Стоманата е сплав, комбинация от метал, изработена от желязо и въглерод. Съдържанието на въглерод в стоманата достига максимум 1,5 процента. Поради своята твърдост и здравина, стоманата се използва в строителството на сгради, мостове, автомобили и множество други производствени и инженерни приложения.
Най-често произвежданата днес стомана е обикновена въглеродна стомана или просто въглеродна стомана. Въглеродът в стоманата съществува в състоянието на железен карбид. Присъстват и други елементи, сред които сяра, фосфор, манган и силиций.
Съдържание на въглерод в стомана
Въглеродната стомана се определя като стомана, която има своите свойства главно поради съдържанието на въглерод и не съдържа повече от 0,5 процента силиций и 1,5 процента манган. Обикновените въглеродни стомани, които варират от 0,06% въглерод до 1,5% въглерод, са разделени на четири вида:
- Мъртва мека стомана, до 0,15% въглерод
- Нисковъглеродна или мека стомана, 0,15% до 0,45% въглерод
- Средна въглеродна стомана, 0,45% до 0,8% въглерод
- Високовъглеродна стомана, 0,8% до 1,5% въглерод
Тези стомани преминават от по-меки към по-твърди, но те също така се стремят към увеличаване на чупливостта. Първият тип се използва в автомобилните каросерии. Вторият тип се среща в релсите и релсовите изделия като съединители, колянови валове, оси, зъбни колела и изковки. Третият тип се използва в режещи инструменти и железопътни линии, а последният тип се използва в бутала и цилиндри.
Основни физични свойства на стоманата
Стоманата има плътност от 7 850 кг / м3, което го прави 7,85 пъти по-плътен от водата. Точката му на топене от 1510 ° С е по-висока от тази на повечето метали. За сравнение, точката на топене на бронза е 1040 C, тази на медта е 1083 C, тази на чугуна е 1300 C, а тази на никела е 1 453 C. Волфрамът обаче се топи при изгарящи 3410 ° С, което не е изненадващо, тъй като този елемент се използва в нажежаеми жички.
Коефициентът на линейно разширение на стоманата при 20 C, в µm на метър на градус по Целзий, е 11,1, което прави повече устойчив на промяна на размера с промяна в температурата, например, мед (16,7), калай (21,4) и олово (29.1).
Неръждаема стомана
Неръждаемите стомани се използват в строителството, когато устойчивостта на корозия е основен актив, както при ножовете, които трябва да поддържат остър ръб. Друга често срещана причина за използването на неръждаеми стомани са техните високотемпературни свойства. В някои проекти устойчивостта на високотемпературно окисляване е абсолютно изискване, докато при други силата на висока температура е основна необходимост.
Добавки към стомана
Малки количества други метали, добавени към стоманата, променят нейните свойства по начини, благоприятни за определени индустриални приложения. Например кобалтът води до по-висока магнитна пропускливост и се използва в магнити. Манганът придава здравина и твърдост, а продуктът е подходящ за тежкотоварни железопътни прелези. Молибденът поддържа силата си при високи температури, така че тази добавка е удобна, когато правите върхове за бормашина. Никелът и хромът са устойчиви на корозия и обикновено се добавят при производството на стоманени хирургически инструменти.