Проволока стальная: виды, характеристики

Еще в древности проволока широко применялась человечеством в самых разных целях: от украшения одежды до изготовления предметов домашнего обихода. Тогда ее изготавливали из цветных металлов, и она была очень дорогостоящим материалом, но с того момента как ее начали производить из стали она стала общедоступной и применяется в самых различных сферах человеческой деятельности.

Что такое стальная проволока?

Стальная проволока (СП) представляет собой относительно гибкую стальную нить неограниченной длины с различной формой сечения. Для этого изделия характерны идентичность площади сечения, плотности и физико-механических характеристик по всей длине.

Сталепроволочное производство состоит из ряда технологических операций, но в основе лежит волочение – катанка горячекатаная в мотках поступает в цеха и проходит процесс многократной протяжки через волоки (главные функциональные узлы волочильных машин). Чтобы обеспечить высокое качество проволочной продукции и идентичность сечения катанка должна иметь чистую поверхность без заусенцев, закатов, волосовин, а ее микроструктура должна быть однородной, без следов усадочных раковин, мартенситных сегментов, рыхлостей и ликвации углерода.

Изготавливается стальная проволока из широкого перечня углеродистых и легированных марок стали и поставляется в мотках или бухтах. Ее применяют в виде готового изделия и как полуфабрикат для производства метизной продукции.

Классификация стальной проволоки

Металлургическая промышленность выпускает проволочную продукцию в широком сортаменте. ГОСТ 2333 классифицирует ее сразу по нескольким критериям.

Какие типы проволоки различают по форме сечения

Многообразие профилей продиктовано производственными нуждами отдельных отраслей промышленности:

• многоугольное сечение (прямоугольное, квадратное, трапециевидное, шестигранное) дает возможность использовать СП в производстве пружин и пружинных шайб, а также игольчатых элементов и метизов;
• фасонный профиль позволяет использовать проволоку в строительстве для получения предварительно напряженной арматуры. Используют такую проволоку и для защиты электрических кабелей;
• треугольное сечение профилированной СП (V-образное, клиновидное) обуславливает применение её в производстве щелевых проволочных фильтроэлементов в скважинных фильтрах;
• круглое сечение делает проволоку универсальной, так как позволяет применять ее повсеместно и во всех индустриальных сферах: машиностроении, полиграфии, радиоэлектронике, строительстве и так далее.

Кроме перечисленных видов сечений, бывают проволоки со специальными, зет-и иксобразными, овальными и периодическими профилями

Классификация по химическому составу

Производят проволоку из конструкционных углеродистых и легированных марок сталей, а также из сплавов с особыми свойствами и цветных металлов. Соответственно ее физико-механические свойства во многом определяются химическим составом металла, из которого она производится.

Углеродистые стали различаются по содержанию массовой доли углерода:

• низкоуглеродистые содержат до 0,25% углерода;
• среднеуглеродистые – от 0,25% до 0,55%;
• высокоуглеродистые – от 0,55% до 2,14%.

Кроме железа и углерода все углеродистые стали содержат незначительное количество базовых примесей – марганца, магния, кремния, хрома, никеля, серы.

Состав легированных марок и специальных сплавов обогащен добавками из ряда химических элементов – никеля, марганца, алюминия, кремния, титана, молибдена, меди и т.д. Поэтому проволока из таких материалов обладает определенным комплексом механических и физических характеристик.

Виды стальной проволоки по размеру

Под размером понимается диаметр проволоки или условной окружности, описывающей форму ее сечения. Эта величина является ключевой в формуле вычисления минимальной разрывной нагрузки, но не единственной. Усилие на разрыв зависит и от марки стали, и от вида термической обработки. Тем не менее, по размеру СП делится на 9 групп.

По степени точности размеров диаметра СП условно подразделяют на проволоку нормальной и повышенной точности. При контроле качества проверяется диаметр и овальность.

По способу конечной обработки

На этапе конечной обработки металлическая проволока может подвергаться термической обработке, а может и не подвергаться. Поэтому по ГОСТ 2333 она классифицируется как термообработанная и термически необработанная.

Термическая обработка проводится для снятия наклепа (внутренних напряжений) металла, а также позволяет улучшить параметры вязкости, пластичности или прочности.

