Что такое мягкая сталь: состав, свойства, плотность, марки, типы, применение

Сталь — один из самых распространенных материалов, используемых в строительстве и производстве. Одним из распространенных материалов из стали является «обычная углеродистая сталь» или «низкоуглеродистая сталь», также известная как «мягкая сталь». Благодаря своей превосходной обрабатываемости, свариваемости и относительно низкой стоимости мягкая сталь стала незаменимым выбором во многих отраслях промышленности. Независимо от того, занимаетесь ли вы ремонтом дома, строительством или производством, крайне важно знать, как правильно использовать и обслуживать мягкую сталь. Это руководство призвано предоставить вам исчерпывающую информацию о мягкой стали, чтобы помочь вам лучше понять ее свойства, области применения и методы ухода, чтобы гарантировать получение наилучших характеристик и результатов при работе с этим универсальным материалом. Независимо от того, являетесь ли вы профессионалом в отрасли или новичком в стальных материалах, это руководство предоставит вам ценные идеи и практические советы. Давайте погрузимся в мир мягкой стали и изучим ее потенциал и преимущества, чтобы добавить больше возможностей для ваших проектов и работы.

Что такое мягкая сталь?

Мягкая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь или обычная углеродистая сталь, представляет собой тип стали, которая содержит относительно небольшое количество углерода (обычно менее 0.25%). Это наиболее часто используемая форма стали из-за ее доступности, универсальности и простоты изготовления. Мягкая сталь обладает хорошими механическими свойствами, такими как прочность и пластичность, что делает ее пригодной для различных применений. Она широко используется в строительстве, производстве, автомобилестроении и других отраслях промышленности для конструкций, машин, автомобильных деталей и общих производственных целей. Низкое содержание углерода в мягкой стали способствует ее пластичности и свариваемости, что позволяет легко формовать, формовать и сваривать ее. Однако по сравнению со сталями с более высоким содержанием углерода мягкая сталь может иметь более низкую твердость и износостойкость. Ее коррозионную стойкость можно улучшить с помощью дополнительных отделок или покрытий.

Состав мягкой стали

Мягкая сталь или низкоуглеродистая сталь обычно имеет следующий состав:

– Железо (Fe): основной компонент мягкой стали, обычно присутствующий в большом процентном соотношении.

– Углерод (C): Мягкая сталь содержит мало углерода, обычно от 0.05% до 0.25%. Низкое содержание углерода способствует ее пластичности и простоте изготовления.

– Марганец (Mn): марганец часто добавляют в мягкую сталь для повышения ее прочности и улучшения закаливаемости.

– Кремний (Si): Кремний присутствует в небольших количествах в мягкой стали и помогает улучшить ее прочность и свойства раскисления.

– Сера (S): Сера обычно присутствует в следовых количествах в мягкой стали. Ее присутствие может улучшить обрабатываемость, но чрезмерное содержание серы может отрицательно повлиять на свариваемость и пластичность.

– Фосфор (P): Фосфор также присутствует в следовых количествах в мягкой стали. Он может повысить прочность и улучшить коррозионную стойкость стали, но чрезмерное содержание фосфора может сделать сталь хрупкой.

Важно отметить, что конкретный состав мягкой стали может меняться в зависимости от производственного процесса и предполагаемого применения. Это типичные элементы, встречающиеся в мягкой стали, но их процентное содержание и любые дополнительные легирующие элементы могут меняться.

Марки мягкой стали

Классификация сортов мягкой стали основана на различных стандартах и ​​спецификациях, используемых в разных регионах. Вот некоторые часто используемые обозначения сортов мягкой стали:

• 1. Стандарт AISI/SAE: В Соединенных Штатах марки мягкой стали часто обозначаются с использованием системы AISI/SAE. Например, AISI/SAE 1008 и AISI/SAE 1018 являются популярными марками мягкой стали.
• 2. Стандарт ASTM: Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM) также предоставляет стандарты для сортов мягкой стали. Такие сорта, как ASTM A283, ASTM A36 и ASTM A572, обычно используются для применения в мягкой стали.
• 3. Стандарт EN: Европейский стандарт EN 10025 часто используется для классификации марок мягкой стали. Некоторые популярные марки мягкой стали EN включают S235, S275 и S355.
• 4. Стандарты ISO: ISO 630 и ISO 4950 — это международные стандарты, определяющие марки мягкой стали. Например, ISO 630-2:2011 определяет такие марки мягкой стали, как E295, E335 и E360.
• 5. Стандарт JIS: Японские промышленные стандарты (JIS) классифицируют марки мягкой стали, используя такие обозначения, как SS400 и SPHC.

Это всего лишь несколько примеров многочисленных существующих марок мягкой стали. Важно ссылаться на конкретные стандарты или спецификации, соответствующие вашему региону или применению, чтобы определить подходящую марку мягкой стали.

