Ugljični čelik: sastav, svojstva, GOST, svrha, primjena

U naše je vrijeme jednostavno nemoguće zamisliti ljudske aktivnosti bez korištenja proizvoda metalurške industrije. Razni metali i legure doslovno su preplavili naše živote. Ugljični čelik, koji je svoju aktivnu primjenu našao u gotovo svim industrijama i poljima, nije iznimka. nacionalna ekonomija. Njegova svojstva, svrha i sastav raspravljat će se u ovom članku.

definicija

Dakle, prije svega, naznačujemo da je ugljični čelik legura željeza i ugljika. Štoviše, sadržaj zadnjeg elementa ne bi trebao biti veći od 2,14%. Zasebno, vrijedi razmotriti klasifikaciju. Takav se čelik može podijeliti sa:

• struktura;
• način proizvodnje;
• stupanj deoksidacije;
• kvaliteta;
• imenovanje.

O svemu tome ćemo govoriti u nastavku.

Struktura legura

Ugljični čelik se događa:

• hipereutektoidni (sadržaj ugljika je manji od 0,8%);
• eutektoid (koncentracija ugljika 0,8%);
• hipereutektoid (ugljik više od 0,8%).

Ova gradacija omogućava vam određivanje svojstava ugljičnog čelika.

Metode proizvodnje

Apsolutno svaki čelik u početku se temelji na lijevanom željezu koji se naknadno obrađuje posebnom tehnologijom. Ugljični čelik može se stvoriti tri glavne metode:

• taljenje pretvarača;
• taljenje na otvorenom ognjištu;
• elektrotermički tretman.

Proizvodnja čelika u pretvaraču nastaje puhanjem rastopljenog željeza s kisikom pod pritiskom. Sam pretvarač je peć u obliku kruške obložene iznutra posebnom vatrostalnom opekom. Ovisno o zidanju (dinas SiO₂ ili je dolomitna masa CaO i MgO) unutar pretvarača, ova metoda se dijeli na Bessemer i Thomas.

Priprema čelika u otvorenoj peći svodi se na sagorijevanje ugljika iz lijevanog željeza s kisikom, koji nije samo u zraku, nego i u željeznim oksidima, koji u peć ulaze u obliku otpadaka i željezne rude.

Metoda otvorenog ognjišta, za razliku od metode konvertera, uključuje kontrolu kemijskog sastava gotovog proizvoda na izlazu uvođenjem metalnih komponenti u potrebnom udjelu. Nažalost, unatoč svojim prednostima, metoda proizvodnje čelika danas više nije važna zbog tehnološke zaostalosti i prevelike štetne emisije u okoliš.

U elektrotermalnim pećima proizvodi se najkvalitetniji čelik. To je moguće zbog činjenice da iz peći izvana gotovo ne ulazi zrak. Zbog toga se gotovo ne stvara štetni željezo monoksid, naime, smanjuje svojstva čelika i onečišćuje ga. Osim toga, temperatura u peći ne pada ispod 1650 ° C, što vam, sa svoje strane, omogućuje uklanjanje neželjenih nečistoća u obliku fosfora i sumpora.

Naplata za takve peći može biti različita: lijevano željezo može prevladavati u količini, ali ponekad se metalni otpad sastoji od većine. Također je moguće legirati čelik s vrlo vatrostalnim materijalima - volframom i molibdenom. Možda je jedini značajni nedostatak ove metode proizvodnje čelika njegov energetski intenzitet, jer se može proizvesti do 800 kW / h po toni topljene mase.

Kemijske komponente

Sastav ugljičnog čelika vrijedi razmotriti detaljnije. Prvo ističemo ugljik. Upravo taj element ima izravan utjecaj na čvrstoću i tvrdoću čelika: što je više, to su veće gornje karakteristike, dok je duktilnost smanjena.

Mangan i silicij nisu one komponente koje imaju značajan utjecaj na svojstva čelika. U proces taljenja uvode se radi cijepanja.

Sumpor se smatra izuzetno štetnom nečistoćom. Zbog njega čelik postaje krhak tijekom tretmana tlaka pred zagrijavanjem. Sumpor također smanjuje čvrstoću, otpornost na habanje i koroziju.

Fosfor dovodi do hladne krhkosti - krhkosti na niskim temperaturama.

Ferit unosi meku i plastičnu mikrostrukturu u čelik. Njegov antipod je cementit - željezni karbid koji povećava tvrdoću.

Vrste toplinske obrade

Ugljični čelici, čija je upotreba moguća gotovo svugdje gdje čovjek provodi svoj život, u stanju su značajno promijeniti svoja mehanička svojstva. Da biste to učinili, potrebno je provesti toplinsku obradu, čije je značenje promijeniti strukturu čelika tijekom zagrijavanja, starenja i naknadnog hlađenja na temelju posebnog režima.