Технологии термообработки:

• отжиг – технология используется для низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и легированных сталей с целью придания СП повышенной пластичности. Отжиг может проводиться без доступа кислорода или с доступом кислорода. Соответственно, в результате получается белая или черная (покрытая слоем окислов) проволока. «Вороненая» (черная) более устойчива к коррозийным процессам;
• нормализация – проводится для средне- и высокоуглеродистых сталей. Проволока медленно нагревается на 30-35°С выше температуры точки Ас3, выдерживается, после чего остывает при естественной температуре воздуха;
• отпуск – процесс нагревания закаленной стали до температуры ниже критической в течение заданного времени и последующее контролируемое охлаждение. Отпуск понижает хрупкость и твердость стали, увеличивает вязкость;
• закалка и отпуск – при закалке (нагревании стали до температуры выше критической) происходит повышение прочности и твердости металла. При последующем отпуске смягчается действие закалки, снимается остаточное напряжение в структуре стали;
• патентирование – эта технология применяется для углеродистой и легированной проволоки и предполагает нагрев до 920°С и последующее охлаждение в расплаве солей или расплавленном свинце;
• термомеханическая обработка – процессы волочения и термообработки совмещены, после которых обязательны закалка и отпуск.

Термически необработанная стальная проволока представлена следующими видами:

• холоднотянутая – производится из катанки путем холодного волочения. Заготовка протягивается через формирующие диаметр блоки волочильных станов (используется эффект вытягивания);
• холоднокатаная – для получения точных размеров и высокого качества поверхности катанку прокатывают при комнатной температуре на специальных станках (эффект пластической деформации);
• горячетянутая (теплотянутая) – заготовка для получения различных видов стальной проволоки, изготавливаемая методом горячего волочения;
• калиброванная – проволока, подвергшаяся повторному волочению с небольшими обжатиями. Это делается для получения высокого качества поверхностного слоя, уменьшения диапазона отклонений в размерах.

По виду поверхности

В соответствии со способом конечной отделки, стальная проволока подразделяется на два вида – с покрытием поверхности защитным слоем и без покрытия.

Проволока без покрытия подвергается термообработке либо поставляется необработанной. Некоторые виды такой продукции дополнительно проходят полировку или травление.

Чтобы увеличить эксплуатационный срок СП, предохранить от агрессивного воздействия окружающей среды и от повреждений, её покрывают тонким защитным слоем. Слой может быть, как металлический, так и неметаллический.

Применяется несколько технологий нанесения защитного металлического слоя на стальную проволоку:

• погружение в расплав того или иного вида металла;
• напыление;
• гальваническая металлизация;
• оцинкование различными способами.

В результате разных способов обработки поверхности выделяют несколько видов стальной проволоки:

• с металлическим покрытием. В качестве покрытия могут выступать цинк, медь, латунь, алюминий и другие металлы и сплавы, поэтому в наименование продукции обязательно вводится название металла покрытия, например, проволока стальная оцинкованная;
• с неметаллическим покрытием. Защитную функцию поверхности выполняют полимеры;
• после термической обработки – светлая и черная.

Классификация стальной проволоки по назначению

Согласно ГОСТ 2333 в соответствии с целевым назначением стальную проволоку классифицируют по 34 позициям. Но наиболее востребованными являются следующие проволоки:

• общего назначения;
• для производства сеток;
• для армирования предварительно-напряженных железобетонных конструкций;
• для крепежных изделий;
• пружинные;
• сварочные;
• канатные.

Виды проволоки

В наши дни практически не осталось сферы человеческой деятельности и промышленной отрасли, где в большей или меньшей степени не применялась бы стальная проволока. Она нужна в строительстве и в полиграфии, в энергетике и судостроении, в сельском хозяйстве и в перерабатывающей отрасли, в тяжелом и легком машиностроении. Даже в ювелирном деле популярны изделия из проволоки, изготовленной из медицинской стали. Соответственно под различные потребительские запросы разработано и выпускается множество видов СП.

Колючая проволока

Продукция специализированного назначения. «Колючку» применяют для обустройства ограждений промышленных и частных объектов.

Виды колючей проволоки:

• одноосновная. На пряди обожжённой и сплющенной через равные промежутки по всей длине СП накручиваются шипы из жесткой, не подвергшейся обработке, проволоки (ГОСТ 285). Одноосновная «колючка» покрывается слоем цинка, что продлевает срок эксплуатации. Один килограмм такой проволоки разворачивается в 11 м;
• двухосновная. Отличается от предыдущей тем, что основная прядь не плющится, а для фиксации шипов вводится вторая прядь. Шипы удерживаются от проворачивания благодаря переплетению дополнительной пряди. Двухосновная проволока также бывает оцинкованная и неоцинкованная;
• тип проволоки «Егоза обвитая». Это армированная СП состоит из основы и обвитой вокруг нее колючей ленты, вырубленной из рулонной оцинкованной стали. В качестве основы, для придания жесткости, используют канатную или оцинкованную пружинную проволоку;
• «Егоза обжатого типа». Вырубленная колючая лента не обвивается, а обжимается вокруг проволочной основы. Таким образом, все шипы находятся в одной плоскости.

Стальная проволока оцинкованная

Цинковый защитный слой, который обеспечивает защиту стальной проволоки от воздействия окружающей среды и увеличивает ее срок эксплуатации, наносится гальваническим способом или методом горячего цинкования (погружением в расплав цинка с дополнительными включениями).

