الكربون الصلب: التكوين ، الخصائص ، غوست ، الغرض ، التطبيق

في عصرنا ، من المستحيل ببساطة تخيل الأنشطة البشرية دون استخدام منتجات الصناعة المعدنية. مختلف المعادن والسبائك غمرت حرفيا حياتنا. الكربون الصلب ، الذي وجد تطبيقه النشط في جميع الصناعات والمجالات تقريبًا ، ليس استثناءً. الاقتصاد الوطني. وسوف تناقش خصائصه والغرض والتكوين في هذه المقالة.

تعريف

أولاً وقبل كل شيء ، نشير إلى أن الكربون الصلب عبارة عن سبيكة من الحديد والكربون. علاوة على ذلك ، يجب ألا يزيد محتوى العنصر الأخير عن 2.14٪. بشكل منفصل ، يجدر النظر في التصنيف. يمكن تقسيم هذا الفولاذ بواسطة:

• هيكل.
• طريقة الإنتاج ؛
• درجة من إزالة الأكسدة.
• الجودة؛
• التعيين.

كل هذا سوف يناقش أدناه.

هيكل سبيكة

يحدث الكربون الصلب:

• hypereutectoid (محتوى الكربون أقل من 0.8 ٪) ؛
• eutectoid (الكربون لديه تركيز 0.8 ٪) ؛
• hypereutectoid (الكربون أكثر من 0.8 ٪).

هذا التدرج يسمح لك بتحديد خصائص الكربون الصلب.

طرق الإنتاج

على الإطلاق ، يعتمد أي فولاذ على الحديد المصبوب ، والذي تتم معالجته لاحقًا باستخدام تقنية خاصة. يمكن إنشاء الفولاذ الكربوني بثلاث طرق رئيسية:

• صهر المحول
• ذوبان الموقد المفتوح ؛
• العلاج الكهروحراري.

يحدث إنتاج الصلب في المحول عن طريق نفخ الحديد المنصهر بالأكسجين تحت الضغط. المحول نفسه عبارة عن فرن على شكل كمثرى مبطن من الداخل بطوب حراري خاص. اعتمادا على أي البناء (dinas SiO₂ أو كتلة الدولوميت من CaO و MgO) داخل المحول ، يتم تقسيم هذه الطريقة إلى Bessemer و Thomas.

يتم تقليل إعداد الصلب في فرن مفتوح الموقد إلى حرق الكربون من الحديد الزهر مع الأكسجين ، والذي ليس فقط في الهواء ، ولكن أيضًا في أكاسيد الحديد ، التي تدخل الفرن في شكل خردة معدنية وخام الحديد.

تتضمن طريقة الموقد المفتوح ، على عكس طريقة المحول ، التحكم في التركيب الكيميائي للمنتج النهائي عند المخرج من خلال إدخال المكونات المعدنية في النسبة المطلوبة. لسوء الحظ ، على الرغم من مزاياه ، لم تعد طريقة فتح الموقد لإنتاج الفولاذ مناسبة اليوم بسبب التخلف التكنولوجي والكثير من الانبعاثات الضارة في البيئة.

في الأفران الكهروحرارية ، يتم إنتاج الفولاذ عالي الجودة. هذا ممكن بسبب حقيقة أنه لا يوجد ما يقرب من الهواء يدخل الفرن من الخارج. نتيجةً لذلك ، لا يتم تشكيل أول أكسيد الحديد الضار تقريبًا ، أي أنه يقلل من خصائص الصلب ويلوثه. بالإضافة إلى ذلك ، لا تنخفض درجة الحرارة في الفرن عن 1650 درجة مئوية ، مما يتيح لك بدوره إزالة الشوائب غير المرغوب فيها في شكل فسفور وكبريت.

يمكن أن تختلف تكلفة هذه الأفران: يمكن أن يهيمن الحديد المصبوب على الكمية ، ولكن في بعض الأحيان تشكل الخردة المعدنية معظمها. من الممكن أيضًا خلائط الفولاذ بمواد مقاومة للحرارة جدًا - التنجستين والموليبدينوم. ولعل العيب الوحيد المهم في هذه الطريقة لإنتاج الصلب هو كثافة الطاقة ، حيث يمكن إنتاج ما يصل إلى 800 كيلو واط / ساعة لكل طن من الكتلة المصهورة.

المكونات الكيميائية

تكوين الكربون الصلب يستحق النظر بمزيد من التفصيل. نشير الكربون أولا. هذا العنصر هو الذي له تأثير مباشر على قوة وصلابة الفولاذ: كلما زادت خصائصه ، زادت الخصائص المذكورة أعلاه ، في حين تم تقليل المرونة.

لا يعد المنجنيز والسليكون تلك المكونات التي لها تأثير كبير على خصائص الصلب. في عملية الصهر ، يتم تقديمها لغرض الانقسام.

يعتبر الكبريت شوائب ضارة للغاية. بسبب ذلك ، يصبح الصلب هشًا أثناء معالجة الضغط قبل التسخين. الكبريت يقلل أيضا من القوة ، ومقاومة التآكل والتآكل.

يؤدي الفسفور إلى هشاشة البرد - هشاشة في درجات حرارة منخفضة.

الفريت يدخل المجهرية لينة والبلاستيك في الصلب. إن antipode هو الأسمنت - كربيد الحديد الذي يزيد من صلابة.

