Стоманата е навсякъде. Погледнете някои предмети в стаята, в която седите в момента, и стоманата гарантирано присъства в някои от предметите около вас. Трудно е да си представим свят без стомана.
Решихме, че си струва да помогнем на хората да научат малко повече за стоманата: откъде идва, как се прави, различните видове опции за стомана и, разбира се, всички различни приложения на стоманата. Независимо дали става дума за стоманени тръби, стоманени пръти или стоманени плочи, ние се доверяваме на производителите да ни предоставят почти невъзможно здрав продукт.
Какво е стомана?
Желязото е най-разпространеният минерал в ядрото и мантията на Земята, въпреки че е изключително меко в чистата си форма и трябва да се окисли до железен оксид. Слабата здравина и издръжливост на тази форма правят използването на желязо изключително трудно. За да се подобрят тези свойства, към чистото желязо се добавят до 2 процента въглерод, произвеждайки много издръжливо и твърдо вещество, наречено стомана.
Поради високата си якост на опън и якост, стоманата се използва за направата на всичко - от шевни игли до петролни танкери, както и инструментите, необходими за производството им. Въпреки това, други видове метали често се добавят към стоманата, за да се включат различни качества в зависимост от предназначението.
Тези метални добавки досега са произвели 3500 различни вариации на стомана, всяка с различни структурни, химически и физически характеристики и свойства. Още по-изненадващ е фактът, че повече от 75 процента от тези вариации са въведени през последните две десетилетия, за да отговорят на бързо променящото се индустриално търсене.
различни видове стомана
Нека проучим най-често използваните видове стомана, техните отличителни свойства и употребата им. Има 14 основни типа стомана с различни подкатегории в категориите.
1. Въглеродна стомана
По-голямата част от стоманата в света е форма на въглеродна стомана. Състои се от желязо, въглерод и определени количества други легиращи елементи. Като основен легиращ елемент на въглеродните стомани, въглеродът представлява около 90 процента от цялото производство на стомана.
Помага за създаването на по-здрав и много по-твърд метал. Това е така, защото атомите, присъстващи във въглерода, му позволяват да преминава през кристалната решетка на желязото, леко изкривявайки решетката и запълвайки празнините между металните атоми.
Предвид тази характеристика, получените продукти от въглеродна стомана са изключително твърди. Това, което определя тази устойчивост, е количеството на наличния въглерод, което допълнително го класифицира в три категории:
А) Високовъглеродна стомана
Високовъглеродната стомана обикновено съдържа между 0,61 процента и 1,5 процента въглерод, което води до здрава, крехка и твърда стомана. За да се подобри устойчивостта му на износване, той се подлага на подходяща термична обработка. Освен че се използва за жици и пружини с висока якост, той е полезен материал за производство на машини за поглъщане на удари.
B) Средно въглеродна стомана
Този вариант включва въглеродно съдържание от {{0}}.31 процента до 0,6 процента, което води до леко пластична стомана с по-висока якост на опън от нисковъглеродната стомана. За да се втвърди, обикновено се обработва с темпериране, което е форма на топлинна обработка.
Тъй като е много ковък и може да бъде формован в голямо разнообразие от форми и размери, този тип е най-широко използваният от трите. От небостъргачи до билбордове до мостове до къщи, ще го видите използван навсякъде.
C) Стомана с ниско съдържание на въглерод
Нисковъглеродна стомана (или мека стомана) съдържа до 0,3 процента въглерод. Въпреки че предлага голяма ковкост и пластичност, нисковъглеродната стомана се характеризира с ниска якост на опън, която може да бъде подобрена чрез процеса на студено валцуване.
Това се състои от валцуване на стоманата между две полирани ролки при условия на високо налягане. Сред най-честите му приложения е производството на плочи, кутии, тръби, вериги, жици, кутии, нитове, рамки за превозни средства и др.
2. Легирана стомана
Легираната стомана се състои от различни количества различни метали в допълнение към желязото. Тези добавки помагат да се манипулират свойствата на стоманата, за да служи на специфични приложения. До известна степен се използват метали като алуминий, никел, силиций, хром, манган, титан и мед.