Postoje takve vrste toplinske obrade:

• Žaljivanje - smanjuje tvrdoću i mljeva zrna, povećava obradivost, žilavost i duktilnost, smanjuje unutarnja naprezanja, uklanja strukturne heterogenosti.
• Normalizacija - ispravlja strukturu pregrijanog i lijevanog čelika, uklanja sekundarnu mrežu cementita u hipereutektoidnom čeliku.
• Kaljenje - omogućava vam najveću tvrdoću i čvrstoću.
• Odmor.

Razlikovanje kako je planirano

Ugljični čelik je podijeljen u dvije velike skupine:

• alat;
• strukturni (razlikovati obične, visokokvalitetne i automatske sorte).

Obični čelici označeni su slovima "St" i brojem od 0 do 6. Svi čelici s brojem marke od 1 do 4 proizvode se ključajuće, polu-smireno i smireno. Brojevi 5 i 6 mogu biti samo mirni ili polu-mirni. Osim toga, ovi čeli su podijeljeni u tri velike skupine: A, B, C.

• Skupina A. Što je veći broj oznaka čelika, veća je i čvrstoća.
• Skupina B. S povećanjem broja, sadržaj ugljika raste.
• Skupina B. Mehanička svojstva odgovaraju skupini A, kemijski sastav odgovara grupi B istog broja.

Najčešće korištene vrste konstrukcija su St1 i St2. Upravo su ove marke uključene u stvaranje rezervoara, cjevovoda, stupova. St3 i St 4 važni su za izgradnju konstrukcija, a iz njih se izrađuje i pojačanje za armirani beton. Ugljični čelik GOST 380-2005 osnova je čeličnog lima, okruglog, I-snopa i kanalnog čelika.

Visokokvalitetni čelici odlikuju se jeftinošću i kvalitetom. Označite ih na sljedeći način: od 08 do 85 s prefiksom na kraju "PS" (polu-tiho), "SP" (mirno), "KP" (ključanje). Brojke govore o koncentraciji ugljika u stotinkama posto.

Čelici alata koriste se za izradu tri glavne skupine alata: rezanje, mjerenje, žigosanje. Brojevi na naljepnici pokazuju sadržaj ugljika u desetinama posto.

Izloženost kemikalijama

Ugljični i legirani čelici mogu biti podvrgnuti posebnim postupcima.

Jedan od njih je cementacija - postupak koji predstavlja difuzijsko zasićenje površinskog sloja čelika ugljikom pri zagrijavanju u odgovarajućem mediju. Krajnji cilj operacije je postizanje visoke tvrdoće površine i otpornosti na habanje s viskoznom jezgrom. Cementiranje se može pojaviti i u čvrstom rasplinjaču, koji je mješavina ugljena i ugljičnog dioksida.

Nitroniranje čelika proces je koji se sastoji u difuzijskom zasićenju površinskog sloja čelika dušikom. Ovaj se postupak provodi u atmosferi amonijaka pri temperaturi u rasponu od 500-700 Celzijevih stupnjeva. Nitriranje se provodi radi dobivanja površine dijela koja je otporna na habanje i koroziju i ima veliku tvrdoću.

Borirovanie - gornji sloj čelika zasićen je borom. To se radi kako bi se povećala otpornost na habanje, otpornost na toplinu i tvrdoću.

Također, za dobivanje površina otpornih na toplinu, koristi se otuđenje - zasićenost čelika aluminijom.

Razine legiranog ugljičnog čelika

Ova velika skupina podijeljena je na konstrukcijske, alatne i čelične s posebnim osobinama. Prvi se koriste za izradu zupčanika, vodilica, nosača i dijelova koji djeluju u izuzetno teškim stresnim uvjetima. Pored toga, u ovu skupinu spadaju čepovi s oprugom-oprugom i kuglicama.

Alat za rezanje i mjerenje izrađuje se od čelika alata.

Posebne osobine opisanog materijala očituju se u njegovoj razmjeri i otpornosti na toplinu. Ovdje se mogu uključiti i nehrđajuće ocjene.

zaključak

Kao što ste već očito shvatili iz prethodnog, jedan od najtraženijih materijala danas je ugljični čelik (njegova namjena ima širok raspon). To je relativno jeftina osnova za stvaranje mnogih strojeva, mehanizama, dijelova, konstrukcija, zgrada, građevina i općenito mnogo onoga što nas okružuje. Svjetski lideri u proizvodnji čelika danas se nazivaju Kina, Japan, Njemačka, Sjedinjene Države. Upravo su te zemlje postavile ton u metalurgiji na planeti.