Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Сталь (сплав железа с углеродом)

Сталь (далее С) (польск. stal, от нем. Stahl), деформируемый (ковкий) сплав с (до 2%) и др. элементами. С (сплав с — важнейший продукт черной металлургии, являющийся материальной основой практически всех отраслей промышленности. Масштабы производства С (сплав с в значительной степени характеризуют технико-экономический уровень развития государства.

  Историческая справка. С (сплав с как материал, используемый человеком, имеет многовековую историю. Наиболее древний способ получения С (сплав с в тестообразном состоянии — сыродутный процесс, в основе которого лежало восстановление из руд древесным углем в горнах (позднее в небольших шахтных печах). Для получения литой С (сплав с древние мастера применяли тигельную плавку — расплавление мелких кусков С (сплав с и чугуна в огнеупорных тиглях. Тигельная С (сплав с характеризовалась весьма высоким качеством, но процесс был дорогим и малопроизводительным. Таким способом изготовляли, в частности, булат и его разновидность — дамасскую сталь. Тигельный процесс просуществовал до начала 20 в. и был полностью вытеснен электроплавкой. В 14 в. возник кричный передел, заключавшийся в рафинировании предварительно полученного чугуна в т. н. кричном горне (двухстадийный процесс с получением чугуна и последующим переделом его в С (сплав с является основой и современных схем производства С (сплав с В конце 18 в. начало применяться пудлингование, при котором, как и при кричном переделе, исходным материалом был чугун, а продуктом — тестообразный металл (крица) качество металла при этом было выше, а сам процесс характеризовался более высокой производительностью. Пудлингование сыграло важную роль в развитии техники, однако обеспечить все возраставшие потребности общества в С (сплав с не могло. Лишь с появлением во 2-й половине 19 в. бессемеровского процесса и мартеновского процесса (см. Мартеновское производство), а затем и томасовского процесса стало возможным массовое производство литой С (сплав с В конце 19 в. начала применяться выплавка С (сплав с в электрических печах (см. Электросталеплавильное производство). До середины 20 в. главенствующее положение среди способов производства С (сплав с занимал мартеновский процесс, на долю которого приходилось около 80% выплавляемой в мире С (сплав с В 50-х гг. был внедрен кислородно-конвертерный процесс, причем в последующие годы его роль резко возросла. Наряду с указанными способами массового производства С (сплав с развиваются более дорогие и менее производительные способы, позволяющие получать особо чистый металл высокого качества: вакуумная дуговая плавка (см. Дуговая вакуумная печь), вакуумная индукционная плавка, электрошлаковый переплав, электроннолучевая плавка, плазменная плавка (см. Плазменная металлургия).

  Структура и свойства стали. К С (сплав с как важнейшему материалу современной техники предъявляются разнообразные требования, что обусловливает большое число марок С (сплав с отличающихся по составу, структуре, свойствам. Основной компонент С (сплав с — Свойственный полиморфизм, т. е. способность решетки менять свое строение при нагреве и охлаждении, присущ и С (сплав с Для чистого известны 2 решетки — кубическая объемноцентрированная (a- при более высоких температурах d- и кубическая гранецентрированная (g- Температуры перехода одной модификации в другую (910 °С и 1400 °С) называются критическими точками. и др. компоненты и примеси С (сплав с меняют положение критических точек на температурной шкале. Взаимодействие с модификациями приводит к образованию т. н. твердых растворов. Растворимость в a- весьма мала; этот раствор называется ферритом. В g- существующем при высоких температурах, растворяется практически весь содержащийся в С (сплав с (предел растворимости в g- 2,01%); образующийся раствор называется аустенитом. Содержание в С (сплав с всегда превышает его растворимость в a- избыточный образует с соединение — карбид 3, или цементит. Т. о., при комнатной температуре структура С (сплав с состоит из частиц феррита и цементита, присутствующих либо в виде отдельных включений (т. н. структурно-свободных феррита и цементита), либо в виде тонкой механической смеси, называемой перлитом. Общие сведения о температурных и концентрационных границах существования фаз (феррита, цементита, перлита и аустенита) дает диаграмма состояния сплавов — С (см. Железоуглеродистые сплавы).