Използването на тези метали води до характеристики, които не се срещат при въглеродната стомана. Желаните промени настъпват в якостта на стоманата, способността за формоване, устойчивостта на корозия, пластичността и закаляването. Легираната стомана често се използва за производство на тръби, авточасти, генератори, трансформатори и електрически двигатели.
Легираната стомана обикновено реагира по-добре на различни видове обработка и се използва в по-специализирани отрасли като домакински уреди, корабостроене и автомобилостроене. Може да се предлага в по-здрави или по-осезаеми форми, такива, които имат висока устойчивост на окисление, или такива, които са по-подходящи за заваряване.
А) Нисколегирана стомана
Нисколегираната стомана е група от черни метали, които са включени за подобряване на цялостните механични свойства на даден материал, често много по-здрав от обикновената въглеродна стомана.
Елементи като молибден, никел и хром се добавят за подобряване на пластичността и твърдостта на материала, който иначе би бил много по-слаб и по-мек. Нисколегираната стомана често се използва за ламарина, авточасти и структурни форми.
B) Високо легирана стомана
Високолегираната стомана се състои от различни черни метали, които се комбинират с легиращи елементи, за да създадат определени фази и да ги стабилизират. Сплавите от неръждаема стомана са високолегирани стомани.
Благодарение на елементи като никел и молибден, високолегираната стомана има способността да бъде безупречно здрава и силно устойчива на корозия.
В зависимост от комбинацията от легиращи елементи, легираните стомани обхващат много различни вариации. Събрахме най-използваните видове:
3. Волфрамова стомана
Волфрамът, известен също като волфрам, е основно матов сребрист метал, който може да се похвали с най-високата точка на топене от всеки метал в най-чистата му форма. Това, което го отличава от другите видове метал, е неговата здравина и способността му да издържа на високи температури. Поради тези характеристики, различни стоманени сплави използват този метал за подобряване на устойчивостта на корозия и износване.
Също така, дюзите на ракетния двигател използват волфрамова стомана за висока устойчивост на топлина. Когато се комбинира с кобалт, никел и желязо, волфрамовата стомана може да се използва за направата на турбинни перки за много видове самолети. Също така, много други машини и инструменти изискват висока устойчивост на топлина, така че те използват волфрамова стомана.
4. Никелова стомана
Никелова легирана стомана е една от най-широко използваните стоманени сплави в света. В допълнение към високото съдържание на никел, около 3,5 процента, той съдържа приблизително 0.35 процента въглерод. Неговата особеност е, че добавянето на никел укрепва структурната стомана без пропорционално намаляване на пластичността. Тази повишена издръжливост помага да се устои на счупвания, които могат да бъдат причинени от удар, удар и високи натоварвания.
Освен това, по време на охлаждане, никелът намалява стойността на изкривяване на стоманата. Никеловата стомана предлага невероятна чувствителност към термична обработка, тъй като добавянето на никел понижава температурата на стоманата, което я прави идеална за термична обработка.
5. Манганова стомана
Мангановата стомана е втвърдяваща се стомана със съдържание на манган от 11 до 14 процента. Благодарение на отличната си работоспособност и устойчивост на износване, мангановата стомана се използва при производството на сложни железопътни коловози. Други текущи приложения са кофи с лопати, шкафове за бластиране, скрепери, предпазни плочи против пробиване и др.
6. Ванадиева стомана
Ванадиевата стомана е известна със своите устойчиви на корозия свойства, както и със способността си да абсорбира удари. Освен че се използва за тръби, които пренасят химикали, ванадиевата стомана се използва под формата на тънък филм за свързване на титан към стомана в космическите приложения.
Само 1 процент ванадий и хром са достатъчни за постигане на устойчивост на удар и вибрации, което го прави идеален за автомобилни приложения.
7. Хромирана стомана
Добавянето на хром намалява критичната скорост на охлаждане и повишава устойчивостта на нагар, устойчивостта на износване и устойчивостта на висока температура на стоманата. Използва се главно за повишаване на устойчивостта на корозия. Хромираната стомана, със своята висока еластичност и якост на опън, често се използва за производство на машини и автомобилни части, скални трошачки и сейфове.