Сфера применения оцинкованной проволоки – изготовление метизов, прокладка кабельных сетей, армирование проводов электропередач, устройств заземления, изготовление «колючки» и армирующей сетки, пружин, тросов, рабицы и так далее.

Проволока вязальная

Проволока вязальная, она же является проволокой общего назначения, производится из недорогих видов низкоуглеродистой стали методом волочения. Ее производят в типоразмере диаметров сечением от 1 мм до 6 мм, исключая 5 мм.

Чтобы вязальная проволока приобрела пластичность и податливость, её подвергают отжигу, в результате чего в зависимости от способа отжига получают светлую (отжиг с доступом кислорода) или тёмную проволоку (окисленную). Для улучшения эксплуатационных характеристик отожжённую проволоку оцинковывают или покрывают антикоррозийным полимерным составом.

Проволока находит широкое применение в строительстве для обвязки арматуры в железобетонных конструкциях или фундаментах, для обвязки упаковок промышленных изделий, рулонов сетки. На железной дороге и в логистике ее используют как обвязочный и упаковочный материал, например, для скрутки люков и дверей товарных вагонов, фиксации тары.

Проволока «нержавейка»

Производство нержавеющей проволоки регламентируется ГОСТ 18143. В соответствии с данным стандартом данную металлопродукцию определяют, как холоднотянутую и термообработанную и классифицируют:

• по способу обработки поверхности – на оксидированную и светлую;
• по степени пластичности – 1-го и 2-го классов;
• по точности изготовления – нормальной и повышенной точности.

Ввиду того, что нержавеющая проволока востребована во всех сферах промышленности, выпускается несколько её видов:

• пружинная;
• вязальная;
• нагартованная;
• сварочная.

Марки стали, применяемые для изготовления стальной проволоки

Низкоуглеродистые стали

Такие марки отличаются незначительным содержанием легирующих примесей (марганец – не более 1%, кремний – не более 0,8%) и относятся к хорошо свариваемым материалам. При этом они характеризуются высокой пластичностью, невысокой прочностью (временное сопротивление на разрыв 320-450 МПа) и невысокой твердостью (22-23 единицы по шкале Роквелла).

Марки низкоуглеродистой стали для производства проволоки:

• общего назначения – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3 всех степеней раскисления;
• сварочной – Св-08, Св-08А, Св-08АА, Св-08ГА, Св-10ГА и Св-10Г2 и другие;
• холоднотянутой необработанной – 08кп, 10, 10кп, 10пс, 15, 15кп, 20, 20кп, 20пс и 25;
• арматурной – Ст2, Ст3.

Средне и высокоуглеродистые стали

Такие марки отличаются незначительным содержанием примесей и легирующих добавок. Характеризуются прочностью и упругостью внутреннего слоя, хорошей обрабатываемостью и долговечностью.

Для производства проволоки чаще всего используются следующие средне- и высокоуглеродистые марки стали:

• 30, 35, 40, 45, 50 – для изготовления холоднотянутой необработанной проволоки;
• 65, 70, 75, 80, 85 – для армирующей проволоки напряженных ж/б конструкций;
• 70, 75, 80, 85 – для канатной проволоки;
• 45, 50, 55, 60, 65, 70 и 75 – для пружинной проволоки;
• 30, 50, 85 – для наплавочной проволоки.

Легированная сталь получается путём добавления в расплавленный металл модифицирующих компонентов, в целях получения или усиления тех или иных физических, механических, технологических характеристик. Часто используемые легирующие добавки: алюминий, никель, кремний, медь, титан, марганец, молибден, хром, ванадий, цирконий, вольфрам и т.д.

Марки легированных сталей для изготовления проволоки:

• сварочной – Св-08ГС, Св-08Г2С, Св-12ГС, Св-15ГСТЮЦА;
• пружинной – 60С2А, 65С2ВА, 65Г;
• наплавочной – 40Г, 65Г, 30ХГСА, 30Х5, 40Х3Г2МФ, 50ХНМ.

Высоколегированной сталь называется в том случае, когда содержание легирующих элементов составляет от 10 до 50%. Они создаются под определенные, экстремальные условия эксплуатации. Проволока из коррозийно-стойких сплавов нужна в условиях повышенной и постоянной влажности, кислотно-щелочных средах, а жаростойкая и жаропрочная проволока используется в высокотемпературных процессах.

Для нагревательных элементов, резисторов и электрических аппаратов используются проволоки из сплавов 12Х13, 08Х18Н10Т, 15Х25Т, 10Х23Н18, 08Х20Н14C2, 1Х12МВСФБР, 06Х16Н15М2Г2ТФР-ИД, 12Х12М1БФР-Ш. Для изготовления сварочной проволоки применяют высоколегированную сталь марок Св-12X13, Св-12Х11НМФ, Св-10Х 17Т.

