Karbonstål: sammensetning, egenskaper, GOST, formål, påføring

I vår tid er det rett og slett umulig å forestille seg menneskelige aktiviteter uten å bruke produktene fra metallurgisk industri. Ulike metaller og legeringer oversvømte bokstavelig talt livene våre. Karbonstål, som har funnet sin aktive anvendelse i nesten alle bransjer og felt, er intet unntak. nasjonal økonomi. Dets egenskaper, formål og sammensetning vil bli diskutert i denne artikkelen.

definisjon

Så for det første indikerer vi at karbonstål er en legering av jern og karbon. Dessuten bør innholdet i det siste elementet ikke være mer enn 2,14%. Hver for seg er det verdt å vurdere klassifiseringen. Slikt stål kan deles med:

• struktur;
• produksjonsmetode;
• grad av deoksidasjon;
• kvalitet;
• avtale.

Alt dette vil bli diskutert nedenfor.

Legering struktur

Karbonstål skjer:

• hypereutektoid (karboninnhold er mindre enn 0,8%);
• eutektoid (karbon har en konsentrasjon på 0,8%);
• hypereutektoid (karbon mer enn 0,8%).

Denne graderingen lar deg bestemme egenskapene til karbonstål.

Produksjonsmetoder

Absolutt alt stål er i utgangspunktet basert på støpejern, som deretter behandles med en spesiell teknologi. Karbonstål kan lages ved hjelp av tre hovedmetoder:

• konvertering smelting;
• smelte med åpen ildsted;
• elektrotermisk behandling.

Produksjonen av stål i omformeren skjer ved å blåse smeltet jern med oksygen under trykk. Selve omformeren er en pæreformet ovn foret fra innsiden med en spesiell ildfast murstein. Avhengig av hvilket murverk (dinas SiO₂ eller dolomittmassen til CaO og MgO) er inne i omformeren, blir denne metoden delt inn i Bessemer og Thomas.

Fremstillingen av stål i en åpen ildsted ovn reduseres til å brenne karbon fra støpejern med oksygen, som ikke bare er i luften, men også i jernoksider, som kommer inn i ovnen i form av skrapmetall og jernmalm.

I motsetning til omformermetoden innebærer åpen ild-metoden kontroll av den kjemiske sammensetningen av det ferdige produktet ved utløpet ved å innføre metallkomponenter i den nødvendige andel. Til tross for fordelene med den, er ildstedsmetoden for å produsere stål ikke lenger relevant i dag på grunn av dens teknologiske tilbakeblikk og for mange skadelige utslipp til miljøet.

I elektrotermiske ovner produseres stål av høyeste kvalitet. Dette er mulig på grunn av det faktum at nesten ingen luft kommer inn i ovnen utenfra. På grunn av dette dannes det nesten ikke skadelig jernmonoksid, det reduserer egenskapene til stål og forurenser det. I tillegg faller ikke temperaturen i ovnen under 1650 ° C, noe som igjen lar deg fjerne uønskede urenheter i form av fosfor og svovel.

Avgiften for slike ovner kan være forskjellig: støpejern kan ha overveiende mengde, men noen ganger utgjør metallskrap majoriteten. Det er også mulig å legere stål med veldig ildfaste materialer - wolfram og molybden. Den kanskje vesentlige ulempen ved denne metoden for stålproduksjon er dens energiintensitet, siden det kan produseres opptil 800 kW / h per tonn smeltet masse.

Kjemiske komponenter

Sammensetningen av karbonstål er verdt å vurdere nærmere. Vi påpeker karbon først. Det er dette elementet som har en direkte effekt på styrken og hardheten til stål: jo mer det er, jo høyere er karakteristikkene ovenfor, mens duktiliteten reduseres.

Mangan og silisium er ikke de komponentene som har en betydelig innvirkning på egenskapene til stål. I smelteprosessen blir de introdusert med tanke på klyving.

Svovel anses som en ekstremt skadelig urenhet. På grunn av det blir stål sprøtt under trykkbehandlingen før oppvarming. Svovel reduserer også styrke, slitestyrke og korrosjon.

Fosfor fører til kald sprøhet - sprøhet ved lave temperaturer.

Ferrite introduserer en myk og plastisk mikrostruktur i stålet. Antipoden er sementitt - jernkarbid som øker hardheten.

