесса в 1855 году, сырье для которого было чугун. Его метод позволил ему производить сталь в больших количествах дешево, таким образом , низкоуглеродистая сталь стала использоваться для большинства целей , для которых кованого железа ранее был использован. Джилкрист-Томас процесс (или основной процесс Бессемера ) был усовершенствованием процесса бессемеровского, сделанный выстилающим преобразователь с базовым материалом для удаления фосфора.

Другой процесс выплавки стали 19-го века был процесс Siemens-Martin , который дополняет процесс Бессемера. Он состоял из совместного плавления сортового проката (или стального лома) с чугуном.

Эти способы производства стало были устареть в процессе Линца-Донавицах из основных сталеплавильного кислорода (BOS), разработанный в 1950 - х годах, а также другие стали кислород делают методы. Основные сталеплавильного кислорода превосходит предыдущие методы производства стали , так как кислород закачивается в печь ограниченных примесей, в первую очередь азота, которые ранее введенных из воздуха , используемого. Сегодня, электродуговые печи (EAF) являются распространенным способом переработки металлолома , чтобы создать новую сталь. Они также могут быть использованы для преобразования чугуна в сталь, но они используют много электроэнергии (около 440 кВт · ч на тонну), и, таким образом , как правило , только экономичны , когда происходит обильное снабжение дешевой электроэнергии.

Стальная промышленность

Производство стали (в млн тонн) по стране в 2007 году

Сталелитейная промышленность часто рассматриваются как показатель экономического прогресса, из - за важную роль , которую играют стал в инфраструктурном и общем экономическом развитии . В 1980 году насчитывалось более 500000 американских сталеваров. К 2000 году число сталеваров упал до 224,000.

Экономический бум в Китае и Индии вызвал значительное увеличение спроса на сталь. В период с 2000 по 2005 год мировой спрос на сталь выросли на 6%. Начиная с 2000 года, несколько индийских и китайских стальных компаний выросли на видное место , например, Tata Steel (которая приобрела Corus Group в 2007 году), Baosteel Group и Shagang Group . По состоянию на 2017 год, хотя, ArcelorMittal является мировым крупнейшим производителем стали . В 2005 году Британская геологическая служба заявила , Китай стал главным производителем стали с около одной трети мировой доли; Япония, Россия и США последовали соответственно.

В 2008 году стали начал торговать как товар на Лондонской бирже металлов . В конце 2008 года, сталелитейная промышленность столкнулась с резким спадом , который привел ко многим сокращениям.

Переработка отходов

Сталь является одним из наиболее переработанных материалов в мире, со скоростью переработки свыше 60% во всем мире; Только в Соединенных Штатах более 82 млн метрических тонн (81,000,000 длинных тонн; 90,000,000 коротких тонн) были переработаны в 2008 году, для общей скорости переработки 83%.

Поскольку все больше стали производится , чем слом, количество переработанного сырья составляет около 40% от общего объема произведенной стали - в 2016 году, 1,628,000,000 тонн (1,602 × 10 9 длинных тонн; 1,795 × 10 9 коротких тонн) сырой стали было производства в глобальном масштабе, с 630,000,000 тонн (620,000,000 тонн, длиной 690,000,000 коротких тонн) перерабатывается.

Современная сталь

Bethlehem Steel ( Bethlehem, Пенсильвания объект на фото) был одним из крупнейших в мире производителей стали до его закрытия в 2003 году

Углеродистые стали

Современные стали изготавливаются с различными сочетаниями сплава металлов для выполнения многих целей. Из углеродистой стали , состоит просто из железа и углерода, составляет 90% от производства стали. Низколегированная сталь сплавляются с другими элементами, обычно молибденом , марганцем, хромом, или никелем, в количестве до 10% по весу , чтобы улучшить прокаливаемость толстых сечений. Высокая прочность низколегированная сталь имеет небольшие добавки (обычно <2% по массе) других элементов, как правило , 1,5% марганца, чтобы обеспечить дополнительную прочность для незначительного увеличения цен.

Последние корпоративные средняя экономия топлива (CAFE) правила привели к новой разновидности стала известным как Advanced High Strength Steel (AHSS). Этот материал является одновременно прочным и пластичным , так что структуры транспортного средства могут поддерживать свои текущие уровни безопасности при использовании меньшего количества материала. Есть несколько коммерчески доступных сортов AHSS, такие как двухфазной стали , который подвергают тепловой обработке , чтобы содержать как ферритной и мартенситной микроструктуры для получения формуемой, высокая прочность стали. Преобразование Индуцированной Пластичность (TRIP) сталь включает в себя специальную легирующую и термической обработку для стабилизации количества аустенита при комнатной температуре в нормально аустените свободных низколегированных ферритных сталей. Применяя штамм, аустенит претерпевает фазовый переход в мартенсит без добавления тепла. Спаривание Индуцированная Пластичность (TWIP) стала использует определенный тип штамма повысить эффективность работы упрочнения на сплаве.

Углеродистые стали часто оцинкованными , через горячее погружение или гальваностегию в цинке для защиты от ржавчины.

Легированные стали

Нержавеющие стали содержат минимум 11% хрома, часто в сочетании с никелем, чтобы противостоять коррозии . Некоторые из нержавеющей сталь, такие как ферритные нержавеющие стали магнитная , в то время как другие, такие как аустенитные , являются немагнитными. Нержавеющие стали сокращенно CRES.

