"Биология. Неживая природа. Учебник для специальных (коррекционных) образовательных учреждений VIII вида*", Никишов А.И.
Сталь — сплав железа с углеродом, который получают из чугуна и используют для изготовления зданий, машин, инструментов и бытовых предметов. Сплав отличается от чистого металла тем, что содержит несколько элементов. Количество углерода, другие добавки и обработка меняют свойства стали: её прочность, твёрдость и устойчивость к различным воздействиям. Поэтому для разных изделий выбирают разные виды стали.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Сталь — сплав железа с углеродом. Сплавом называют материал, в котором соединены два или несколько элементов, а чистый металл состоит преимущественно из одного элемента. Понимание этого различия помогает не считать сталь просто чистым железом и объясняет, почему её свойства можно менять составом.
Углерод — химический элемент, который входит в состав стали и влияет на её свойства. Его количество важно учитывать, когда сравнивают разные железоуглеродные сплавы. Благодаря этому можно понять, почему сталь и чугун, хотя оба содержат железо и углерод, не являются одним и тем же материалом.
Легированная сталь — сталь, в которую добавили другие элементы, например хром или никель. Такие добавки называют легирующими: они меняют свойства сплава, а не просто увеличивают количество железа. Это понятие нужно, чтобы отличать обычную сталь от специально подобранных составов для разных изделий.
Сталь получают из чугуна, потому что чугун содержит больше углерода и примесей, чем требуется для многих изделий. При обработке часть углерода и примесей удаляют, поэтому состав материала меняется. Так получают сталь, свойства которой лучше подходят для изготовления деталей и конструкций. Если оставить состав чугуна без изменений, материал будет вести себя иначе при использовании и обработке.
Количество углерода влияет на свойства железоуглеродных сплавов, поэтому важно не только то, какие элементы в них есть, но и сколько их. Разная доля углерода связана с различиями между видами таких сплавов, в том числе сталью и чугуном. Это помогает объяснить, почему нельзя судить о свойствах только по названию «железный материал». Чтобы выбрать подходящий материал, нужно учитывать его состав и назначение.
В сталь добавляют хром, никель и другие элементы, когда требуется изменить её свойства. Добавка взаимодействует с основой сплава и влияет на то, как материал ведёт себя при использовании. Полученная сталь называется легированной, а её свойства зависят от того, какие элементы и в каком составе добавлены. Поэтому легирование позволяет подбирать материал под разные условия, а не пользоваться одним одинаковым видом стали для всего.
Сталь отличается прочностью и твёрдостью, но эти свойства не одинаковы у всех её видов. Состав влияет на то, как материал сопротивляется нагрузке или царапанию, а обработка тоже может менять результат. Поэтому нельзя утверждать, что любая сталь обязательно обладает одинаковыми характеристиками. Перед выбором стали учитывают, для чего нужна деталь и какие свойства ей необходимы.
Сталь широко применяют в строительстве, машиностроении и быту, потому что её состав можно изменять и подбирать под задачу. Для конструкций и деталей важны прочность и другие нужные свойства, а подходящую сталь выбирают с учётом условий работы изделия. Разные составы дают возможность изготовлять из стали самые разные вещи. Так сочетание свойств и возможность получать разные виды стали делают её полезным материалом.
| Вид стали или добавка | Что входит в состав | Какие свойства изменяются | Примеры применения |
|---|---|---|---|
| Обычная сталь | Железо и углерод | Зависят от состава и обработки | Детали, инструменты, бытовые предметы |
| Углеродистая сталь | Железо и углерод; углерод влияет на свойства | Прочность и твёрдость зависят от состава | Различные детали и изделия |
| Сталь с добавлением хрома | Железо, углерод и хром | Свойства меняются из-за добавки хрома | Изделия, для которых подбирают свойства хромистой стали |
| Сталь с добавлением никеля | Железо, углерод и никель | Свойства меняются из-за добавки никеля | Изделия, для которых подбирают свойства никелевой стали |
Сначала сравните состав: у обычной и углеродистой стали основными компонентами указаны железо и углерод, а в легированной есть дополнительный элемент. Затем посмотрите, какие свойства могут изменяться. Таблица показывает, что для точного выбора нужно знать требования к изделию и особенности конкретной стали.
Задача 1. Из чугуна удалили часть углерода и примесей. Какой металл получают? Чтобы ответить, нужно определить исходный материал и понять, что изменилось при обработке. Удаление части углерода и примесей — способ получения стали из чугуна, а не получение чистого железа.
Ответ: получают сталь. Это сплав железа с углеродом, а не чистое железо.
Задача 2. В сталь добавили хром. Как называется такой вид стали и зачем вводят добавку? Название определяется тем, что к стали добавили другой элемент. Поскольку состав изменился, хром может изменить и свойства сплава; точное применение зависит от требуемых характеристик.
Ответ: это легированная сталь. Хром добавляют для изменения свойств сплава.
Задача 3. Для изготовления детали требуется сталь, свойства которой отличаются от свойств обычной стали. По таблице сравните варианты с добавками хрома и никеля и выберите подходящий. В таблице сказано, что обе добавки изменяют свойства, но конкретные свойства и требования к детали не указаны. Поэтому нельзя выбрать один вариант только по названию добавки: сначала нужно выяснить, какое именно свойство требуется.
Ответ: по одной таблице без указания нужного свойства однозначно выбрать нельзя. Нужно знать требования к детали и сравнить их с характеристиками хромистой и никелевой стали.
Ошибка — считать сталь чистым железом. Так могут думать, потому что железо является её основой. Проверьте себя: в определении стали указаны железо и углерод, значит, это сплав.
Ошибка — путать сталь и чугун. Оба материала связаны с железом и углеродом, поэтому их легко принять за одно и то же. Сравните состав: количество углерода у них различается, а сталь получают из чугуна, удаляя часть углерода и примесей.
Ошибка — считать, что любая сталь имеет одинаковые свойства. Такое впечатление возникает, если помнить только общее название материала. Проверьте себя вопросом: одинаковы ли состав и обработка всех видов стали? Если они различаются, свойства тоже могут отличаться.
Ошибка — думать, что добавки только увеличивают количество железа. На самом деле хром, никель и другие элементы меняют состав и свойства сплава. Чтобы проверить себя, назовите добавленный элемент и объясните, что его вводят для изменения свойств, а не для увеличения доли железа.
Для понимания стали нужно знать, что такое металл, химический элемент и сплав: эти понятия объясняют её состав. Знание о стали связано с изучением чугуна, металлов и их применения в технике и строительстве. Сведения о составе и свойствах материалов помогают выбирать подходящие материалы для бытовых и производственных изделий. Например, при выборе материала учитывают, для чего предназначено изделие и какие свойства ему нужны.
Из чего состоит сталь?
Сталь состоит главным образом из железа и углерода. В некоторые виды стали специально добавляют другие элементы, например хром или никель.
Как получают сталь из чугуна?
Чугун обрабатывают так, чтобы удалить из него часть углерода и примесей. В результате получают сталь с составом, подходящим для нужного применения.
Чем сталь отличается от чугуна?
Это сплавы железа с углеродом, но доля углерода в них различается. Сталь получают из чугуна, удаляя часть углерода и примесей.
Что называют легированной сталью?
Легированная сталь — это сталь, в которую добавили другие элементы. Например, хром и никель вводят, чтобы изменить свойства материала.
Почему сталь применяют в строительстве и машиностроении?
Сталь сочетает полезные свойства, а её состав и обработку можно изменять. Поэтому для разных конструкций, машин и деталей можно подобрать подходящий вид стали.
52. Сталь