  Для феррита характерны относительно низкие прочность и твердость, но высокие пластичность и ударная вязкость. Цементит хрупок, но весьма тверд и прочен. Перлит обладает ценным сочетанием прочности, твердости, пластичности и вязкости. Соотношение между этими фазами в структуре С (сплав с определяется главным образом содержанием в ней различные свойства этих фаз и обусловливают многообразие свойств С (сплав с Так, С (сплав с содержащая ~0,1% С (в ее структуре преобладает феррит), характеризуется большой пластичностью; С (сплав с этого типа используется для изготовления тонких листов, из которых штампуют части автомобильных кузовов и др. деталей сложной формы. С (сплав с в которой содержится ~0,6% С, имеет обычно перлитную структуру; обладая повышенной твердостью и прочностью при достаточной пластичности и вязкости, такая С (сплав с служит, например, материалом для ж.-д. рельсов, колес, осей. Если С (сплав с содержит около 1% С, в ее структуре наряду с перлитом присутствуют частицы структурно-свободного цементита; эта С (сплав с в закаленном виде имеет высокую твердость и применяется для изготовления инструмента. Диапазон свойств С (сплав с расширяется с помощью легирования, а также термической обработки, химико-термической обработки, термомеханической обработки металла. Так, при закалке С (сплав с образуется метастабильная фаза мартенсит — пересыщенный твердый раствор в a- характеризующийся высокой твердостью, но и большой хрупкостью; сочетая закалку с отпуском, можно придать С (сплав с требуемое сочетание твердости и пластичности.

  Классификация сталей. В современной металлургии С (сплав с выплавляют главным образом из чугуна и стального лома. По типу сталеплавильного агрегата ( конвертер, мартеновская печь, электрическая дуговая печь) С (сплав с называется мартеновской или электросталью. Кроме того, различают металл, выплавленный в основной или кислой (по характеру футеровки) печи; С (сплав с при этом называется соответственно основной или кислой (например, кислая мартеновская С (сплав с
  По составу С (сплав с делятся на и легированные. Углеродистая сталь наряду с и С содержит (0,1—1,0%) и (до 0,4%), а также вредные примеси — и Р; эти элементы попадают в С (сплав с в связи с технологией ее изготовления (главным образом из шихтовых материалов). В зависимости от содержания С различают низкоуглеродистую (до 0,25% С), среднеуглеродистую (0,25—0,6% С) и высокоуглеродистую (более 0,6% С) С (сплав с В состав легированных сталей, помимо указанных компонентов, входят т. н. легирующие элементы (, , , , , , , , Со и др.), которые намеренно вводят в С (сплав с для улучшения ее технологических и эксплуатационных характеристик или для придания ей особых свойств; легирующими элементами могут служить также (при содержании более 1%) и (более 0,8%). По степени легирования (т. с. по суммарному содержанию легирующих элементов) различают низколегированные (менее 2,5%), среднелегированные (2,5—10%) и высоколегированные (более 10%) С (сплав с Легированные С (сплав с часто называются по преобладающим в ней компонентам (например, высокохромистая,
  По назначению С (сплав с делят на следующие основные группы: конструкционные, инструментальные и С (сплав с с особыми свойствами. Конструкционные стали применяют для изготовления строительных конструкций, деталей машин и механизмов, судовых и вагонных корпусов, паровых котлов и др. изделий. Конструкционные С (сплав с могут быть как (до 0,7% С), так и легированными (основные легирующие элементы — и ). Название конструкционной С (сплав с может отражать ее непосредственное назначение (котельная, клапанная, рессорно-пружинная, судостроительная, орудийная, снарядная, броневая и т.д.). Инструментальные стали служат для изготовления резцов, фрез, штампов, и др. режущего, ударно-штампового и мерительного инструмента. С (сплав с этой группы также могут быть (обычно 0,8—1,3% С) или легированными (главным образом , , , , , ). Среди инструментальных С (сплав с широкое распространение получила быстрорежущая сталь. К С (сплав с с особыми физическим и свойствами относятся электротехнические стали, нержавеющие стали, кислотостойкие, окалиностойкие, жаропрочные, С (сплав с для постоянных и др. Для многих С (сплав с этой группы характерно низкое содержание и высокая степень легирования.

  По качеству С (сплав с обычно подразделяют на обыкновенные (рядовые), качественные, высококачественные и особо высококачественные. Различие между ними заключается в количестве вредных примесей ( и Р) и неметаллических включений. Так, в некоторых С (сплав с обыкновенного качества допускается содержание до 0,055—0,06% и Р до 0,05—0,07% (исключение составляет автоматная сталь, содержащая до 0,3% и до 0,16% Р), в качественных — не более 0,035% каждого из этих элементов, в высококачественных — не более 0,025%, в особо высококачественных — менее 0,015% . Сера снижает механические свойства С (сплав с является причиной красноломкости, т. е. хрупкости в горячем состоянии, усиливает хладноломкость — хрупкость при пониженных температурах.