8. Хромованадиева стомана
Хром-ванадиевата стомана използва както хром, така и ванадий, комбинирайки характеристиките на всеки от тях. С изключително висока якост на опън, стоманата може лесно да се реже, но не е крехка. Най-честите му приложения са зъбни колела, оси, биели, рамки на превозни средства и др.
9. Силиконова стомана
Що се отнася до магнитната сила, силиконовата стомана е най-важният материал, използван днес. Докато малки количества силициева стомана се използват в импулсни трансформатори и малки релета, приложения като големи двигатели и генератори използват тонове силициева стомана.
Сред неговите свойства, намаляването на насищането, съпротивлението, магнитострикцията и магнитокристалната анизотропия са високо ценени. С добавяне на силиций от само 1 до 2 процента, тази стомана е най-използваната за производство на постоянни магнити.
10. Молибденова стомана
Като ценен легиращ агент за стомани, молибденът спомага за подобряване на якостта, заваряемостта и устойчивостта на корозия на стоманата. Това го прави идеален за използване в конструкционни стомани и следователно се използва широко в приложения в морската среда. Нефтопроводите и газопроводите и сачмените лагери също използват молибденова стомана.
11. Кобалтова стомана
Кобалтовите сплави предлагат огромна устойчивост на корозия, износване, високи температури и магнитни свойства. Някои от най-трудните приложения за кобалт са лопатките и черпаците на газовите турбини. Този тип стомана обаче се използва по-често за направата на режещи инструменти.
12. Алуминиева стомана
Добавянето на алуминий спомага за включването на способността за отразяване на топлината. С плътност около една трета от тази на алуминиевата стомана, тя се използва в приложения, където ниското тегло и високата якост са от съществено значение.
По този начин алуминиевите стомани се използват широко за производството на изпускателни системи за мотоциклети и автомобили. Освен в автомобилната индустрия, алуминиевата стомана се използва по различен начин в производството на електроенергия, архитектурата, приготвянето на храна, опаковането, приложенията за предаване на мощност и др.
13. Инструментална стомана
Инструменталните стомани са видовете стомани, които се използват за производството на различни видове инструменти, използвани за широк спектър от цели, включително ударни инструменти, режещи инструменти като инструменти за производство на ножове и други. Те са съставени от сплави на метали като волфрам, кобалт, молибден и ванадий в различни количества. Те са не само твърди и издръжливи, но и много топлоустойчиви.
В зависимост от вида на инструмента, който ще се произвежда, качеството на инструменталната стомана се различава, което води до множество варианти в категорията на инструменталните стомани:
A) Удароустойчива инструментална стомана
Както подсказва името, този вариант на инструментална стомана е проектиран да предлага висока устойчивост на удар при различни температурни нива. С ниско съдържание на въглерод, силиций и молибден, той е абразивен и умерено устойчив. Тази стомана се използва главно за направата на инструменти като отвертки, перфоратори, длета и инструменти, използвани при занитване.
B) Инструментална стомана със специално предназначение
Тази инструментална стомана е специално проектирана за постигане на умерена твърдост и ковкост, като се използва ниско легирана стомана. Те често се използват за направата на ключове, болтове и кранове.
C) Гореща инструментална стомана
Инструменталната стомана за гореща работа се използва за производство на инструменти, които изискват висока устойчивост на топлина за дълги периоди от време, като тези, използвани при горещо коване, екструдиране, щанцоване, леене и режещи остриета.
D) Инструментална стомана за закаляване с вода
Като най-евтиният тип, инструменталната стомана за закаляване с вода се използва най-често в инструменталното производство. За да се придаде твърдост на предмети или инструменти, тази стомана се охлажда с вода. Изключително устойчива на повърхностно износване, тази стомана често се използва за направата на пили, ножове, чукове, остриета и подобни елементи.
