Сталь, сплавы и их назначение

Крепеж – это неотъемлемая часть множества конструкций и оборудования. Детали крепежа не только обеспечивают надежность соединения элементов, но и должны быть прочными, долговечными и иметь устойчивость к нагрузкам. Одним из ключевых параметров при выборе крепежа является материал, из которого он изготовлен. В данной статье мы рассмотрим стали, применяемые для производства крепежа, а также их характеристики.

Сталью называется сплав железа, в составе которого содержится до 2 % углерода, остальной объем составляют вспомогательные металлы и сопутствующие примеси. В зависимости от процентного содержания основного элемента, а также от качества дополнительных компонентов определяются конечные свойства и характеристики материала.

Стальной сплав является наиболее распространенным и популярным, использование такого сырья востребовано многими промышленными предприятиями в производстве деталей для сборки различных машин, узлов и механизмов, изготовления метизов и крепежей. 

Состав стали и ее свойства

Основой стального сплава являются железо и углерод. Благодаря свойству полиморфизма железа при нагревании меняется его структура, поэтому при растворении углерода вещество не выпадает в осадок, а соединяется с элементами базового вещества. Если менять пропорции компонентов, добавлять дополнительные легирующие металлы, то удастся влиять на свойства материала, получать литье с новыми характеристиками для определенных условий производства и эксплуатации.

В отличие от чугуна, который тоже имеет в составе углерод и железо, содержание первого вещества в стальных сплавах не превышает 2 %.

Виды и классификация стальных сплавов

Сфера металлургии остается наиболее развитой, потому не удивительно, что за годы использования стальных сплавов удалось разработать множество разновидностей, или марок такой продукции. Высоким спросом пользуются около 80 видов, остальные применяются реже или разработаны для решения узких задач. Рассмотрим основные классификации и марки стали, которые используют для производства метизов. 

По химическому составу

Исходя из этого критерия, сталь бывает углеродистой и легированной. Основным типом стали, используемым для производства метизов, является углеродистая сталь. Она содержит в себе углерод в количестве от 0,05% до 2,1%, что придает ей необходимую прочность и твердость. Углеродистая сталь может быть дополнительно легирована различными элементами, такими как хром, никель, молибден и другие, для улучшения ее свойств.

Однако, для более требовательных условий эксплуатации, таких как высокие нагрузки или агрессивные среды, применяются более высокопрочные стали, легированные. Так, легируют металл для улучшения его свойств износостойкости, повышения прочности, продления эксплуатационного ресурса, защиты от коррозии. В качестве легирующих добавок в состав включают марганец, хром, никель, вольфрам, титан и другие химические элементы. В зависимости от доли легирующих присадок сталь может быть низколегированной (менее 2,5 %), среднелегированной (в диапазоне от 2,5 до 10 %) и высоколегированной (выше 10 %).  

По структуре

На структуру стального сплава влияет не только перечень химических элементов, из которых он состоит, но и способ производства и обработки. На основании этого критерия выделяются следующие разновидности материала:

• ферритные – имеют кристаллическую решетку железа, состоят из феррита. По твердости и прочности уступают другим видам, используются преимущественно для изготовления магнитов;
• перлитные – состоят из перлита, который представляет собой соединение цементаита и феррита. Прочность и твердость материала находится на среднем уровне, что обуславливает широкую сферу его применения;
• мартенситные – такие структуры образуются в результате быстрого охлаждения перлитного сплава. За счет этого процесса удается получить прочный и твердый материал, который является менее пластичным и довольно хрупкий.

По назначению

В зависимости от конкретного назначения и условий эксплуатации, для изготовления различных видов крепежа применяют разные типы стали. Рассмотрим основные виды и их применение в производстве метизов и крепежных элементов:

1. Первым и наиболее распространенным типом является углеродистая сталь. Она применяется для производства большинства крепежных элементов, таких как болты, гайки, шпильки и шайбы, которые используются в различных отраслях промышленности.
2. Также широко используется нержавеющая сталь. Она имеет высокую стойкость к коррозии и окислению благодаря примесям хрома и никеля. Этот тип стали идеально подходит для использования в условиях, где крепежные элементы подвержены воздействию агрессивных сред или влажности. Нержавеющая сталь позволяет снизить риск коррозии и продлить срок эксплуатации крепежных изделий. Она обычно применяется в производстве крепежа для судостроения, пищевой промышленности, медицинских устройств и других областей, где высокая гигиеничность и стойкость к коррозии критически важны.
3. Для высокопрочных и тяжелонагруженных крепежных элементов, таких как анкера, болты с высокой прочностью и болты для крепления мостов и зданий, применяют усиленные стали. Эти стали имеют повышенные механические свойства и обеспечивают надежное крепление в условиях высоких нагрузок и напряжений.
4. В зависимости от требуемой прочности и степени жесткости, могут также использоваться такие типы стали, как легированная сталь и конструкционная сталь. Легированная сталь применяется для производства специальных заклепок или шпилек для работы в условиях повышенной температуры или агрессивной среды. Конструкционная сталь – для производства различных видов крепежных изделий, которые должны обеспечивать определенную прочность и устойчивость к механическим воздействиям. Поэтому она обычно используется для производства крепежных изделий, таких как болты, гайки, шпильки строительные, крепежные шайбы и другие детали, которые используются для соединения различных компонентов и конструкций. 

По методу обработки

Чтобы улучшить эксплуатационные параметры изделий, исходное стальное литье подвергается следующим способам обработки:

• термическому посредством отжига, закалки, отпуска и нормализации металла;
• термомеханическому, который основан на использовании высоко- и низкотемпературной обработки;
• термохимическому, который осуществляется за счет цементации, азотирования, нитроцементации и цианирования сырья.

По содержанию примесей

В роли основных примесей, помимо легирующих элементов, в составе стали обнаруживаются сопутствующие вещества – сера и фосфор. На основании их процентного содержания выделяются следующие рядовые, качественные, высококачественные и особо высококачественные марки стали. В первых процент серы не превышает 0,06 единиц, фосфора – 0,07 единиц, в последних – 0,015 % и 0,025 % соответственно. 

Маркировка стали

Узнать о химических свойствах, составе, методе обработки и назначении стального сплава можно по маркировке. Правильная маркировка позволяет производителю и потребителю быть уверенными в качестве материала и его соответствии требованиям нормативов и стандартов. Она представляет собой последовательность букв и цифр, в которых зашифрованы ключевые параметры металла:

1. На первом месте стоит число, обозначающее процент содержания углерода.
2. Далее указывают тип легирующих присадок и их процентное содержание в составе.
3. В конце обозначают объем серы и фосфора в сплаве.

Такая маркировка принята в соответствии с российскими стандартами ГОСТ. В других странах используются иные обозначения.

Преимущества и недостатки стали

Недостатками стали считаются увеличенный вес, подверженность коррозии, в том числе электрохимической. Поэтому стальные детали рекомендуется дополнительно подвергать защитной антикоррозионной обработке.

Широкое применение сплава стали обусловлено множеством преимуществ такой продукции. К достоинствам стали относится повышенная прочность и твердость, универсальность использования, упругость и вязкость. А также устойчивость к коррозии, так как сталь может быть обработана специальными покрытиями, которые делают ее устойчивой к ржавчине и другим видам коррозии. Это особенно важно для изделий и метизов, используемых в условиях повышенной влажности или при контакте с агрессивными средами. Среди преимуществ выделяется экономичность, так как сталь является довольно дешевым материалом, что делает его доступным для широкой аудитории потребителей. Более того, изделия из стали обладают высокой степенью перерабатываемости и могут быть восстановлены или использованы повторно.

Также при необходимости стальные элементы допускается обрабатывать, используя сварку, гибку и нарезку металла. За счет добавления в состав легирующих компонентов удается повысить износостойкость и механическую прочность конструкций, тем самым увеличив их эксплуатационный ресурс. Не стоит забывать и о доступных ценах на стальную продукцию, что обусловлено относительно простой и дешевой технологией производства винтов и других метизов.

Качество продукции подтверждается соответствующими документами. Поэтому прежде чем купить изделия оптом или в розницу, стоит проверить репутацию продавца. Интернет-магазин Крепко в этом отношении станет оптимальным выбором. В каталоге на сайте представлены крепежные изделия из стали в огромном разнообразии наименований, при заказе онлайн можно дополнительно оформить доставку по России.