Черная сталь — материал, активно применяемый в промышленности. Железноуглеродистый сплав обладает высокими прочностными характеристиками, благодаря которым используется для изготовления изделий специального назначения.
Различают два основных вида черной стали — разделение происходит по принципу двух способов получения проката: горячекатанную и холоднокатанную. Второй вид используется исключительно для производства тонколистового материала. Горячекатанная черная сталь включает в себя сразу несколько разновидностей продукта:
- Сортовой металлопрокат — материал, широко применяемый в строительстве — из него производят конструктивные элементы, арматуру, рельсы, катанки, балки — изделия специального назначения, полученные из низкоуглеродистого варианта сплава (содержание углерода в такой стали не превышает 0,25%). В своем первозданном виде сортовой прокат представляет собой изделия с простой геометрической формой.
- Фасонный прокат — элементы, также применяемые в строительстве. Изделия данного типа имеют более сложную форму — угловой профиль, двутавровые балки, стальные швеллеры. Сюда же стоит включить профили специального назначения, изделия корытного типа (шпунт Ларсена), различные Z-образные профили. По своему промышленному назначению продукция фасонного проката разделяется на профили общего назначения и специального назначения.
- Листовой прокат — горячекатанные листы производят из низкоуглеродистой стали, основная сфера применения — детали и сложные конструкции, трубы и другие изделия, к которым не предъявляются строгие требования по внешнему виду.
- Широкополосная универсальная сталь — ширина таких изделий варьируется от 200 до 1500 мм и толщиной от 6 до 60 мм.
Основные характеристики черной стали
Основной параметр черной стали — содержание углерода в сплаве. Углеродистая сталь имеет повышенные механические свойства — следствие возросшей твердости и прочности материала. Черная сталь имеет темно-серый цвет, ее температура плавления — от 1300 до 1500 °C в зависимости от наличия дополнительных компонентов.
Низкоуглеродистые сплавы (доля содержания углерода не превышает 0,25%) имеют высокую пластичность и средние показатели прочности. Наиболее распространенными способами обработки такого материала являются холодный прокат и цементация — повышение прочностных характеристик металла. Такая процедура необходима, так как при достаточной прочности и твердости материал подвержен разрывам. Для повышения антикоррозийных свойств и атмосферной стойкости низкоуглеродистые стали подвергают легированию.
Среднеуглеродистые стали содержат в своем составе от 0,3 до 0,6% углерода. Для повышения прочности в данный сплав добавляют до 1,65% марганца, который способствует улучшению технологических свойств (высокая степень упругости). Изделия из среднеуглеродистой стали подходят для использования в условиях высоких нагрузок — статических и вибрационных. Также материал не боится высоких нагрузок, вызванных трением — из него изготавливают муфты торможения, режущие инструменты, рессоры и пружины. Также материал отлично сваривается, поэтому часто используется в создании сварных конструкций.
Высокоуглеродистая сталь (содержание углерода от 0,6 до 2%) — дорогостоящий сплав. Он обладает плохой свариваемостью и малыми показателями пластичности, поэтому конструкционные детали из него не производят. При попытке сделать сварное соединение с такой сталью на ней возникают трещины — термическое воздействие на такой металл приводит к образованию закаленных зон.
Сварка такого материала осуществляется с использованием электродов, которые обладают невысокой тепловой мощностью. Высокоуглеродистая сталь — металл с высоким содержанием цементита — что положительно сказывается на его прочностных характеристиках, и с низким содержанием феррита — негативно отражается на его пластичности. Поэтому подобная сталь имеет ограниченную сферу применения — инструменты для обработки дерева, игольная проволока, инструменты, не вызывающие нагрева режущей кромки, накатные ролики, штампы для холодной штамповки, детали быстрорежущих инструментов. Также популярным направлением использования высокоуглеродистой стали является производство гаек, болтов, валов, напильников и деталей, испытывающих трение.
