количество содержание какого химического элемента определяет принадлежность сплава железа к сталям
Количество содержание какого химического элемента определяет принадлежность сплава железа к сталям
ГОСТ Р 54384-2011
(EH 10020:2000)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Определение и классификация по химическому составу и классам качества
Steel. Definition and classification by chemical composition and classes of quality
Дата введения 2012-03-01
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина» (ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П.Бардина») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 375 «Металлопродукция из черных металлов и сплавов»
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому региональному стандарту ЕН 10020:2000* «Определение и классификация марок стали» (EN 10020:2000 «Definition and classification of grades of steel») путем изменения отдельных фраз и слов, которые выделены в тексте курсивом**; путем включения дополнительных технических требований, которые выделены вертикальной линией, расположенной на полях текста.
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского регионального стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5).
Указанные технические отклонения направлены на учет особенностей национальной классификации сталей. Объяснение причин внесения технических отклонений приведено в дополнительном приложении ДА
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает определение термина «сталь» (раздел 2) и подразделяет стали:
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применен следующий термин с соответствующим определением:
2.1 сталь: Материал (сплав железа с углеродом), в котором массовая доля железа больше, чем массовая доля какого-либо другого элемента, а массовая доля углерода составляет менее 2%, и в состав которого входят также и другие химические элементы.
У небольшого количества хромистых сталей массовая доля углерода может превышать 2%. Обычно массовая доля углерода, равная 2%, является границей раздела между сталью и литейным чугуном.
3 Классификация стали по химическому составу
3.1 Эквивалентная массовая доля легирующих элементов
Классификация стали устанавливается стандартами или другими техническими документами на поставку продукции независимо от того, какая сталь фактически произведена, при условии, что ее химический состав удовлетворяет требованиям соответствующего стандарта.
3.1.1 Классификация стали основывается на предусмотренном конкретными стандартами или техническими документами химическом составе по анализу ковшевой пробы (маркировочному анализу) и устанавливается, исходя из нижнего предела массовой доли каждого химического элемента.
3.1.2 Когда по конкретному химическому элементу, входящему в состав стали, кроме марганца, стандартом или другими техническими документами для анализа ковшевой пробы (маркировочного анализа) установлен только верхний предел массовой доли, классификацию стали по таблицам 1 и 2 необходимо выполнять, принимая во внимание только 70% верхнего предела. В отношении марганца следует руководствоваться сноской а) к таблице 1.
3.1.3 Когда в стандарте или других технических документах данные о химическом составе стали базируются на результатах анализа готовой продукции, химический состав стали по анализу ковшевой пробы (маркировочному анализу) следует рассчитывать на основе предельных отклонений, установленных конкретным стандартом или другими техническими документами на продукцию.
В том случае, когда в стандарте или других технических документах на продукцию данные по химическому составу базируются на результатах анализа готовой продукции, а предельные отклонения между анализом ковшевой пробы (маркировочным анализом) и готовой продукции отсутствуют, классификация основывается на анализе готовой продукции.
3.1.4 При отсутствии стандарта или других технических документов на продукцию и если точный химический состав стали не задан, классификация основывается на фактическом анализе ковшевой пробы (маркировочном анализе), заявленном изготовителем.
3.1.5 Массовая доля химических элементов по анализу готовой продукции может отличаться от заданной для анализа ковшевой пробы (маркировочного анализа) на значение предельных отклонений, установленных соответствующим стандартом или другими техническими документами. Предельные отклонения от заданной массовой доли элементов на разделение стали на нелегированную и легированную не влияют.
Если по результатам контрольного анализа готовой продукции сталь следует отнести к другому классу, в отличие от предусмотренного, первоначально присвоенный класс должен быть отдельно и достоверно подтвержден.
3.1.6 Многослойная продукция или продукция с покрытием классифицируются в соответствии с химическим составом продукции, на которую наносилось покрытие или которую плакируют.
3.1.7 Для каждого легирующего элемента заданная, расчетная или фактическая массовая доля по анализу ковшевой пробы (маркировочному анализу) должна быть выражена с таким же количеством десятичных знаков, которое указано в таблице 1. Например, заданный диапазон массовой доли 0,3%-0,5% соответствует диапазону 0,30%-0,50%. Заданную массовую долю 2% следует оценивать как 2,00%.
