Как углерод определяет свойства стали: повышение прочности и универсальности

Именно углерод делает возможным преобразование стали. Содержание углерода в стали меняет её свойства для различных применений. С помощью точно подбираемого процента углерода можно получить материалы с разными вязкостными характеристиками — от гибкой низкоуглеродистой стали до ударопрочных бронеплит.

Свойства стали

Железо является базовым металлом стали, но в чистом виде оно слишком мягкое для практического использования. При добавлении аустенита и феррита (форм нахождения углерода) формируются различные структуры стали. Другие легирующие элементы, такие как цементит, также используются для изменения структурных характеристик. Последующая термическая обработка в контролируемых условиях закрепляет структуру материала.

Улучшение производства

До 1968 года основой коммерческого производства стали был бессемеровский процесс. Кислород использовали для выжигания примесей — кремния, марганца и самого углерода. В 1968 году были разработаны конвертеры основного отдува, что повысило контроль и скорость подачи кислорода. Сегодня более 66% всей мировой стали производится именно этим методом.

Основные марки углеродистых сталей

Существует три основных типа углеродистых сталей, широко применяемых в различных сферах. Уровень углерода определяет необходимую вязкость для штамповки, сварки и обеспечения конструкционной надежности каждого проекта.

• Низкоуглеродистая сталь содержит наименьший процент углерода по весу — 0,05–0,25%. Основное применение — плоские прокатные изделия: проволока, жестяные листы, кузовные панели автомобилей.
• Среднеуглеродистая сталь содержит 0,30–0,60% углерода. При добавлении 0,60–1,65% марганца и после закалки с отпуском материал приобретает более высокую вязкость. Конструкционная сталь для валов, шестерен и рельсов обеспечивает повышенную прочность.
• Высокоуглеродистая сталь содержит 0,60–1,00% углерода с 0,30–0,90% марганца по весу. Благодаря оптимальному сочетанию прочности, твердости, вязкости и износостойкости применяется для ножей, тяжелых валов и твердых металлических прутков.

Важность механических свойств

Создание конструкционной стали — это металлургия, наука о химии металлов. Изучение окисления и добавления или удаления элементов показывает: увеличение углерода выше 0,12% не дает существенного эффекта. Механические свойства вводятся для дальнейшего совершенствования стали с учетом атмосферных условий. Атмосферная коррозия — частая проблема конструкционной стали без специальных механических свойств. Углерод формирует нужную вязкость в обычных углях, но более высокую стойкость к среде дают микролегированные стали.

Термическая обработка низколегированных сталей

На закаленные с отпуском, нормализованные и отпущенные низколегированные стали могут распространяться нормативные требования. Сплавы, такие как сталь, защищают от коррозии и других воздействий среды, а также обеспечивают вязкость после термообработки.

1. Низкоуглеродистые закаленные с отпуском стали отлично подходят для ковки и литья.
2. Среднеуглеродистые сверхвысокопрочные стали хорошо работают в виде брусков, прутков, листов и труб.
3. Шнековые стали используются для роликовых и шарикоподшипниковых применений и могут быть как высокоуглеродистыми, так и низкоуглеродистыми — в зависимости от задачи.
4. Хромомолибденовые стали часто требуются в нефтегазовой отрасли благодаря стойкости к окислению, коррозии и высоким температурам.

Химические и механические свойства конструкционной стали можно адаптировать практически к любому применению — но только если углероду отведена ключевая роль. В зависимости от отрасли и атмосферных требований объекта можно подобрать идеальную формулу. Необходимо учитывать прочность, стойкость, экологические аспекты и нормативные требования при выборе оптимального решения.

Для получения подробной информации о базовой конструкционной стали и её применении для вашего бизнеса в США свяжитесь с компанией Swanton Welding Company Inc. Посетите наш сайт SwantonWeld.com или звоните по телефону 419.826.4816.