Применение проволоки

Проволочная продукция массово востребована в самых различных секторах и отраслях современной промышленности. Она практически незаменима в сельском хозяйстве и в инжиниринге.

Канаты и тросы

Раз и навсегда установленной границы между канатом и тросом не существует, но принято считать, что тросы отличаются от канатов тем, что сделаны из оцинкованной проволоки для работы в жестких эксплуатационных условиях и с большей нагрузкой. Без этих изделий невозможна работа грузоподъемных механизмов в тяжелой и легкой промышленности, в строительстве, логистике и во многих других отраслях экономики.

Стальные канаты и тросы выпускаются:

• для нужд авиации – ГОСТ 2172;
• для оснащения строительных кранов – ГОСТ 2688, ГОСТ 7668, ГОСТ 3079, ГОСТ 7665 и другие;
• для лифтового хозяйства – ГОСТ 3077;
• для дорожных машин – ГОСТ 2688 и другие.

Также существуют канаты грозозащитые и предназначенные для экскаваторов, подвесных дорог, подъемников доменных печей, вагоноопрокидователей и других производственных машин и агрегатов. И все они из стальной проволоки. А диаметры выпускаемых промышленностью канатов могут быть самые разные: от 1 мм грозозащитного троса до 58,5 мм канатов судовых подъемных устройств.

Музыкальные инструменты

Слушая симфонический оркестр, вряд ли кому приходит в голову, что звуки скрипки и виолончели, контрабаса и фортепиано начинаются в металлургических цехах. Но это именно так.

Струны для музыкальных инструментов изготавливаются из углеродистых сталей (доля углерода 0,8-1,05%) в соответствии с ГОСТ 15598. В зависимости от упругости струн, они делятся на два класса – нормальный и повышенный. Оплетка струн может быть круглой, плоской, полукруглой.

Формирование защитных заграждений охраняемых объектов

Заграждения промышленных и коммерческих объектов обустраиваются из металлической сетки. Виды сеток, их параметры и технические характеристики регламентируются ГОСТ 2715.

По способу изготовления проволочные сетки различаются на плетеные, крученые, щелевые, сварные, сборные. А изготавливают их из низкоуглеродистой стали, термически обработанной, светлого или черного отжига. Для увеличения срока эксплуатации сетка может подвергаться оцинкованию, лужению.

Изготовление роликов для подшипников

Автомобили и велосипеды, огромные вентиляторы и кулеры, скейты и швейные машинки, словом, практически любой механизм, совершающий поступательно-вращательные движения, не работал бы без подшипников. А изготавливают их из углеродистой хромированной стали марки ШХ15 или ШХ15СГ.

Ролики для подшипников помогают узлам и системам механизмов выдерживать нагрузки и подразделяются на:

• цилиндрические (ГОСТ 22696, ГОСТ 25255);
• конические (ГОСТ 27365);
• сферические (ГОСТ 5721);
• игольчатые (ГОСТ 6870);
• шариковые (ГОСТ 3722).

Обвязка арматуры

Строительство – одна из главных сфер деятельности, где востребована стальная проволока. Для фиксации арматуры используют вязальную проволоку (ГОСТ 3282), прошедшую термообработку и закалку, так как она прочная, гибкая, не ломается при изгибах.

Если сравнивать арматурные каркасы, соединенные сваркой или проволокой, то во втором случае они более надежные, так как обладают большей подвижностью и эластичностью. Это качество особенно важно для фундаментов при промерзании почвы и вспучивании грунтов. Обвязка из проволоки предотвращает деформацию фундаментов.

Материал для сварки

Для электродуговой сварки в качестве присадочного материала, наряду с электродами и прутками, используют сварочную проволоку. Выбор ее диаметра и химического состава зависит от металла и толщины обрабатываемого изделия.

Для получения надежного соединения элементов конструкции с высокой степенью предполагаемой нагрузки для сварки используют легированную проволоку из марок стали Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С. А низколегированные марки свариваются с использованием низколегированной и хромосодержащей проволоки.

Подводя итог

Стальная проволока была, есть и будет одним из важнейших продуктов металлургической промышленности, востребованным, как в промышленной сфере, так и в частном использовании.

ООО «Метинвест-СМЦ» реализует широкий сортамент стальной проволоки. У нас можно купить проволоку стальную холоднотянутую из низкоуглеродистой стали для армирования железобетонных конструкций – ВР-1 диаметром 4, 5, 3, 3.2, 2.2 мм и проволоку стальную низкоуглеродистую общего назначения диаметром 1,2 и 3 мм по выгодным ценам, постоянным клиентам – скидки.