Виды черных металлов

К черным металлам относятся железо, марганец, ванадий, хром. На долю железа и его сплавов приходится более 90 % металлов, применяемых во всех сферах.

Чистое железо – мягкий, пластичный металл, который практически не применяется для производства различной продукции. Для изготовления бытовых и технических изделий, деталей, узлов оборудования, транспортных средств, строительных конструкций и др., используют сплавы железа с углеродом. Содержание последнего во многом определяет характеристики сплавов. Рассмотрим основные виды чермета подробнее.

Что такое сталь и чугун

Сталь и чугун – сплав железа с углеродом. Разница между ними – в % содержании последнего.

Сплавы железа, содержащие от 2,14 % углерода и более, называют чугунами. Углерод может содержаться в связанном или свободном виде. По этому признаку различают:

• Белый чугун. Сплав, где углерод присутствует в виде карбида называют белым чугуном. Его отличительная особенность – матово-белый цвет и мелкозернистая структура на изломе.
• Серый чугун. Углерод преимущественно присутствует в сплаве в виде графитовых включений, доля элемента в виде соединений незначительна. Излом сплава имеет тускло-серый цвет.

Существует также половинчатый чугун, где углерод содержится в виде графита и карбида. К такому типу также относят отбеленные сплавы, карбид железа располагается ближе к поверхности, графит – в сердцевине.

Сталью называется сплавы железа с содержанием углерода 0,02-2,14 %. По составу различают следующие виды сплавов:

• Углеродистые. Не содержат добавок, существенно влияющих на характеристики.
• Легированные. Содержат металлы или неметаллические элементы, улучающие свойства.

Важно! Содержание углерода в сплавах может составлять больше 2,14 %, однако физико-химические параметры таких сплавов гораздо ближе к характеристикам стали. Такие материалы ферросплавами или сталями.

Виды чугунов

Кроме белых, серых, половинчатых сплавов существуют следующие виды чугунов:

• Ковкий. Разновидность серого чугуна. Графитовые включения в форме хлопьев изолированы друг от друга, что обеспечивает повышенную пластичность, сниженную хрупкость и твердость.
• Высокопрочный. Также является одним из видов серого чугуна. Особенность черного металла - шаровидная форма графитовых включений. Сплав обладает высокой прочностью и стойкостью к износу, при достаточной пластичности, хорошей текучести в жидком виде и способности подвергается обработке резкой.

Также существуют специальные чугуны: жаропрочные, износостойкие, жаростойкие, немагнитные, антифрикционные и другие сплавы с резко выраженными заданными свойствами.

Виды сталей

Кроме наличия или отсутствия легирующих добавок сталь различают по содержанию углерода, качеству, назначению и другим особенностям. По первому признаку существуют следующие типы стали:

• Низкоуглеродистые с содержанием углерода 0,25-0,32%. Сталь хорошо поддается всем видам обработки, однако твердость, прочность, стойкость к износу и коррозии недостаточны для применения в производстве ответственных деталей и узлов.
• Среднеуглеродистые с содержанием углерода от 0,32 до 0,6%. Сплавы обладают более высокой прочностью, твердостью, чем низкоуглеродистые. Изделия из среднеуглеродистых сталей часто подвергают закалке.
• Высокоуглеродистые с содержанием углерода более 0,6%. Сплавы обладают значительной прочностью, упругостью, износостойкостью. Материалы хуже поддаются механической обработке, чем сплавы, где доля углерода меньше.

По качеству различают стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные, особо высококачественные. Типы сплавов отличаются содержанием фосфора и серы, способом производства. Чем меньше содержание вредных примесей, однородней состав и микроструктура – тем выше качество стали. Так доля серы и фосфора в сплаве обыкновенного качества составляет до 0,06% и 0,07% соответственно. В качественной стали – до 0,035 % и 0,035%, в высококачественной – до 025% и 0,025%,особо высококачественной – 0,015% и 0,015%.

По назначению классифицируют следующие типы сталей:

• Конструкционные. Металл применяют в производстве изделий, узлов, деталей для всех отраслей.
• Инструментальные. Сплав применяют в производстве режущих, ударных и других инструментов, измерительных приборов.
• Специальные. Группа включает множество марок сплавов с различными свойствами: кислото- и жаростойкие, нержавеющие, электротехнические, жаропрочные и другие.

Стали также подразделяют по степени удаления кислорода, составу и структуре кристаллической решетки.

Легирующие добавки

Введение металлов и неметаллических химических элементам в черные металлы позволяет получать марки сталей и чугунов с определенными свойствами. В качестве легирующих добавок применяют:

• Марганец. Металл присутствует в любой марке стали или чугуна. Повышенное содержание элемента обеспечивает жаростойкость, повышенную ударную вязкость, износостойкость, твердость. Пластичность сплава при этом не изменяется.
• Кремний. Элемент также относится к постоянным примесям. Дополнительная добавка кремния повышает упругость и прочность, устойчивость к высоким температурам.
• Хром. Добавка увеличивает жаропрочность, жаростойкость, способность сопротивляться коррозии.
• Никель. Металл обеспечивает химическую стойкость, придает прочность и жаростойкость.
• Молибден. Добавка повышает прочность при сохранении пластичности, обеспечивает стойкость к прокаливанию, снижает стираемость.
• Вольфрам. Элемент повышает жаропрочность и жаростойкость, повышает устойчивость к износу и коррозии.
• Титан. Металл уменьшает вес, обеспечивает высокую прочность и твердость при достаточной пластичности.

К добавкам, улучшающим свойства, относятся также алюминий, медь, свинец, другие цветные металлы.

Важно! Одни и те же легирующие добавки могут оказывать разное влияние на свойства стали и чугуна. Например, высокое содержание кремния в чугуне обеспечивает жаропрочность, в стали – повышает упругость, электропроводимость, магнитную проницаемость.

Лом черных металлов

Отходы и лом черных металлов – составляет большую часть объема вторичного сырья. Переработка черного металлолома экономит природные ресурсы, значительно снижает потребление энергии, способствует сохранению экологического баланса.

Лом и отходы черных металлов классифицируют на классы, виды, категории, группы и марки по ГОСТ 2787-2019. Существуют 3 класса черного металлолома:

• Стальной.
• Чугунный.
• Смешанный.

Классификация по видам осуществляются по размерам частей, засоренности посторонними примесями, массе (плотности).

По категориям лом и отходы лом и отходы чермета подразделяются:

• На конструкционный нелегированный металлолом.
• На лом и отходы легированного чугуна и стали.
• На смешанное вторичное сырье.

Легированный металлолом делится на группы по основным видам и содержанию добавок: смешанный лом и отходы, отсортированный по типу и содержанию легирующих элементов металлолом, разделенное на марки вторсырье.

Примеры обозначения черного металлолома: 3А – крупногабаритные куски углеродистой стали, требующие перемалывания, 5А – кусковой лом нелегированной стали, Б11- стальной металлолом стали с добавками молибдена, хрома и ванадия, А20, А21, А22 – негабаритный кусковой нелегированный чугун, Б65 – металлолом легированного хромом и никелем чугуна.