10 Механични и физични свойства на стоманата

Механичните и физичните свойства на стоманата могат да варират значително в зависимост от състава и процента на примесите (като фосфор или сяра).

По този начин, когато искате да постигнете по-добри механични и физични свойства в сравнение с други, стоманата може да бъде легирана с хром, кобалт, мед, молибден, никел, азот, селен, тантал, титан, волфрам или ванадий.

Съставът и свойствата на стоманата варират в широки граници. Стоманата като цяло има по-ниско съдържание на въглерод от това, което се намира в желязото, и по-малък брой примеси от тези, открити в други метали.

Като цяло, физичните свойства като плътност, електрическа и топлинна проводимост не се различават значително от една сплав към друга.

Въпреки това, механичните свойства като якост, еластичност и твърдост зависят в голяма степен от вида на сплавта и състава на стоманата.

Основни механични свойства на стоманата

1 - Пластичност

Способността на стоманата да запази формата си след като е била подложена на усилие. Стоманите, които са легирани с малък процент въглерод, са по-пластмасови.

2 - Нестабилност

Нестабилността е лекотата, с която стоманата може да се счупи, когато бъде подложена на усилие. Когато стоманата е легирана, с висок процент въглерод, тя е по-крехка.

3 - ковък

Податливостта е съоръжението, в което стоманата трябва да бъде ламинирана. По този начин някои сплави от неръждаема стомана са склонни да бъдат по-гъвкави от други.

4 - Твърдост

Твърдостта е съпротивлението, което се противопоставя на метал срещу абразивни агенти. Колкото повече въглерод се добавя към стоманената сплав, толкова по-трудно ще бъде (Kailas, nd)

5 - Устойчивост

Устойчивостта е концепцията, която означава способността на стоманата да издържи на прилагането на външна сила, без да се счупи.

В случай на стомана със средна концентрация на въглерод, здравината има тенденция да бъде по-висока (Глава 6. Механични свойства на металите, 2004).

Основни физични свойства на стоманата

1 - Тяло

Те включват свойствата, свързани с теглото на стоманата, нейния обем, маса и плътност.

2 - Термично

Отнася се за три основни аспекта на стоманата: способността му да провежда температура (проводимост), нейният потенциал за пренасяне на топлина (конвекция) и способността му да излъчва инфрачервени лъчи в средата (радиация).

3- Електрически

Те се отнасят до способността на стоманата да провежда електрически ток.

4 - оптика

Тези свойства в случая на стомана означават неговата способност да отразява светлината или да излъчва яркост. Доколкото неръждаемата стомана е легирана с по-висок процент алуминий, по-добри оптични свойства ще имат.

5 - магнитно

Тя се отнася до способността на стоманата да бъде индуцирана или да индуцира електромагнитно поле.

Колкото по-голям е процентът на желязото в стоманената сплав, толкова по-голяма е неговата способност да действа като магнит (Sandhyarani, 2016).

Видове стомана

Различни видове стомана се произвеждат според тяхното приложение, следователно механичните и физични свойства на тези видове стомана трябва да бъдат различни.

По този начин са създадени различни скали за класифициране на стоманата според нейните свойства (еластичност, плътност, точка на топене, топлопроводимост, якост, твърдост, между другото).

За производството на различни видове стомана, производителите използват различни концентрации на други метали, за да правят сплави.

Производственият процес и начина на обработка на стоманата също оказват значително влияние върху получения краен продукт.

Според Американския институт по желязо и стомана (AISI за акроним на английски език), стоманата може да бъде категоризирана в четири основни групи, в зависимост от техния химичен състав:

Въглеродна стомана
Легирана стомана
Неръждаема стомана
Инструментална стомана

Свойства на въглеродна стомана

Въглеродната стомана се получава от сплавта между желязо и въглерод. Чрез промяна на процента на въглищата е възможно да се произвеждат стомани с различни качества. Като цяло, колкото по-голям е процентът на въглищата, толкова по-упорита и твърда ще бъде стоманата.

Стоманата с нисък процент въглища е известна на пазара като ковано желязо. Този тип стомана е лесен за работа, тъй като е много пластмасов.

Поради тази причина тя се използва широко за производство на решетки, декоративни приложения или стълбове за лампи.

Стоманата със средно съдържание на въглерод е силно устойчива, поради което се използва за направата на мостове или конструктивни части, способни да поддържат огромни натоварвания.

От своя страна стомана с високо съдържание на въглерод се използва за направата на кабели. Когато процентът на въглищата е по-голям от желязото, говорим за чугун, който се използва за изработване на вази и други предмети.

Въпреки че този последен вид стомана е доста труден, той също е силно крехък (Материали, 2014).

Свойства на легирана стомана

Легката стомана е тази, която се произвежда с малък процент от един или повече метали, различни от желязо.

Тези метали, добавени към сплавта, имат способността да променят свойствата на стоманата.

Например, стоманата, изработена с желязо, хром и никел, води до неръждаема стомана. Когато към тази сплав се добави алуминий, резултатът е по-мек и еднакъв на външен вид.

Когато се добавят манганови сплави, те могат да постигнат изключителна здравина и твърдост.

Свойства от неръждаема стомана

Неръждаемата стомана съдържа между 10 и 20% хром, фактор, който му позволява да бъде много устойчив на корозия и окисление.

Когато стоманата съдържа 11% хром, тя е приблизително 200 пъти по-устойчива на корозия от стомана, която не съдържа хром. Има три групи неръждаема стомана:

Аустенитна стомана : тя е с по-голяма концентрация на хром и малък процент никел и въглерод.

Обикновено се използва за обработка на храни и тръби. Лесно е да се разпознае, защото не е магнитно.

Феритна стомана : това е видът стомана, която съдържа приблизително 15% хром, но само няколко следи от въглища и други метали като молибден, алуминий или титан.

Този тип стомана е магнитна, много твърда и устойчива. Може да се втвърди при работа студено.

Мартензитна стомана : тя е тази, която съдържа умерени количества хром, никел и въглерод. Тя е силно магнитна и лечима при високи температури.

Мартензитната стомана обикновено се използва за направата на режещи инструменти като ножове и хирургическо оборудване.