  По характеру застывания металла в изложнице различают спокойную, полуспокойную и кипящую С (сплав с Поведение металла при обусловлено степенью его раскисленности: чем полнее удален из С (сплав с тем спокойнее протекает процесс затвердевания; при разливке малораскисленной С (сплав с в изложнице происходит бурное выделение пузырьков окиси — С (сплав с как бы "кипит". Полуспокойная С (сплав с занимает промежуточное положение между спокойной и кипящей С (сплав с Каждый из этих видов металла имеет достоинства и недостатки; выбор технологии раскисления и разливки С (сплав с определяется ее назначением и технико-экономическими показателями производства.

  Маркировка сталей. Единой мировой системы маркировки С (сплав с не существует. В СССР проведена большая работа по унификации обозначений различных марок С (сплав с что нашло отражение в государственных стандартах и технических условиях. Марки С (сплав с обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и номером (Ст0, Ст1, Ст2 и т.д.). Качественные С (сплав с маркируются двузначными числами, показывающими среднее содержание С в сотых долях процента: 05, 08, 10, 25, 40 и т.д. Спокойную С (сплав с иногда дополнительно обозначают буквами сп, полуспокойную — пс, кипящую — кп (например, СтЗсп, Ст5пс, 08кп). Буква Г в марке С (сплав с указывает на повышенное содержание (например, 14Г, 18Г). Автоматные С (сплав с маркируются буквой А (А12, А30 и т.д.), инструментальные С (сплав с — буквой У (У8, У10, У12 и т.д. — здесь цифры означают содержание С (сплав с в десятых долях процента).

  Обозначение марки легированной С (сплав с состоит из букв, указывающих, какие компоненты входят в ее состав, и цифр, характеризующих их среднее содержание. В СССР приняты единые условные обозначения состава С (сплав с — Ю, бор — Р, — Ф, — В, — К, — С, — Г, — Д, — М, — Н, — Б, — Т, — У, — П, — Х, — Ц. Первые цифры марки обозначают среднее содержание С (в сотых долях процента для конструкционных С (сплав с и в десятых долях процента для инструментальных и нержавеющих С (сплав с затем буквой указан легирующий элемент и цифрами, следующими за буквой,— его среднее содержание. Например, С (сплав с марки 3Х13 содержит 0,3% С и 13% , С (сплав с марки 2X17H2 — 0,2% С, 17% и 2% . При содержании легирующего элемента менее 1,5% цифры за соответствующей буквой не ставятся: так, С (сплав с марки 12ХН3А содержит менее 1,5% . Буква А в конце обозначения марки указывает на то, что С (сплав с является высококачественной, буква Ш — особо высококачественной. Обозначение марки некоторых легированных С (сплав с включает букву, указывающую на назначение С (сплав с (например, ШХ9 — шарикоподшипниковая С (сплав с с 0,9—1,2% ; Э3 — электротехническая С (сплав с с 3% ). С (сплав с проходящие промышленные испытания, часто маркируют буквами ЭИ или ЭП (завод "Электросталь"), ДИ (завод "Днепроспецсталь") или ЗИ (Златоустовский завод) с соответствующим очередным номером (ЭИ268). См. также Металлургия, Сталеплавильное производство.

  Лит.: Сталеплавильное производство. Справочник, под ред. А. М. т. 1—2, М., 1964; Меськин В. ., Основы легирования стали, 2 изд., М., 1964; Гудремон Э., Специальные стали, пер. с нем., 2 изд., т. 1—2, М., 1966; Дреге В., С как конструкционный материал, пер. с нем., М., 1967; Гуляев А. П., Чистая сталь, М., 1975.

  С (сплав с И. Венецкий.

  С в искусстве. В средние века славились арабское оружие и доспехи из С (сплав с с плоскими узорами и надписями, выполненными гравированием или насечкой. Эти приемы декорировки оружейники средневековой Европы дополнили чеканкой, наводкой и полировкой. С 16 в. в отделке часов, научных приборов и инструментов появляется устойчивая к коррозии зеркальная полировка, использование которой послужило стимулом для выпуска бытовых изделий из С (сплав с В 18 — начале 19 вв. эстетические свойства С (сплав с наиболее ярко раскрылись в изделиях мастеров Тульского оружейного завода (мебель, зеркала, самовары, каминные экраны и т.п.). Как вид народного творчества известна с середины 19 в. златоустовская гравюра на С (сплав с В советском искусстве С (сплав с нашла применение в облицовке интерьеров, а также в скульптуре (В. И. Мухина, "Рабочий и колхозница", см. илл.).

  Лит.: Тульские "златокузнецы". (Альбом), Л., 1974.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 29.03.2024 15:42:21