Некоторые более современные стали включают инструментальные стали , которые сплавляют с большим количеством вольфрама и кобальта или других элементов , чтобы максимально увеличить затвердевание раствора . Это также позволяет использовать дисперсионное твердение и улучшает температурную стойкость сплава в. Инструмент стали , как правило , используется в осях, сверл и других устройств , которые нуждаются в острую, длительную режущую кромку. Другие сплавы специального назначения включают атмосферостойкость стали , такие как Кор-десяти, что погода, приобретая стабильную, ржавую поверхность, и поэтому может быть использована не-окрашенным. Мартенситностареющие стали легируют никелем и другими элементами, но в отличие от большинства сталь содержит мало углерода (0,01%). Это создает очень сильный , но все еще податливую стали.

Eglin сталь использует комбинацию из более чем десятка различных элементов в различных количествах , чтобы создать относительно недорогой стали для использования в бункере Buster оружия. Хэдфилд стал (после того, как сэр Роберта Гадфильдом ) или марганцевая сталь содержит 12-14% марганец , который при трении деформации затвердевает, образуя невероятно тяжелую кожу , которая сопротивляется носить. Примеры включают гусеница , бульдозер лезвие кромки и режущие лопасти на челюсти жизни .

стандарты

Большинство из наиболее часто используемых стальных сплавов подразделяется на различные классы организаций по стандартизации. Например, Общество инженеров автомобильной промышленности имеет ряд классов , определяющие различные типы стали. Американское общество по испытанию материалов имеет отдельный набор стандартов, которые определяют сплавы , такие как А36 стали , наиболее часто используемые конструкционные стал в Соединенных Штатах. JIS также определяет ряд марок стали , которые в настоящее время широко используются в Японии, а также в развивающихся странах.

Пользы

Рулон стальной ваты

Железо и сталь широко используется в строительстве дорог, железных дорог, других объектов инфраструктуры, техники, зданий и сооружений. Большинство крупных современных структур, таких как стадионы и небоскребов, мостов и аэропортов, поддерживаются стальным каркасом. Даже те , с конкретной структурой используют сталь для армирования. Кроме того, он видит широкое применение в крупных бытовых приборов и автомобилей . Несмотря на рост использования алюминия , он по- прежнему является основным материалом для автомобильных кузовов. Сталь используется в различных других строительных материалов, таких как болты, гвозди и винты и других бытовых изделий и кухонной утвари.

Другие распространенные приложения включают судостроение , трубопроводов , добычи , оффшорного строительства , авиакосмической , предметы домашнего обихода (например , стиральные машины ), тяжелого оборудования , такие как бульдозеры, офисная мебель, стальной ватой , инструментов и брони в виде личных бронежилетов или брони транспортного средства (лучше известный как катаной гомогенной брони в этой роли).

исторический

Углеродная сталь ножа

Перед введения в процессе бессемеровского и других современных технологий производства, стали был дорога и использовались только там , где нет более дешевой альтернативы не существовала, в частности , для режущей кромки ножей , бритв , мечей и других предметов , где необходим жесткий, острый край. Она также используется для пружин , в том числе тех , которые используются в часах и часах .

С появлением быстрее и экономное методов производства, стали стало проще получить и гораздо дешевле. Он заменил кованое железо для множества целей. Тем не менее, наличие пластика в последней части 20 - го века позволили эти материалы для замены стали в некоторых случаях применения из - за их более низкой стоимости изготовления и веса. Углеродное волокно заменяет сталь в некоторых экономически нечувствительных приложений , таких как самолеты, спортивный инвентарь и высокого класса автомобилей.

Длинный стальной

Стальной мост
Стальной пилон суспендирующего воздушных линий электропередач

Плоская углеродистая сталь

Выветривание стали (COR-TEN)

Нержавеющая сталь

Из нержавеющей стали , соусник

Низкофоновая сталь

Сталь , изготовленная после Второй мировой войны стала загрязнено с радионуклидами по испытаниям ядерного оружия . Низкофоновых сталь, сталь , изготовленные до 1945, используется для некоторых радиационно-чувствительных приложений , таких как счетчики Гейгера и радиационной защиты .

Смотрите также

Рекомендации

Список используемой литературы

  • Эшби, Майкл Ф. ; Джонс, Дэвид Рейнер Hunkin (1992). Введение в микроструктуры, обработку и дизайн . Butterworth-Heinemann.
  • ДеГармо, E. Paul; Черный, J Т .; Kohser, Ronald A. (2003). Материалы и процессы в Производство (9 -е изд.). Wiley. ISBN  0-471-65653-4 .
  • Verein Deutscher Eisenhüttenleute (ред.). Сталь - Руководство для исследования материалов и техники, Том 1: Основы . Springer-Verlag Berlin, Heidelberg и Verlag Stahleisen, Дюссельдорф 1992, 737 стр. ISBN  3-540-52968-3 , 3-514-00377-7 .
  • Verein Deutscher Eisenhüttenleute (ред.). Сталь - Руководство для исследования материалов и техники, том 2: Приложения . Springer-Verlag Berlin, Heidelberg и Verlag Stahleisen, Дюссельдорф 1993, 839 страниц, ISBN  3-540-54075-X , 3-514-00378-5 .
  • Смит, Уильям F .; Хашеми, Джавад (2006). Основы материаловедения и инженерии (4 - е изд.). McGraw-Hill. ISBN  0-07-295358-6 .

дальнейшее чтение

внешняя ссылка