Свойства материала мягкой стали

Мягкая сталь обладает несколькими свойствами, которые делают ее популярным выбором в различных областях применения. Некоторые из ключевых свойств мягкой стали включают:

• Прочность: Хотя мягкая сталь не так прочна, как высокоуглеродистые или легированные стали, она все же обеспечивает хорошую прочность для многих применений. Она обеспечивает достаточную структурную целостность и несущую способность.
• Пластичность: Мягкая сталь очень пластична, что означает, что ее можно легко растягивать или сгибать без поломки. Это свойство позволяет легко формовать, формовать и обрабатывать такие процессы, как прокатка, гибка и сварка.
• Свариваемость: Мягкая сталь обладает превосходной свариваемостью, что позволяет легко соединять ее различными методами сварки, включая дуговую сварку, сварку MIG и сварку TIG. Она образует прочные и долговечные сварные швы.
• Обрабатываемость: Мягкая сталь относительно легко поддается обработке из-за низкого содержания углерода. Ее можно легко резать, сверлить, растачивать и точить на станочном оборудовании, что делает ее пригодной для производственных процессов.
• Универсальность: Мягкая сталь — универсальный материал, который можно использовать в широком спектре приложений. Его можно легко адаптировать, изготовить и модифицировать для удовлетворения конкретных требований.
• Экономически выгодно: Мягкая сталь относится к наиболее доступным типам стали, что делает ее экономичным выбором для многих проектов и отраслей. Она обеспечивает хороший баланс производительности и стоимости.
• Коррозионная стойкость: Хотя мягкая сталь не обладает высокой устойчивостью к коррозии по сравнению с нержавеющей сталью или другими коррозионно-стойкими сплавами, она может выдерживать умеренную атмосферную коррозию. Правильная обработка поверхности, такая как покраска или покрытие, может повысить ее коррозионную стойкость.
• Электро- и теплопроводность: Мягкая сталь обладает умеренной электро- и теплопроводностью, что делает ее пригодной для применений, где эти свойства необходимы, например, для изготовления электрических шкафов или теплопроводности.

Важно отметить, что конкретные свойства мягкой стали могут варьироваться в зависимости от таких факторов, как ее состав, производственный процесс и термическая обработка. Эти свойства способствуют широкому использованию мягкой стали в строительстве, производстве и различных других отраслях.

Механические свойства мягкой стали

Механические свойства мягкой стали могут варьироваться в зависимости от конкретного состава, производственного процесса и термической обработки. Однако вот некоторые типичные механические свойства, связанные с мягкой сталью:

• Температура плавления мягкой стали: Температура плавления мягкой стали или низкоуглеродистой стали составляет приблизительно от 1,370 до 1,480 градусов по Цельсию (от 2,500 до 2,700 градусов по Фаренгейту). Этот температурный диапазон представляет собой переход из твердого в жидкое состояние для мягкой стали. Однако важно отметить, что точная температура плавления может немного отличаться в зависимости от конкретного состава и примесей, присутствующих в стали.
• Плотность мягкой стали: Плотность мягкой стали, также известной как низкоуглеродистая сталь, обычно составляет от 7,800 до 8,050 килограммов на кубический метр (кг/м³) или от 7.8 до 8.05 граммов на кубический сантиметр (г/см³). Плотность может варьироваться в зависимости от конкретного состава и производственного процесса, но этот диапазон обычно наблюдается для мягкой стали.
• Прочность мягкой стали на разрыв: Мягкая сталь обычно имеет прочность на разрыв от 380 МПа до 550 МПа. Прочность на разрыв относится к максимальному напряжению, которое может выдержать материал, прежде чем он сломается под действием напряжения.
• Предел текучести мягкой стали: Предел текучести мягкой стали обычно находится в диапазоне от 250 МПа до 350 МПа. Предел текучести относится к напряжению, при котором материал начинает деформироваться необратимо, указывая на его предел упругого поведения.
• Удлинение мягкой стали: Мягкая сталь демонстрирует хорошие свойства удлинения, при этом процент удлинения обычно составляет от 20% до 30%. Удлинение представляет собой способность материала растягиваться или деформироваться перед разрывом и указывает на его пластичность.
• Твердость мягкой стали: Мягкая сталь обычно имеет низкую или среднюю твердость, как правило, от 120 до 180 единиц по Бринеллю (HB). Твердость определяет устойчивость материала к вдавливанию или истиранию.
• Ударопрочность мягкой стали: мягкая сталь обладает хорошей ударопрочностью, что позволяет ей поглощать внезапные удары или нагрузки без разрушения. Это свойство имеет решающее значение в приложениях, где требуется ударопрочность.
• Усталостная прочность мягкой стали: Мягкая сталь демонстрирует умеренную усталостную прочность, которая относится к ее способности выдерживать циклическую нагрузку без образования трещин или разрушения с течением времени. Усталостная прочность мягкой стали относительно выше по сравнению со сталями с более высоким содержанием углерода.

Важно отметить, что эти механические свойства могут быть дополнительно улучшены или изменены с помощью таких процессов, как термическая обработка или легирование. Кроме того, выбор марки мягкой стали и специфической обработки может повлиять на ее механические свойства.

