Отличие углеродистой стали от легированной

Отличие углеродистой стали от легированной

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, дополненный примесями других элементов. Этот материал используется в разных отраслях промышленности - из него производят автомобильные кузова и судовые корпуса, слесарное оборудование и медицинские инструменты, строительные металлоконструкции и домашнюю посуду. По химическому составу выделяют два вида стали - углеродистую и изготовленную с помощью технологии легирования. Сравним разновидности самого "ходового" промышленного металла и рассмотрим, в чём заключается отличие углеродистой стали от легированной.

Особенности углеродистой стали

Основное отличие углеродистой стали отражено в её названии - это повышенное содержание углерода С (до 2,14%) на фоне минимального количества других примесей (марганца, кремния, фосфора, серы).

Высокий уровень включения С придаёт материалу особую твёрдость и прочность, что делает его востребованным в строительном сегменте и производстве деталей механизмов. Железоуглеродистые стальные сплавы различаются по процентному содержанию С, которое бывает:

  • высокое - более 0,7% (идут на изготовление деталей, функционирующих в условиях трения и усиленных нагрузок - дисков сцепления, шпинделей, регулировочных шайб, прокатных валок);
  • среднее - от 0,3 до 0,7% (используются в создании деталей повышенной прочности - зубчатых колёс, распределительных валов, плунжеров);
  • низкое - менее чем 0,3% (сюда относятся мягкие стали, применяемые в изготовлении деталей по технологии холодной штамповки - трубок, колпачков).

Металлосплав маркируется буквой У ("углерод"), за литерой идёт цифра, обозначающая содержание данного элемента в десятых долях процента. Буква А в конце маркировки говорит о том, что материал высококачественный, т. е. в нём мало вредных включений серы и фосфора.

Углеродистая сталь - распространённый и недорогой чермет, который всё же не лишён недостатков. Изделия из "углеродки"подвержены образованию ржавого налёта, не наделены пластичностью и чувствительны к перегреву - при высоких температурах механическая прочность металла снижается.

Особенности легированной стали

Легированные сплавы изготавливают посредством добавления в состав специальных примесей для улучшения физико-химических свойств получаемого материала. В таблице перечислены основные легирующие элементы и указаны свойства, которые они придают стали.

Легирующая добавка

Влияние на свойства сплава

Никель

Повышает пластичность и стойкость к появлению коррозии

Хром

Усиливает прочность, твёрдость, устойчивость к коррозионным изменениям

Молибден

Понижает хрупкость и улучшает способность к закалке

Кремний

Повышает прочность, упругость, электросопротивление

Титан

Стабилизирует структуру, улучшает обрабатываемость и плотность

Вольфрам

Повышает твёрдость, снижает хрупкость при отпуске

Алюминий

Придаёт окалиностойкость

Ванадий

Уменьшает зернистость структуры и способствует улучшению текучести

Кобальт

Усиливает ударопрочность и способность противостоять воздействию жарких температур

Производят стали с низким (>2,5%), средним (от 2, 5 % до 10 %) и высоким (10-50%) насыщением легирующими элементами. Если классифицировать материалы по сфере применения, выделяются три группы:

  • Конструкционные - используются в машиностроении (корпуса, детали) и строительстве (сварные металлоконструкции);
  • Инструментальные - становятся сырьём для изготовления режущих, ударно-штамповочных, измерительных инструментов;
  • Обладающие особыми характеристиками (устойчивостью к окислению и возникновению ржавчины, кислото- и окалиностойкостью, жаропрочностью, улучшенными электро-магнитными свойствами) - применяются в судостроительстве, производстве электротехнических приборов, деталей реактивных двигателей.

Легированные стали маркируются следующим образом. В начале ставится число, обозначающее уровень содержания углерода. Для конструкционных сплавов он указывается в сотых долях, а для инструментальных - в десятых долях процента. Если число впереди отсутствует, в сплаве 1, 0% углерода. Затем идут буквы, означающие наличие легирующих включений, после каждой буквы стоит число, которое показывает процентное количество дополнительных элементов. Маркировка сталей высокого качества заканчивается литерой А.

В некоторых видах стали в начале указываются дополнительные обозначения: Э - электротехническая, Ш - шарикоподшипниковая, Л - изготовленная с помощью литья, Р - быстрорежущая. Например, ШХ15 - это шарикоподшипниковая сталь с одним процентом углерода и 1, 5 процента хрома.

Сравнение легированной и углеродистой сталей

В состав обоих видов стали входят железо, углерод и различные примеси. Однако разница в соотношении элементов определяет свойства конкретного металлического сплава и специфику его применения. В приведённой ниже таблице отмечены основные различия популярных марок легированной и углеродистой сталей.

