Em nosso tempo, é simplesmente impossível imaginar atividades humanas sem usar os produtos da indústria metalúrgica. Vários metais e ligas literalmente inundaram nossas vidas. O aço carbono, que encontrou sua aplicação ativa em quase todos os setores e setores, não é exceção. economia nacional. Suas propriedades, propósito e composição serão discutidos neste artigo.
Definição
Então, em primeiro lugar, indicamos que o aço carbono é uma liga de ferro e carbono. Além disso, o conteúdo do último elemento não deve ser superior a 2,14%. Separadamente, vale a pena considerar a classificação. Tal aço pode ser dividido por:
- estrutura;
- método de produção;
- grau de desoxidação;
- qualidade;
- destino.
Tudo isso será discutido abaixo.
Estrutura de liga
O aço carbono acontece:
- hipereutectóide (teor de carbono é inferior a 0,8%);
- eutectóide (o carbono tem uma concentração de 0,8%);
- hypereutectoid (carbono mais de 0.8%).
Esta gradação permite determinar as propriedades do aço carbono.
Métodos de produção
Absolutamente qualquer aço é inicialmente baseado em ferro fundido, que é posteriormente processado usando uma tecnologia especial. O aço carbono pode ser criado por três métodos principais:
- conversão de fundição;
- fusão de forno aberto;
- tratamento eletrotérmico.
A produção de aço no conversor ocorre soprando ferro fundido com oxigênio sob pressão. O conversor em si é um forno em forma de pêra forrado a partir do interior com um tijolo refratário especial. Dependendo de qual alvenaria (dinas SiO2 ou a massa de dolomita de CaO e MgO) está dentro do conversor, este método está sendo dividido em Bessemer e Thomas.
A preparação de aço em um forno de forno aberto é reduzida a queima de carbono de ferro fundido com oxigênio, que não é apenas no ar, mas também em óxidos de ferro, que entram no forno na forma de sucata e minério de ferro.
O método open-hearth, ao contrário do método do conversor, envolve o controle da composição química do produto acabado na saída, introduzindo componentes metálicos na proporção necessária. Infelizmente, apesar de suas vantagens, o método open-hearth de produzir aço não é mais relevante hoje devido ao seu atraso tecnológico e a muitas emissões prejudiciais ao meio ambiente.
Nos fornos eletrotérmicos, o aço da mais alta qualidade é produzido. Isto é possível devido ao fato de que quase nenhum ar entra no forno pelo lado de fora. Devido a isso, o monóxido de ferro prejudicial quase não é formado, isto é, reduz as propriedades do aço e o polui. Além disso, a temperatura no forno não cai abaixo de 1650 ° C, o que, por sua vez, permite remover impurezas indesejadas na forma de fósforo e enxofre.
A carga para esses fornos pode ser diferente: o ferro fundido pode predominar em quantidade, mas, às vezes, a sucata de metal compõe a maior parte. Também é possível a liga de aço com materiais muito refratários - tungstênio e molibdênio. Talvez a única desvantagem significativa desse método de produção de aço seja sua intensidade energética, uma vez que podem ser produzidos até 800 kW / h por tonelada de massa fundida.
Componentes químicos
A composição do aço carbono vale a pena ser considerada com mais detalhes. Nós apontamos carbono primeiro. É este elemento que tem um efeito direto na resistência e dureza do aço: quanto mais ele é, maiores as características acima, enquanto a ductilidade é reduzida.
O manganês e o silício não são aqueles componentes que têm um efeito significativo nas propriedades do aço. No processo de fundição, eles são introduzidos com a finalidade de clivagem.
O enxofre é considerado uma impureza extremamente prejudicial. Por causa disso, o aço se torna frágil durante o tratamento de pressão de pré-aquecimento. O enxofre também reduz a resistência, a resistência ao desgaste e a corrosão.
O fósforo leva à fragilidade a frio - fragilidade a baixas temperaturas.
A ferrita introduz uma microestrutura macia e plástica no aço. Seu antípoda é cementita - carboneto de ferro que aumenta a dureza.