3.2 Определение классов по химическому составу
3.2.1 Нелегированные стали
К нелегированным сталям относятся такие стали, у которых определяемая в соответствии с 3.1 массовая доля любого химического элемента менее указанной в таблице 1.
Количество содержание какого химического элемента определяет принадлежность сплава железа к сталям
Алексей Герасимов запись закреплена
«Производство стали. Классификация и маркировка сталей»
1Сталью называется сплав железа с углеродом, в котором углерода содержится …Б) до 2,14%.
2В каких печах сталь не производят? Г) доменных.
3Сталь, содержащая в своём составе углерод, марганец,
кремний, серу и фосфор называется …Б) углеродистой.
4У углеродистой конструкционной стали обыкновенного
качества, поставляемой по химическому составу, впереди
маркировки ставится буква …Б) Б.
5У углеродистой конструкционной стали обыкновенного
качества, поставляемой по механическим свойствам, впереди
маркировки ставится буква …Г) буква не пишется.
6Углеродистые стали, содержащие до 0,25% углерода
называются …А) низкоуглеродистыми
7В углеродистых инструментальных сталях впереди маркировки
ставится буква …В) У.
8. Сталь, в состав которой вводят специальные элементы для
придания ей требуемых свойств, называется …А) легированной.
9 Сталь, в которой легирующих элементов содержится свыше
10%, называется …Г) высоколегированной.
10У быстрорежущих сталей впереди маркировки ставится
буква …Г) Р.
11У высококачественных сталей в конце маркировки
ставится буква …А) А.
12Коррозионностойкие (хромистые) стали содержат хрома
не менее …Г) 12%.
13К сталям и сплавам с особыми физическими и химическими свойствами относится …Б) магнитная.
14В маркировке легированных сталей буквой Г
обозначают …Г) марганец.
15В маркировке легированных сталей буквой Ф
Сталь: состав, свойства, применение
Сталь – это сплав железа с углеродом с добавлением различных примесей, оказывающих влияние на основные характеристики продукта. При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, так как механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать.
Сталь – это один из основных промышленных материалов, используемых в разных отраслях, от машиностроения до медицины. Сырье представляет собой сплав, в котором соединяется железо с углеродом. Также добавляются и другие примеси, оказывающие значительное влияние на основные характеристики конечного продукта.
Состав стали
Основа состава – железо и углерод. В сплаве обычно содержится не более 2,14%.
Основной критерий классификации – химический состав. Вся представленная на рынке продукция разделена на два основных вида сырья:
Свойства и применение стали можно определить по ее марке.
В состав стали могут добавляться различные примеси. В зависимости от того, в каком количестве они представлены в рецептуре, выделяются два основных типа продукции:
Основные свойства стали
При заказе материала нужно учитывать, какими свойствами должна обладать сталь, чтобы подойти под конкретную область применения. Если не понимать такой особенности, есть риск покупки сырья, не соответствующего прочности, уровню защиты от коррозии, качеству свариваемости и другим характеристикам.
Рассмотрим основные характеристики материала.
Механические
Показывают, какие варианты обработки можно выбирать и где использовать. Есть несколько основных параметров:
Физические
Параметры дают понять, возможно ли применение стали в строительстве или различных областях промышленности. Есть три значимых центральных показателя:
Химические
Весь набор параметров дает представление о том, как поведет себя материал в разных температурах или средах с разной степенью агрессивности. Есть четыре основных параметра:
Технологические
Показывают возможность обработки с применением различных технологий. Центральные параметры:
Применение стали
Механические и химические свойства стали напрямую влияют на то, где ее можно использовать. Проще всего определиться со сферой по марке, указанной на сырье. Так продукцию с хорошей жаропрочностью можно использовать в средах, где есть риск воздействия постоянных высоких температур. То же относится к маркам, отличающимся хорошей свариваемостью и коррозийной стойкостью.