E) Бързорежеща инструментална стомана
Високоскоростната инструментална стомана е съставена от сплави от волфрам, молибден и ванадиева стомана. Тези компоненти са твърди и запазват твърдостта си, когато са изложени на високи температури, което спомага за производството на перфектна стомана за високоскоростни машини като свредла, райбери, триони, щанци, метчици и др.
F) Студена инструментална стомана
Този вариант на инструментална стомана включва високо съдържание на хром за ниско изкривяване по време на закаляване, което може да се извърши с въздух или масло. Тази функция прави произведените инструменти не лесни за разбиване. Тъй като е много здрава стомана, студената инструментална стомана е идеална за направата на остриета на ножове, матрици за щамповане, инструменти за монети и др.
G) Стомана за форми
Формовъчната стомана използва въглеродни стомани за производство на шприцформи и форми за компресиране на пластмаси. Също така, друго често срещано приложение е леенето на цинк.
14. Неръждаема стомана
Въпреки че неръждаемата стомана е съставена от различни метални сплави, хромът е основният елемент и съставлява между 10 и 20 процента от общия състав на стоманата. По-рано известна като "неръждаема" стомана, неръждаемата стомана е популярна със своя външен вид и висока устойчивост на ръжда. По-точно, тя е приблизително 200 пъти по-устойчива на окисление от другите видове стомана, особено когато количеството на хром е по-голямо от 11 процента.
Поради високата си устойчивост на корозия, неръждаемата стомана е най-скъпият вид стомана. Като много издръжлив тип, неръждаемите стомани са в състояние да издържат на износването, което възниква при ежедневна употреба. За да подобри допълнително неговата устойчивост на надраскване и корозия, невидимият слой хром служи за предотвратяване на ръжда. Други метални компоненти на неръждаемата стомана са молибден и никел.
В зависимост от приложението, размерите и класовете на неръждаемата стомана могат да бъдат различни и могат да бъдат под формата на листове, пръти, тръби, плочи и жици. В зависимост от кристалната структура и механичните свойства на неръждаемата стомана, тя може да бъде класифицирана в няколко вида:
А) Феритна неръждаема стомана
Феритната стомана съдържа около {{0}} процента хром, до 0,1 процента въглерод, следи от никел и други легиращи метали в малки количества като алуминий, молибден и титан. Феритните стомани са жилави, здрави и магнитни и могат да бъдат допълнително подсилени чрез студена обработка. Те обаче не реагират на термична обработка, което означава, че не могат да бъдат втвърдени с тази техника.
B) Аустенитна неръждаема стомана
Аустенитните стомани имат много по-високо съдържание на хром от неръждаемите им аналогове. Съдържанието на хром в този вид стомана може да достигне 18 процента, докато други елементи са никел, който съставлява 8 процента, и въглерод с 0.8 процента. Въпреки че аустенитната стомана не реагира на топлинна обработка, тя е популярна заради своите немагнитни свойства, което я прави една от най-широко използваните стомани в света. Някои често срещани приложения са производството на тръби, оборудване за обработка на храни и кухненски прибори.
C) Мартензитна неръждаема стомана
Съставена от между 11 и 17 процента хром, мартензитната стомана съдържа приблизително 1,2 процента въглерод и по-малко от 0.4 процента никел. Мартензитните стомани не само реагират на топлинна обработка, но също така имат магнитни свойства. Стоматологичните и хирургически инструменти, ножове, остриета и други режещи инструменти използват мартензитна неръждаема стомана.
D) Дуплексна неръждаема стомана
Дуплексната стомана е просто комбинация от феритни и аустенитни стомани, което води до много по-здрава стомана, отколкото сама по себе си. Той е не само заваряем, но и устойчив на корозия. Той обаче не е магнитно силен.
E) Неръждаема стомана, втвърдена чрез утаяване
Тази стомана се състои от 17 процента хром и 4 процента никел, което води до разнообразие от закалена стомана. Освен това се добавят други метали в различни количества, като алуминий, мед и ниобий. Този тип може да бъде формован в различни форми, което го прави идеален за използване в компоненти на двигатели и контейнери за ядрени отпадъци. Освен това предлага умерена устойчивост на корозия.