Typer varmebehandling

Karbonstål, hvis bruk er mulig nesten overalt der en person utfører sitt liv, er i stand til å endre sine mekaniske egenskaper betydelig. For å gjøre dette, bør varmebehandling utføres, hvis betydning er å endre strukturen på stålet under oppvarming, aldring og påfølgende avkjøling på grunnlag av et spesielt regime.

Det er slike typer varmebehandling:

• Annealing - reduserer hardhet og kverner korn, øker arbeidsegenskaper, seighet og duktilitet, reduserer indre belastninger, eliminerer strukturelle heterogeniteter.
• Normalisering - korrigerer strukturen til overopphetet og støpt stål, eliminerer det sekundære sementittnettet i hypereutektoid stål.
• Quenching - lar deg få den høyeste hardhet og styrke.
• Ferie.

Differensiering som tiltenkt

Karbonstål er delt inn i to store grupper:

• verktøyet;
• strukturelle (skille vanlige, høykvalitets og automatiske varianter).

Vanlige stål er merket med bokstavene "St" og et tall fra 0 til 6. Alle stål med et merkenummer fra 1 til 4 er produsert kokende, semikolom og rolig. Nummer 5 og 6 kan bare være rolige eller semikolige. I tillegg er disse stålene delt inn i tre store grupper: A, B, C.

• Gruppe A. Jo høyere antall som er i stålmerket, jo større er styrken.
• Gruppe B. Med økende antall øker karboninnholdet.
• Gruppe B. Mekaniske egenskaper tilsvarer gruppe A, den kjemiske sammensetningen tilsvarer gruppe B med samme antall.

De vanligste konstruksjonstypene som brukes er St1 og St2. Det er disse merkene som er involvert i etableringen av reservoarer, rørledninger, kolonner. St3 og St 4 er aktuelle for konstruksjon av konstruksjoner, og det lages også armering for armert betong. GOST 380-2005 karbonstål er grunnlaget for plater, rund, I-bjelke og kanalstål.

Stål av høy kvalitet er preget av billighet og kvalitet. Merk dem slik: fra 08 til 85 med prefikset på slutten av "PS" (semi-stille), "SP" (rolig), "KP" (kokende). Tallene indikerer karbonkonsentrasjon i hundrelapper av en prosent.

Verktøystål brukes til fremstilling av tre hovedgrupper av verktøy: skjæring, måling, stempling. Tallene på etiketten indikerer karboninnholdet i en tidels prosent.

Kjemisk eksponering

Karbon- og legeringsstål kan bli gjenstand for spesielle behandlinger.

En av dem er sementering - en prosess som representerer diffusjonsmetningen av overflatelaget av stål med karbon når det varmes opp i et passende medium. Det endelige målet med operasjonen er å oppnå høy overflatehardhet og slitestyrke med en tyktflytende kjerne. Sementering kan også forekomme i en solid forgasser, som er en blanding av kull og karbondioksid.

Stålnitrering er en prosess som består i diffusjonsmetning av overflatelaget av stål med nitrogen. Denne prosedyren utføres i en atmosfære av ammoniakk ved en temperatur i området 500-700 grader celsius. Nitriding utføres for å oppnå overflaten på delen, som er motstandsdyktig mot slitasje og korrosjon og har stor hardhet.

Borirovanie - det øvre laget av stål er mettet med bor. Dette gjøres for å øke slitestyrke, varmemotstand og hardhet.

For å oppnå varmebestandige overflater brukes aliasing - metning av stål med aluminium.

Legeringer av karbonstål

Denne store gruppen er delt inn i konstruksjon, verktøy og stål med spesielle kvaliteter. De første brukes til fremstilling av gir, gjennomføringer, stender og deler som fungerer under ekstremt vanskelige belastende forhold. I tillegg inkluderer denne gruppen fjær-fjær og kulelager stål.

Skjære- og måleverktøy er laget av verktøystål.

De spesielle egenskapene til det beskrevne materialet kommer til uttrykk i dets skala og varmemotstand. Rustfrie karakterer kan også inkluderes her.

konklusjon

Som du allerede tydelig har forstått fra det foregående, er et av de mest etterspurte materialene i dag karbonstål (formålet har et bredt spekter). Det er et relativt billig grunnlag for å lage mange maskiner, mekanismer, deler, strukturer, bygninger, strukturer og generelt mye av det som omgir oss. Verdensledere innen stålproduksjon kalles nå Kina, Japan, Tyskland, USA. Det er disse landene som setter tonen i metallurgi på planeten.