Сравнительная таблица свойств марок Х12МФ и Ст2кп

Характеристики

Х12МФ

Ст2кп

Внешний вид легированная сталь углеродистая сталь

Класс

Сталь инструментальная штамповая

Сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества

Химический состав. Массовая доля (%)

углерод - 1,45 - 1,651

кремний - 0,1 - 0, 4

марганец - 0, 15 - 0, 45

хром - 11 - 12, 5

молибден - 0, 4 - 0, 6

ванадий - 0, 15 - 0,3

медь - < 0,3

фосфор - < 0,03

сера - < 0,03

никель - < 0,35

вольфрам - < 0,197

азот - нет

мышьяк - нет

всё остальное - железо

углерод - 0,09 - 0,15

кремний - до 0,05

марганец - 0,25 - 0,5

хром - до 0,3

молибден - нет

ванадий - нет

медь - нет

фосфор - до 0,04

сера до 0,05

никель - до 0,3

вольфрам - нет

азот - до 0,08

мышьяк - до 0, 008

остальное - железо

Твердость по Бринеллю

255 МПа

116 МПа

Плотность, кг/м3

7700

7850

Склонность к отпускной хрупкости

Склонна

Не склонна

Коррозионная стойкость

Высокая

Слабая

Свариваемость

Материал не используется для сварных конструкций

Высокая, не имеет ограничений

Углеродистая сталь уступает легированным соединениям по ряду эксплуатационных характеристик, зато она стоит дешевле и больше подходит для металлоёмкого производства. Легированные стали незаменимы в тех отраслях промышленности, где нужен металлопрокат с усовершенствованными свойствами - в судостроении, авиастроительстве, производстве профессионального оборудования.

Популярные статьи
Особенности выбора арматуры
16575

Стальная арматура лишь на первый взгляд кажется простым изделием. На самом деле существует несколько технологических процессов производства арматурного проката.

Швеллер ГОСТ
6023

Швеллер, независимо от вида, изготавливается по ГОСТу. В контролирующих документах указывается сортамент, марки стали и допустимые отклонения от норм.

ТОП-30 арматурных заводов России
5389

На территории нашей страны десятки предприятий специализируются на выпуске стальной продукции. Представим список лучших арматурных заводов России.

Что будет с ценами на металл в 2022 году
4673

Рост цен на металл влечёт за собой подорожание автомобилей, бытовой техники и других востребованных товаров.

Какой профнастил выбрать для дома
4477

Профнастил — популярный строительный материал. Его используют для забора, покрытия кровли и облицовки фасада, строительства цехов и складов.

Причины снижения цен на металлопрокат в 2020–2021 гг. и прогнозы на начало 2022 года
4471

Скачок цен на стальную арматуру и последующее снижение стоимости объяснили аналитики. Мы наглядно показываем на графиках и диаграммах динамику стоимости сортового проката и даем прогнозы на конец текущего и весну 2022 года.

ТОП-30 металлургических заводов России
3473

Металлургическая промышленность показывает большие темпы развития. Обуславливается это высоким спросом на стальное сырье. Учитывая объемы производства и численность работников, мы определили 30 лучших металлургических завода и комбината страны.

Забор из профнастила: особенности монтажа
3235

Защитить свою территорию, спрятаться от посторонних глаз, оградиться от уличного шума и проникновения на участок животных — все эти задачи решает забор.

Исчерпывающая информация о металлочерепице
2956

При выборе кровельного материала мы часто задаемся вопросами: что выбрать? Какой материал будет объединять в себе 3 качества: надежность, экономичность и эстетичность?

Особенности и различия арматуры А400, А500, А500с, А3 и А500сп
2672

В строительстве арматурой принято называть комплект элементов в виде металлических стержней, обеспечивающих функционирование и усиление конструкций.

Вам будет интересно

Штамповка металла
69

Технологии холодного и горячего штампования позволяют получить из металлических болванок готовые детали сложной конфигурации.

Сверла под резьбу, подбор сверл, размеры сверла, отверстия под резьбу
53

Основные параметры резьбы, инструменты для нарезания, характеристики отверстий, как выбрать диаметр сверла, как выбрать диаметр прута под наружную резьбу, как проводятся работы

Обзор компании ТМК (Трубная металлургическая компания)
148

ПАО «Трубная металлургическая компания» — российский и мировой лидер по объемам реализации трубного проката.

Лучшие российские сырьевые акции и фонды 2022 для инвестирования
161

Рассказываем о перспективных акциях металлургических компаний и состоянии отрасли в России. Ключевые тренды 2022 года и советы от опытных инвесторов.

Перевозка металлопроката
74

Перевозка металлопроката осуществляется железнодорожным или автомобильным транспортом.

Диаметры стальных труб
79

Диаметры труб по ГОСТ. Классификация труб.

Пермметалл
133

Пермметалл и ее продукция, деятельность, финансы, история развития.

Балка ГОСТ
140

Стандарты, размеры, характеристики балки из разных марок стали.