Типы мягкой стали

Мягкую сталь можно разделить на различные типы в зависимости от ее свойств и предполагаемого применения:

• Конструкционная сталь: этот тип мягкой стали обычно используется при строительстве зданий, мостов и других крупных конструкций. Он известен своей высокой прочностью и пластичностью, что делает его пригодным для несущих конструкций. Распространенные марки включают ASTM A36 и S275JR.
• Углеродистая сталь: Мягкую сталь часто называют углеродистой сталью, потому что она в основном состоит из железа и углерода. Углерод является основным легирующим элементом, а мягкая сталь имеет низкое содержание углерода, обычно менее 0.3%.
• Низкоуглеродистая сталь: Мягкую сталь иногда называют низкоуглеродистой сталью из-за низкого содержания углерода. Она легко сваривается и формуется и часто используется в производственных процессах, требующих формовки и обработки.
• Горячекатаная против холоднокатаной: Мягкую сталь также можно классифицировать на основе производственного процесса, используемого для ее производства. Горячекатаная мягкая сталь производится при высоких температурах и имеет менее точные размеры, в то время как холоднокатаная мягкая сталь производится при более низких температурах и имеет более жесткие допуски размеров. Холоднокатаная мягкая сталь часто используется в областях, где требуется точность и гладкая поверхность.
• Оцинкованная сталь: Это мягкая сталь, покрытая слоем цинка для защиты от коррозии. Оцинкованная мягкая сталь обычно используется в наружных применениях и известна своей прочностью и устойчивостью к ржавчине.
• Листы и пластины из мягкой стали: Мягкая сталь доступна в различных формах, включая листы и пластины. Они часто используются в обрабатывающей промышленности, строительстве и автомобильной промышленности для широкого спектра применений.
• Трубы и трубки из мягкой стали: Трубы и трубки из мягкой стали используются в сантехнике, строительстве и промышленности для транспортировки жидкостей и газов.
• Стержни и стержни из мягкой стали: Стержни и стержни из мягкой стали обычно используются в строительстве и производстве для поддержки конструкций, а также в качестве компонентов в машинах и оборудовании.
• Проволока из мягкой стали: Проволока из мягкой стали используется в различных областях, включая возведение ограждений, сварку и общее производство.
• Уголок из мягкой стали: Уголки из мягкой стали представляют собой Г-образные профили, часто используемые в строительстве для поддержки и укрепления конструкций.

Это некоторые из распространенных типов и форм мягкой стали, каждая из которых адаптирована к определенным приложениям и требованиям. Выбор типа мягкой стали зависит от таких факторов, как предполагаемое использование, структурные требования и условия окружающей среды.

Применение мягкой стали

Для чего используется мягкая сталь? Мягкая сталь, благодаря своей доступности, универсальности и механическим свойствам, используется в различных областях промышленности. Некоторые распространенные области применения мягкой стали включают:

• 1. Строительство: Мягкая сталь широко используется в строительстве для таких структурных компонентов, как балки, колонны и арматурные стержни. Она обеспечивает прочность и долговечность зданий и инфраструктурных проектов.
• 2. Автомобильная промышленность: Мягкая сталь используется в автомобильной промышленности для производства различных компонентов, включая шасси, кузовные панели, кронштейны и выхлопные системы. Ее прочность, формуемость и доступность делают ее популярным выбором.
• 3. Производство: Мягкая сталь широко используется в обрабатывающей промышленности для изготовления машин, оборудования и инструментов. Она используется в производстве шестерен, валов, крепежных деталей, труб, клапанов и многих других компонентов.
• 4. Мебель и бытовая техника: Мягкая сталь часто используется в производстве каркасов мебели, бытовой техники и кухонных принадлежностей. Она обеспечивает прочность и надежность этих изделий.
• 5. Трубопроводы и трубки: Трубы из мягкой стали обычно используются для сантехники, транспортировки жидкостей и структурных применений. Они используются в газопроводах, сетях водоснабжения и различных промышленных системах.
• 6. DIY и домашние проекты: Благодаря простоте использования и доступности мягкая сталь популярна для DIY-проектов и домашнего ремонта. Ее можно использовать для строительства конструкций, создания декоративных элементов или ремонта металлических предметов.
• 7. Сельскохозяйственное оборудование: Мягкая сталь используется в производстве сельскохозяйственной техники, включая тракторы, плуги, сельскохозяйственные орудия и резервуары для хранения. Она обеспечивает необходимую прочность и устойчивость, требуемые для сельскохозяйственных применений.
• 8. Судостроение: Мягкая сталь используется в судостроении для строительства корпусов, переборок и опорных конструкций. Ее прочность и свариваемость делают ее пригодной для морского применения.

Это всего лишь несколько примеров использования мягкой стали. Ее универсальность распространяется на многие другие отрасли и сферы применения, что делает ее широко используемым материалом во всем мире.