أنواع المعالجة الحرارية

فولاذ الكربون ، والذي يمكن استخدامه في كل مكان تقريبًا حيث ينفذ الشخص حياته ، قادر على تغيير خصائصه الميكانيكية بشكل كبير. لهذا الغرض ، يجب إجراء المعالجة الحرارية ، بمعنى تغيير هيكل الصلب أثناء التسخين والشيخوخة والتبريد اللاحق على أساس نظام خاص.

هناك مثل هذه الأنواع من المعالجة الحرارية:

• الصلب - يقلل من صلابة وطحن الحبوب ، ويزيد من قابلية التشغيل ، وصلابة وليونة ، ويقلل من الضغوط الداخلية ، ويزيل عدم التجانس الهيكلي.
• التطبيع - يصحح هيكل الصلب المحمص والمسبوك ، ويزيل شبكة الأسمنت الثانوية من الصلب منخفض التصلب.
• التبريد - يسمح لك بالحصول على أعلى صلابة وقوة.
• عطلة.

التمايز على النحو المنشود

الكربون الصلب ينقسم إلى مجموعتين كبيرتين:

• أداة.
• الهيكلية (التمييز بين أصناف عادية وذات جودة عالية وتلقائية).

يتم تمييز الفولاذ العادي بأحرف "St" وعدد من 0 إلى 6. يتم إنتاج جميع أنواع الفولاذ التي تحتوي على رقم علامة تجارية من 1 إلى 4 وهي غليان وشبه هادئة وهادئة. يمكن أن يكون الرقمان 5 و 6 هادئين أو شبه هادئين. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقسيم هذه الفولاذ إلى ثلاث مجموعات كبيرة: A ، B ، C.

• المجموعة أ. كلما ارتفع الرقم في علامات الصلب ، زادت القوة.
• المجموعة ب. مع زيادة الأعداد ، يزداد محتوى الكربون.
• المجموعة ب. الخواص الميكانيكية تتوافق مع المجموعة أ ، التركيب الكيميائي يتوافق مع المجموعة ب من نفس العدد.

في معظم الأحيان في البناء ، يتم استخدام أنواع St1 و St2. هذه العلامات التجارية هي التي تشارك في إنشاء الخزانات وخطوط الأنابيب والأعمدة. إن St3 و St 4 لهما صلة ببناء الهياكل ، كما أن التسليح للخرسانة المسلحة مصنوع منهما. GOST 380-2005 الصلب الكربوني هو الأساس للصفائح ، جولة ، شعاع الصلب القناة.

تتميز فولاذ الجودة بجودة منخفضة. قم بتصنيفها على النحو التالي: من 08 إلى 85 مع بادئة في نهاية "PS" (شبه هادئ) ، "SP" (هادئ) ، "KP" (غليان). تشير الأرقام إلى تركيز الكربون في مئات من المئة.

تستخدم أدوات الفولاذ لتصنيع ثلاث مجموعات رئيسية من الأدوات: القطع والقياس ومختومة. تشير الأرقام الموجودة في الملصق إلى محتوى الكربون في أعشار النسبة المئوية.

التعرض الكيميائي

قد يخضع الكربون وسبائك الفولاذ لمعالجات خاصة.

إحداها هي الأسمنت - وهي عملية تمثل تشبع نشر الطبقة السطحية من الصلب بالكربون عند تسخينها في وسط مناسب. الهدف النهائي للعملية هو الحصول على صلابة عالية السطح ومقاومة التآكل باستخدام لب لزج. يمكن أن يحدث الأسمنت أيضًا في مكربن ​​صلب ، وهو خليط من الفحم وثاني أكسيد الكربون.

نيترة الصلب هي عملية تتكون في تشبع نشر الطبقة السطحية من الصلب مع النيتروجين. يتم تنفيذ هذا الإجراء في جو من الأمونيا عند درجة حرارة تتراوح بين 500-700 درجة مئوية. يتم إجراء النيتريد للحصول على سطح الجزء ، وهو مقاوم للتآكل والتآكل وله صلابة كبيرة.

Borirovanie - الطبقة العليا من الصلب مشبعة مع البورون. يتم ذلك لزيادة مقاومة التآكل ، ومقاومة الحرارة والصلابة.

أيضا ، للحصول على الأسطح المقاومة للحرارة ، يتم استخدام التعرجات - تشبع الفولاذ مع الألومنيوم.

درجات سبائك الصلب الكربوني

تنقسم هذه المجموعة الكبيرة إلى هيكل وأداة وفولاذ مع خصائص خاصة. يتم استخدام الأول لتصنيع التروس والبطانات والأزرار والأجزاء التي تعمل في ظروف صعبة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل هذه المجموعة على فولاذ نابض وحامل كروي.

أدوات القطع والقياس مصنوعة من فولاذ الأداة.

تتجلى الصفات الخاصة للمادة الموصوفة في نطاقها ومقاومة الحرارة. يمكن أيضًا تضمين الدرجات غير القابل للصدأ هنا.

استنتاج

كما فهمت بالفعل بوضوح مما تقدم ، فإن واحدة من أكثر المواد المرغوبة اليوم هي الفولاذ الكربوني (غرضه ذو نطاق واسع). إنه أساس غير مكلف نسبيًا لإنشاء العديد من الآلات والآليات والأجزاء والهياكل والمباني والهياكل ، وبشكل عام الكثير مما يحيط بنا. ويطلق على قادة العالم في إنتاج الصلب الآن الصين واليابان وألمانيا والولايات المتحدة. هذه البلدان هي التي تحدد لهجة المعادن في هذا الكوكب.