По сферам производства можно выделить несколько основных категорий:
Также всегда можно заказать материалы со специальными характеристиками для конкретной зоны применения. Это могут быть как сплавы с повышенной жаропрочностью, так и защищенные от окисления при контакте с кислородом, хорошо плавящиеся, электропроводные и многие другие.
Виды и характеристики сплавов железа
Железо считается самым популярным материалом. Его используют во всех отраслях промышленности. Людям этот металл знаком с глубокой древности. Когда кузнецы научились получать чистый материал, он превзошёл известные на то время сплавы, вытеснил их из производства. Сплавы железа появились в результате попыток людей изменить характеристики этого металла.
Сплав железа
Состав и свойства
Строение и свойства железа обуславливают его популярность относительно разных отраслей промышленности. Состав представляет собой основной материал с примесями другим веществ. Количество дополнительных металлов не превышает 0,8%. К основным параметрам относятся:
Нельзя забывать, что железо считается одним из важнейших элементов в организме человека. Однако он крайне сложно усваивается из пищи. Суточная норма, которую должен употреблять мужчина — 10 мг. Женщины должны потреблять 20 мг этого вещества, чтобы организм работал нормально.
История открытия
Сферы применения
Этот материл применяется в разных отраслях промышленности:
Если для чего-то не подходит однородный материал, подойдут соединения на его основе, характеристики которых значительно отличаются.
Разновидности сплавов на основе железа
Сплав железа — это соединение, которое состоит из основного металла и дополнительных примесей. Соединения на основе этого материала называются чёрными металлами. К ним относятся:
Состав и структура сплавов
Из-за большого количество соединений на основе железа была разработана маркировка, по которой можно отделить стали с высоким содержанием углерода от менее углеродистых, определить наличие основных легирующих элементов в составе материала, их количество. Зависимо от количества дополнительных элементов изменяются свойства соединений. К ним относится бор, ванадий, молибден, марганец, титан, углерод, хром, никель, кремний, вольфрам.
Характеристики смесей зависят от их структуры, состава. От этого изменяется прочность, пластичность, температура плавления, плотность, электропроводность и другие параметры. Например, структура чугуна определяет его хрупкость при ударах, больших физических нагрузках.
Свойства и маркировка сплавов
Относительно маркировки, первые цифры, которые идут на маркировке, говорят о процентном содержании углерода в составе. Далее идут заглавные буквы основных легирующих элементов. Начало маркировки могут начинать дополнительные буквы. Они указывают на назначение сплава.
Пластичность и вязкость будут уменьшаться при повышении количества углерода в составе сплава. На другие свойства металлов влияют основные легирующие элементы.
Производство и обработка сплавов на основе железа
Чтобы понять, как получают популярные соединения на основе железа, нужно кратко поговорить о технологиях получения чугуна, стали. Получить сталь можно несколькими способами:
Для изготовления чугуна используются доменные печи.
Помимо процессов производства смесей, их подвергают дополнительно обработке. Это отжиг, нормализация, закалка и отпуск. Характеристики улучшаются.
Сплавы железа используются в разных отраслях промышленности. Они обладают разными характеристиками, однако не теряют параметров основного металла, входящего в их состав.
Влияние химического состава на механические свойства стали
Каждый химический элемент, входящий в состав стали, по-своему влияет на ее механические свойства – улучшает или ухудшает.
Углерод (С), являющийся обязательным элементом и находящимся в стали обычно в виде химического соединения Fe3C (карбид железа), с увеличением его содержания до 1,2% повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости. При этом также ухудшаются обрабатываемость и свариваемость.
Кремний (Si) считается полезной примесью, и вводится в качестве активного раскислителя. Как правило, он содержится в стали в небольшом количестве (в пределах до 0,4%) и заметного влияния на ее свойства не оказывает. Но при содержании кремния более 2% сталь становится хрупкой и при ковке разрушается.
Марганец (Mn) содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве (0,3-0,8%) и серьезного влияния на ее свойства не оказывает. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы, повышает твердость и прочность стали, ее режущие свойства, увеличивает прокаливаемость, но снижает стойкость к ударным нагрузкам.