Tipos de tratamento térmico
Aços de carbono, cujo uso é possível em quase todos os lugares onde uma pessoa realiza sua vida, são capazes de alterar significativamente suas propriedades mecânicas. Para fazer isso, o tratamento térmico deve ser realizado, o que significa mudar a estrutura do aço durante o aquecimento, envelhecimento e posterior resfriamento com base em um regime especial.
Existem esses tipos de tratamento térmico:
- Recozimento - reduz a dureza e tritura os grãos, aumenta a trabalhabilidade, a dureza e a ductilidade, reduz as tensões internas, elimina as heterogeneidades estruturais.
- Normalização - corrige a estrutura de aço superaquecido e fundido, elimina a rede secundária de cementita em aço hipereutectóide.
- Têmpera - permite obter a maior dureza e força.
- Férias
Diferenciação como pretendido
O aço carbono é dividido em dois grandes grupos:
- instrumental;
- estrutural (distinguir variedades ordinárias, de alta qualidade e automáticas).
Aços comuns são marcados com as letras "St" e um número de 0 a 6. Todos os aços com um número de marca de 1 a 4 são produzidos em ebulição, semi-calma e calma. Os números 5 e 6 só podem ser calmos ou semi-calmos. Além disso, esses aços são divididos em três grandes grupos: A, B, C.
- Grupo A. Quanto maior o número na marcação de aço, maior a força.
- Grupo B. Com números crescentes, o teor de carbono aumenta.
- Grupo B. As propriedades mecânicas correspondem ao grupo A, a composição química corresponde ao grupo B do mesmo número.
Os tipos mais comuns de construção usados são St1 e St2. São essas marcas que estão envolvidas na criação de reservatórios, dutos, colunas. St3 e St 4 são relevantes para a construção de estruturas, e também é feito reforço para concreto armado. O aço carbono GOST 380-2005 é a base para o aço laminado, redondo, em viga e canal.
Aços de alta qualidade são caracterizados por baixo custo e qualidade. Rotule-os da seguinte maneira: de 08 a 85 com o prefixo no final de "PS" (semi-silencioso), "SP" (calmo), "KP" (fervendo). Os números indicam a concentração de carbono em centésimos de um por cento.
Os aços para ferramentas são utilizados para a fabricação de três grupos principais de ferramentas: corte, medição, estampado. Os números no rótulo indicam o conteúdo de carbono em décimos de um por cento.
Exposição química
Os aços carbono e ligas podem estar sujeitos a tratamentos especiais.
Uma delas é a cimentação - um processo que representa a saturação de difusão da camada superficial de aço com carbono quando aquecida em um meio apropriado. O objetivo final da operação é obter alta dureza superficial e resistência ao desgaste com um núcleo viscoso. A cimentação também pode ocorrer em um carburador sólido, que é uma mistura de carvão e dióxido de carbono.
A nitretação a quente é um processo que consiste na saturação de difusão da camada superficial de aço com nitrogênio. Este procedimento é realizado em uma atmosfera de amônia a uma temperatura na faixa de 500-700 graus Celsius. A nitretação é realizada para obter a superfície da peça, que é resistente ao desgaste e à corrosão e possui grande dureza.
Boronation - a camada superior de aço é saturada com boro. Isso é feito para aumentar a resistência ao desgaste, resistência ao calor e dureza.
Além disso, para obter superfícies resistentes ao calor, o aliasing é usado - a saturação do aço com alumínio.
Liga de aço carbono
Este grande grupo é dividido em estrutural, ferramenta e aço com qualidades especiais. Os primeiros são utilizados para a fabricação de engrenagens, buchas, pernos e peças que operam em condições estressantes extremamente difíceis. Além disso, este grupo inclui aços de molas e de esferas.
Ferramentas de corte e medição são feitas de aços de ferramenta.
As qualidades especiais do material descrito são manifestadas em sua escala e resistência ao calor. Classes de aço inoxidável também podem ser incluídas aqui.
Conclusão
Como você obviamente já entendeu do exposto, um dos materiais mais procurados hoje é o aço carbono (sua finalidade é uma ampla gama). É uma base relativamente barata para a criação de muitas máquinas, mecanismos, peças, estruturas, edifícios, estruturas e, em geral, muito do que nos rodeia. Os líderes mundiais na produção de aço são agora chamados China, Japão, Alemanha e Estados Unidos. São esses países que definem o tom da metalurgia no planeta.
