Сталь - це сплав, комбінований метал із заліза та вуглецю. Вміст вуглецю в сталі досягає максимум 1,5 відсотка. Через свою твердість та міцність сталь використовується для будівництва будівель, мостів, автомобілів та багатьох інших виробничих та інженерних застосувань.
Більшість стали, що виробляються сьогодні, це звичайна вуглецева сталь або просто вуглецева сталь. Вуглець у сталі існує у стані карбіду заліза. Також присутні інші елементи, серед яких сірка, фосфор, марганець та кремній.
Вміст вуглецю в сталі
Вуглецева сталь визначається як сталь, яка має свої властивості головним чином завдяки вмісту вуглецю і не містить більше 0,5 відсотка кремнію та 1,5 відсотка марганцю. Прості вуглецеві сталі, які варіюються від 0,06% вуглецю до 1,5% вуглецю, поділяються на чотири типи:
- Мертва м'яка сталь, до 0,15 відсотка вуглецю
- Низьковуглецева або м'яка сталь, 0,15% до 0,45% вуглецю
- Середньовуглецева сталь, 0,45% до 0,8% вуглецю
- Високовуглецева сталь, від 0,8 до 1,5 відсотка вуглецю
Ці сталі прогресують від більш м’яких до більш твердих, але вони також мають тенденцію до збільшення крихкості. Перший тип застосовується в автомобільних кузовах. Другий тип зустрічається в рейках та залізничних виробах, таких як муфти, колінчасті вали, осі, шестерні та поковки. Третій тип застосовується в різальних інструментах та залізничних лініях, а останній - у поршнях та циліндрах.
Основні фізичні властивості сталі
Сталь має щільність 7850 кг / м3, роблячи його в 7,85 рази щільнішим за воду. Його температура плавлення 1510 С вища, ніж у більшості металів. Для порівняння, температура плавлення бронзи становить 1040 С, міді - 1083 С, чавуну - 1300 С, нікелю - 1453 С. Вольфрам, однак, плавиться при палючих 3410 ° С, що не дивно, оскільки цей елемент використовується в нитках лампочок.
Коефіцієнт лінійного розширення сталі при 20 С, в мкм на метр на градус Цельсія, становить 11,1, що робить більше стійкий до змін розміру із зміною температури, ніж, наприклад, мідь (16,7), олово (21,4) та свинець (29.1).
Нержавіюча сталь
Нержавіюча сталь застосовується в будівництві, коли корозійна стійкість є основним активом, як і ножі, які повинні підтримувати гострий край. Ще однією поширеною причиною використання нержавіючих сталей є їх високотемпературні властивості. У деяких проектах стійкість до високотемпературного окислення є абсолютною вимогою, тоді як в інших основна потреба - міцність при високих температурах.
Добавки до сталі
Невеликі кількості інших металів, доданих до сталі, змінюють її властивості способами, сприятливими для певного промислового застосування. Наприклад, кобальт призводить до вищої магнітної проникності і використовується в магнітах. Марганець додає міцності та твердості, а виріб підходить для важких залізничних переїздів. Молібден підтримує свою міцність при високих температурах, тому ця добавка зручна при виготовленні наконечників швидкісних свердлів. Нікель і хром стійкі до корозії і зазвичай додаються при виготовленні сталевих хірургічних інструментів.