Сера (S) и фосфор (Р) являются вредными примесями. Их содержание даже в незначительных количествах оказывает вредное влияние на механические свойства стали. Содержание в стали более 0,045% серы делает сталь красноломкой, т.е. такой, которая при ковке в нагретом состоянии дает трещины. От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды (MnS). Содержание в стали более 0,045% фосфора, делает сталь хладноломкой, т.е. легко ломающейся в холодном состоянии. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.
Ниобий (Nb) улучшает кислостойкость стали и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.
Титан (Тi) повышает прочность, плотность и пластичность стали, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии. Повышает прокаливаемость стали при малых содержаниях и понижает при больших.
Молибден (Mo) повышает прочностные характеристики стали, увеличивает твердость, красностойкость, антикоррозионные свойства. Делает ее теплоустойчивой, увеличивает несущую способность конструкций при ударных нагрузках и высоких температурах. Затрудняет сварку, так как активно окисляется и выгорает.
Никель (Ni) увеличивает вязкость, прочность и упругость, но несколько снижает теплопроводность стали. Никелевые стали хорошо куются. Значительное содержание никеля делает сталь немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.
Вольфрам (W) образуя в стали твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивает твердость и красностойкость. Увеличивает работоспособность стали при высоких температурах, ее прокаливаемость, повышает сопротивление стали к коррозии и истиранию, уменьшает свариваемость.
Ванадий (V) обеспечивает мелкозернистость стали, повышает твердость и прочность. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем. Снижает чувствительность стали к перегреву и улучшает свариваемость.
Кобальт (Co) повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.
Алюминий (Аl) является активным раскислителем. Делает сталь мелкозернистой, однородной по химическому составу, предотвращает старение, улучшает штампуемость, повышает твердость и прочность, увеличивает сопротивление окислению при высоких температурах.
Медь (Cu) влияет на повышение коррозионной стойкости, предела текучести и прокаливаемости. На свариваемость не влияет.
Для всестороннего понимания и анализа процессов, происходящих при легировании и деформировании сталей, важную роль играет знание зависимостей между химическим составом и механическими свойствами.
Целью настоящих исследований является изучение комплексного влияния химического состава на предел текучести σТ арматурной стали класса А500С.
В течение сентября и октября текущего года в Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций ГБУ «ЦЭИИС» проводились испытания образцов арматурных стержней диаметром от Ø16 до Ø36. Были выполнены более 30 параллельных испытаний. При этом для одной и той же пробы данного типоразмера арматурных стержней определяли фактическую массовую долю химических элементов с помощью оптико-эмиссионного спектрометра PMI-MASTER SORT (рис.1) и механические свойства стали при помощи испытательной машины ИР-1000М-авто (рис.2).
Для обеспечения достоверности статистических выводов и содержательной интерпретации результатов исследований сначала определили необходимый объем выборки, т.е. минимальное количество параллельных испытаний. Так как в данном случае испытания проводятся для оценки математического ожидания, то при нормальном распределении исследуемой величины минимально необходимый объем испытаний можно найти из соотношения:
где υ – выборочный коэффициент вариации,
tα,k – коэффициент Стьюдента,
k = n-1 – число степеней свободы,
Как правило, генеральный коэффициент вариации γ неизвестен, и его заменяют выборочным коэффициентом вариации υ, для определения которого нами была проведена серия из десяти предварительных испытаний.
По результатам проведенных испытаний и выполненных расчетов при доверительной вероятности Р=0,95 получен необходимый объем выборки, равной n=26. Фактическое количество испытаний, как было сказано выше, составило 36.
Массив данных, полученных по результатам проведенных параллельных испытаний, был обработан с помощью многофакторного корреляционного анализа.
Уравнение множественной регрессии может быть представлено в виде:
где X=(X1, X2,…, Xm) – вектор независимых (исходных) переменных; β – вектор параметров (подлежащих определению); ε – случайная ошибка (отклонение); Y – зависимая (расчетная) переменная.
Разработка множественной корреляционной модели всегда сопряжена с отбором существенных факторов, оказывающих наибольшее влияние на признак-результат. В нашем случае из дальнейшего рассмотрения были исключены три элемента (Аl, Тi, W) по причине их низкой массовой доли (
Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter