Устойчивостта и надеждността на механизмите зависят от материала, от който са изработени, т.е. от комбинацията от всички негови свойства и характеристики, които определят експлоатационните характеристики. Днес по-голямата част от машините и частите са произведени от различни видове стомана. Разгледайте този материал по-подробно.
Стоманата е сплав от два химически елемента: желязо (Fe) и въглерод (C), а съдържанието на последните не трябва да надвишава 2%. Ако има повече въглерод, то тази сплав принадлежи на чугун.
Но стоманата не е само химически чисто съединение два елемента, той съдържа както вредни примеси, като сяра и фосфор, така и специални добавки, които дават желаните свойства на материала - увеличаване на якостта, подобряване на обработваемостта, пластичност и др.
Ако въглеродната сплав е по-малко от 0,025% и съдържа малко количество примеси, то се счита за техническо желязо. Този материал се различава от стомана във всички отношения, притежава високи магнитни характеристики и се използва като качество за производството на електрически компоненти. Чисто желязо не съществува в природата, много е трудно да се получи дори при лабораторни условия.
Въпреки факта, че въглеродът като процент съдържа доста малко, той има значително влияние върху механичните и технически свойства на материала. Увеличаването на това вещество води до увеличаване на твърдостта, увеличаване на силата, но в същото време пластичността рязко намалява. В резултат на това технологичните характеристики се променят: с нарастването на въглерода, намаляването на свойствата на леене, влошаването на машинната обработка. В същото време, нисковъглеродните стомани също са слабо обработени.
Стоманата е най-често срещаната сплав на планетата. Произвежда се индустриално от чугун, от който излишък от въглерод и други примеси се изгарят под въздействието на високи температури. Стоманата се получава главно по два начина: стопяване отворени пещи и топилни пещи. Материалът, произведен в електрическата пещ, се нарича електрическа стомана. Оказва се, че е по-чист по състав. В допълнение, съществуват много специални процеси за производство на сплави със специални свойства, като топене на електрическа дъга във вакуум или топене на електронен лъч.
Повече информация за стомани и други сплави може да се намери в изследването на такава наука като металургията. Тя се счита за една от раздели на физиката и обхваща не само информация за класовете стомана и техния състав, но също така съдържа информация за структурата и свойствата на материалите на атомно и структурно ниво.
Студентите от специализираните университети преминават специален курс "Индустриални стомани", където подробно се анализират сплави със специално предназначение: изграждане, подобряване, циментиране, рязане и инструменти за измерване магнитна, пружинно-пружинна, топлоустойчива, стомана за конструкции в студен климат и др.
Цялото качество на стоманата се разделя на:
- стомана с обикновено качество;
- качество;
- стомана с високо качество;
- високо качество.
Качеството на стоманата зависи пряко от процента на вредните примеси (състав) и съответствието с посочените механични и технологични характеристики. В промишлеността се използват всички видове, но в различни посоки: те са се превърнали в обичайно качество - за некритични части, те са се превърнали в подобрено качество и високо качество - в структури, които имат специални изисквания.
Клас на стомана | Механични свойства | Технологични свойства | ||||
σт, МРа | σv, МРа | δ,% | обработваемост | заваряемост | Пластичност при студено работно налягане | |
40X | 786 | 980 | 10 | Най- | в | в |
45g | 372 | 569 | 15 | в | Н | Н |
25HGT | 1080 | 1470 | 10 | в | Н | в |
40HS | 1080 | 1225 | 12 | в | Н | Н |
30HMFA | 932 | 1030 | 13 | Най- | Н | в |
ShKh15 | 410 | 715 | 21 | в | Н | в |
12H13 | 415 | 588 | 20 | в | Н | Най- |
A20 горещо валцувани | 510 | 600 | 15 | Най- | - | - |
Н - ниско;
Y е задоволително;
B - високо;
σт - физическа граница на провлачване, МРа;
σв - максимална якост на опън, МРа;
δ е относителното удължение,%.