9 ключевых свойств стали:определения, характеристики и практическое применение

Из этой статьи вы узнаете Что такое сталь?  Его Определение, характеристики и свойства стали все объяснено с картинками.

Вы также можете скачать PDF-файл.  в конце этой статьи.

Что такое сталь?

В отличие от других форм железа, сталь изготавливается из железа, смешанного с углеродом, чтобы улучшить ее прочность и сопротивление разрушению. Кроме того, могут присутствовать или добавляться многие другие элементы. Железо как основной металл для стали играет очень важную роль.

Прочность и низкая стоимость стали делают ее отличным материалом для строительства, инфраструктуры, инструментов, кораблей, поездов, автомобилей, машин, электроприборов, оружия и ракет. Производство стали началось в цветных печах тысячи лет назад, но ее промышленное использование началось с появлением в 17 веке доменной печи, которая производила тигельную сталь.

Механические свойства стали определяют, прослужит ли она долго и эффективно в самых абразивных и изнашиваемых условиях или выйдет из строя часто или катастрофически. Существует много типов стали, и каждый тип имеет уникальные свойства, влияющие на его характеристики.

При выборе подходящей марки устойчивой к истиранию стали понимание этих свойств имеет решающее значение. Итак, начнем.

Читайте также:Определения и термины, применимые к механическим измерениям

Ниже приведены важные характеристики стали:

1. Обрабатываемость
2. Свариваемость
3. Упрочняемость
4. Удобство обработки (гибка или формовка)
5. Износостойкость
6. Коррозионная стойкость

Машиностроение №1

В случае резки или удаления материала для создания уникальных конструкций при выборе материала важную роль должны играть свойства обрабатываемости стали. Обрабатываемость зависит от многих факторов, например, когда материал затвердевает, это снижает срок службы инструмента и увеличивает стоимость детали.

Как правило, содержание углерода в стали существенно влияет на ее обрабатываемость. Материалы из высокоуглеродистой стали значительно труднее обрабатывать, поскольку они прочнее и могут содержать карбиды, которые разъедают режущий инструмент.

Альтернативно, низкоуглеродистые стали являются проблематичными из-за их мягкости. Низкоуглеродистые стали имеют тенденцию прилипать к режущему инструменту, что приводит к образованию наростов на кромке, что сокращает срок службы инструмента. Таким образом, лучшей обрабатываемостью обладает сталь с умеренным содержанием углерода, около 0,20%.

#2 Свариваемость

Свариваемость — это свойство стали, которое описывает, насколько легко ее можно использовать в производстве. Как следует из названия, свариваемость материала означает его способность к сварке. Материалы с низкой свариваемостью склонны к растрескиванию из-за местных напряжений и нагрева в месте сварного соединения.

Свариваемость материала обратно пропорциональна его твердости. В результате, если материал поддается закалке, он будет иметь тенденцию затвердевать в процессе сварки, что приводит к хрупкости и растрескиванию.

Для оценки свариваемости стали можно измерить несколько видов разрушения, включая образование холодных трещин, вызванное водородом, пластинчатый разрыв и отслаивание точечной сварки. Наиболее известным из них является холодное растрескивание, вызванное водородом.

#3 Упрочняемость

Что касается прокаливаемости стали, то это мера того, насколько материал затвердеет под воздействием тепла после обработки им. Не следует путать его с твердостью, которая учитывает устойчивость образца к вмятинам и царапинам.

Это важное свойство для сварки, так как оно обратно пропорционально свариваемости, т. е. с увеличением прокаливаемости свариваемость снижается, и наоборот. Сталь высокой твердости может иметь определенные уровни твердости на этапе проектирования.

Это стандарт для инструментов и применений, требующих долговечности поверхности. Свойства материала можно настроить, регулируя его твердость, поскольку твердость и пластичность обратно пропорциональны.

