Железо и сталь

Железо и сталь

Полагаю, что немногим приходилось держать в руках чистое железо. То, что обычно принимают за железо, на самом деле сталь, так как химически чистое железо в технике не используется. Из железной руды в доменных печах выплавляют чугун, богатый углеродом сплав железа, содержащий кремний или марганец.

Линейный чугун

Чугун, содержащий кремний, имеет серый цвет. Он служит сырьем для изготовления
серого чугуна и литейного чугу на. В сером чугуне углерод не входит в кристаллическую
структуру железа, а остается инородным телом. Вследствие этого серый чугун при соответ
ствующей нагрузке разру шается или ломается в том месте, где выделяется много углерода. Серый чугун твердый, но хрупкий. Стандартный серый чугун нековкий и неподдается закаливанию.

Однако его можно заливать в самые сложные формы и обрабатывать резанием. Наряду со стандартным серым чугуном существует несколько специальных сортов, среди которых следует отметить ковкий чугун, который обладает некоторой ковкостью. Для домашних работ он практически не применяется, а серый чугун используется, как правило, только для ремонтныхработ.

Чугун, выплавленный в доменной печи и содержащий марганец, имеет белый цвет и служит исходным материалом для получения стали, которая отличается от чугуна малым содержанием углерода. Выплавка стали — это не что иное, как выжигание содержащегося в чугуне углерода. Если долю углерода понизить до 2,06%, то чугун становится ковким. Но это зависит не столько от низкого содержания углерода, сколько от того, что в процессе выплавки стали образуется карбид железа, что придает стали упругость. Это свойство сталь сохраняет только при наличии 1,7% углерода, и вновь его теряет, если содержание углерода понижается до 0,5%. Чем выше доля карбида железа в стали, тем тверже сталь, так как карбид железа в 270 раз тверже химически чистого железа. При быстром охлаждении расплава углерод не успевает выделиться и образуется хрупкая сталь. Для снижения хрупкости ее подвергают отпуску, т. е. нагревают до невысокой температуры и медленно охлаждают. В этом случае в сплаве выделяется карбид железа, который сильно снижает хрупкость стали. Поддающуюся закалке сталь с содержанием углерода 0,5— 1,7% называют инструментальной сталью. К ней относят сталь HSS (высокопрочная быстрорежущая сталь), сталь HSSE (т. е. сталь HSS, выдерживающая высокие температуры, что повышает стойкость изготовленного из нее режущего инструмента) и сталь SHSS. Сталь с содержанием углерода от 1,7 до 2,06% называют конструкционной сталью. Эта сталь ковкая и достаточно прочная, что наиболее приемлемо для домашней мастерской. Сортамент конструкционных сталей приведен ниже.

При варке стали в нее вводят в определенных количествах легирующие добавки: хром, никель, кобальт, вольфрам, ванадий, молибден, марганец, а также кремний. В зависимости от состава образующихся сплавов улучшаются такие свойства, как прочность, твердость, закаливаемость, огнеупорность (тугоплавкость) и коррозиеустойчивость.