Читайте также:Типы сварочных процессов:их преимущества и недостатки [PDF]

#4 Работоспособность (гибка или формовка)

Технологичность — это способность материала деформироваться в конкретном процессе металлообработки. Это влияет на то, насколько легко материал можно согнуть или сформировать. Его обычно используют для придания листовому металлу или стальным пластинам различных форм:от автомобильных панелей до огромных катаных стальных труб.

Твердость и пластичность металла могут в значительной степени влиять на обрабатываемость. Высокоуглеродистая сталь имеет низкую пластичность, что делает ее менее обрабатываемой, чем низкоуглеродистая сталь, обладающая высокой пластичностью. Работоспособность также можно повысить путем нагрева металла, называемого горячей обработкой.

По мере нагревания металла его пластичность увеличивается, а предел текучести снижается, что повышает обрабатываемость. Его можно использовать для нагрева высокопрочных металлов, которые обычно трескаются при холодной штамповке.

#5 Износостойкость

При изготовлении режущей кромки или штампа для штамповки свойство износостойкости стали будет определять, как долго инструмент можно будет использовать до выхода из строя. Это относится к способности материала противостоять потере материала в результате некоторых механических воздействий, таких как истирание, эрозия, адгезия, усталость или кавитация.

Алмазные и сапфировые материалы обладают исключительно высокой износостойкостью, что делает их идеальными для использования в качестве драгоценных камней или требовательных режущих инструментов. На износостойкость материала большое влияние оказывает твердость поверхности. Высокая поверхностная твердость напильника позволяет ему истирать другие металлы меньшей твердости, не испытывая при этом значительного износа.

№6 Устойчивость к коррозии

Коррозионная стойкость описывает, насколько хорошо материал может противостоять повреждениям в результате окисления или других химических реакций. Разные металлы имеют разную степень коррозионной стойкости. Металлы, подвергающиеся воздействию дождя, воды, влаги или чего-либо, что может окислить металлическую поверхность, уязвимы для коррозионного повреждения.

Коррозию можно легко контролировать с помощью нержавеющей или оцинкованной стали, титана, алюминия и атмосферостойкой стали, а также поддерживать слой герметика, например, краски. Эти металлы обладают высокой коррозионной стойкостью, но не являются коррозионностойкими.

Если металл подвергается воздействию вакуума, через некоторое время появится ржавчина. По этой причине для любого критического компонента требуется техническое обслуживание и мониторинг для предотвращения коррозии. Вам необходимо рассчитать скорость коррозии, чтобы определить рекомендации по техническому обслуживанию.

Читайте также:10 различных типов коррозии и их примеры

Свойства стали

Вот некоторые из основных свойств стали:

1. Твердость
2. Надежность
3. Предел текучести
4. Прочность на растяжение
5. Пластичность
6. Долговечность
7. Пластичность
8. Магнитный
9. Теплопроводность

Твердость №1

Изображение:fractory.com

Твердость определяется как способность материала противостоять трению и истиранию и является мерой его долговечности. Это наиболее плохо определенное свойство материала, поскольку оно может указывать на устойчивость к царапинам, устойчивость к истиранию, устойчивость к вмятинам или формованию или устойчивость к локализованной пластической деформации.

#2 Прочность

Прочность — это свойство стали, которое определяется как ее способность поглощать энергию, не разрушаясь и не разрушаясь. Проще говоря, это сопротивление материала разрушению при напряжении. Это во многом зависит как от силы, так и от гибкости.

Прочность материала обычно измеряется в футах-фунтах на квадратный дюйм или в джоулях на квадратный сантиметр. Сталь может иметь удовлетворительную вязкость при статической нагрузке, но разрушаться при динамической нагрузке или ударе. Он характеризуется твердостью как материал, который сильно деформируется, не разрушаясь, и его можно считать чрезвычайно прочным, но не твердым.

#3 Предел текучести

Предел текучести относится к мере силы, необходимой для инициирования деформации (т.е. изгиба или коробления) материала. Проще говоря, это пиковая сила, которая прикладывается к объекту до того, как он изменит свою форму и структуру. Предел текучести является важным фактором, который помогает выбрать подходящий материал для строительства в зависимости от требований.

Читайте также:Что такое ковка? Типы, операции и преимущества

#4 Прочность на разрыв

Изображение:azom.com

Предел прочности определяется как мера силы, необходимой для разрушения материала. Предел прочности стали практически такой же высокий, что делает ее относительно невосприимчивой к растрескиванию и разрушению, что важно для ее использования при строительстве сооружений. Типичный предел прочности на разрыв для конструкционной стали составляет 400 мегапаскалей (МПа), а типичный предел прочности на разрыв для углеродистой стали — 841 МПа.

#5 Пластичность

Изображение:thinkco.com

Одним из ценных механических свойств стали является ее пластичность, то есть способность изменять форму под действием приложенной к ней силы таким образом, что она не трескается. Это одно из важнейших механических свойств стали.

Свойство, позволяющее ему принимать различные формы и структуры, известно как пластичность. Это позволяет использовать его в качестве тонких проводов или в качестве крупных автомобильных деталей и панелей, в зависимости от формы и структуры.

#6 Долговечность

Изображение:blog.dahlstromrollform.com.

Долговечность металла означает его способность противостоять истиранию, давлению и повреждениям в течение длительного периода времени. Сталь также является очень прочным металлом. Поскольку сталь также прочная и пластичная, что делает ее очень устойчивой к случайным повреждениям.

Поскольку сталь представляет собой сложный металл, состоящий из железа и углерода в определенной комбинации, она чрезвычайно невосприимчива к большинству компонентов, что делает ее идеальной для таких районов, как прибрежные районы и города, где наблюдаются сильные ветры, частые штормы и сложные условия. 

Читайте также:Виды зубонарезных работ:их преимущества и недостатки

#7. Гибкость

Изображение:hevvypumps.com

Когда металлы податливы, это означает, что их можно бить, сжимать или сгибать в тонкие или толстые листы, не ломая, тем самым указывая на то, что они обладают физическим свойством ковкости. Проще говоря, это свойство металла деформироваться под давлением и принимать другую форму.

#8 Магнитный

Изображение:monnigindustry.com

Сталь также является магнитным материалом, но это зависит от того, о каком типе стали идет речь. Например, в случае стальных банок компоненты, из которых она состоит, являются ферромагнитными, например железом, которое хорошо притягивается магнитами. Аустенитная нержавеющая сталь не обладает магнитным действием из-за высокой концентрации хрома и никеля.

#9 Теплопроводность

Изображение:нержавеющей-structurals.com

Теплопроводность — это скорость, с которой тепловая энергия переносится через материал. Обычно он измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт/(мК)). Материал с высокой теплопроводностью может передавать тепло быстрее и эффективнее, чем материал с низкой теплопроводностью.

Углеродистая сталь имеет очень низкую проводимость по сравнению с алюминием. Обычно это около 45 Вт на каждый Кельвин на метр. Электропроводность при комнатной температуре около 6 миллионов сименс на метр. Это первое физическое свойство, определяющее проводимость стали.

Закрытие

Вот и все. Спасибо за чтение. Надеюсь, я рассказал все о свойствах стали. Если я что-то упустил или у вас есть сомнения, дайте знать в комментариях. Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями.

Хотите бесплатные PDF-файлы прямо на свой почтовый ящик? Тогда подпишитесь на нашу рассылку.

Скачать PDF этой статьи:

Возможно, вам будет интересно прочитать больше в нашем блоге:

1. Понимание различных типов механических молотков, используемых при ковке.
2. Различные типы операций с листовым металлом с диаграммами
3. Процесс экструзии:принцип работы, типы, применение и преимущества


Руководство по гидравлическому прессу:схема, работа, типы и применение – PDF Почему полиуретан обеспечит успех производства в 2023 году