В наше време е просто невъзможно да си представим човешки дейности, без да използваме продуктите на металургичната индустрия. Различни метали и сплави буквално заляха живота ни. Въглеродна стомана, която намери своето активно приложение в почти всички индустрии и области, не е изключение. национална икономика. Неговите свойства, предназначение и състав ще бъдат разгледани в тази статия.
дефиниция
И така, на първо място, посочваме, че въглеродната стомана е сплав от желязо и въглерод. Освен това съдържанието на последния елемент трябва да бъде не повече от 2,14%. Отделно си струва да разгледаме класификацията. Такава стомана може да бъде разделена на:
- структура;
- производствен метод;
- степен на дезоксидация;
- на качеството;
- назначаване.
Всичко това ще бъде разгледано по-долу.
Структура на сплав
Въглеродна стомана се случва:
- хипереутектоид (съдържание на въглерод е по-малко от 0,8%);
- евтектоид (въглеродът е с концентрация 0,8%);
- хипереутектоид (въглерод повече от 0,8%).
Тази градация ви позволява да определите свойствата на въглеродна стомана.
Методи на производство
Абсолютно всяка стомана първоначално се основава на чугун, който впоследствие се обработва по специална технология. Въглеродна стомана може да бъде създадена чрез три основни метода:
- топене на конвертор;
- топене на открито огнище;
- електротермично третиране.
Получаването на стомана в конвертора става чрез издухване на разтопено желязо с кислород под налягане. Самият преобразувател е фурна с форма на круша, облицована отвътре със специална огнеупорна тухла. В зависимост от коя зидария (dinas SiO2 или доломитовата маса на CaO и MgO) е вътре в конвертора, този метод се разделя на Bessemer и Thomas.
Приготвянето на стомана в пещ на открито се свежда до изгаряне на въглерод от чугун с кислород, който е не само във въздуха, но и в железни оксиди, които влизат в пещта под формата на скрап и желязна руда.
Методът на открито огнище, за разлика от метода за преобразуване, включва контрол на химичния състав на готовия продукт на изхода чрез въвеждане на метални компоненти в необходимата пропорция. За съжаление, въпреки своите предимства, методът за производство на стомана на открито вече не е от значение поради технологичната си изостаналост и твърде много вредни емисии в околната среда.
В електротермалните пещи се произвежда най-висококачествената стомана. Това е възможно поради факта, че почти никакъв въздух не навлиза в пещта отвън. Поради това вредният железен моноксид почти не се образува, а именно той намалява свойствата на стоманата и я замърсява. В допълнение, температурата в пещта не пада под 1650 ° C, което от своя страна ви позволява да премахнете нежеланите примеси под формата на фосфор и сяра.
Зарядът за такива пещи може да бъде различен: чугунът може да преобладава по количество, но понякога металния скрап съставлява повечето от него. Възможно е също легиране на стомана с много огнеупорни материали - волфрам и молибден. Може би единственият съществен недостатък на този метод за производство на стомана е неговата енергийна интензивност, тъй като може да се произвежда до 800 кВт / ч на тон топена маса.
Химически компоненти
Съставът на въглеродна стомана си струва да се разгледа по-подробно. Първо посочваме въглерода. Именно този елемент има пряк ефект върху здравината и твърдостта на стоманата: колкото повече е, толкова по-високи са горните характеристики, докато пластичността е намалена.
Манганът и силицият не са онези компоненти, които оказват значително влияние върху свойствата на стоманата. В процеса на топене те се въвеждат с цел разцепване.
Сярата се счита за изключително вреден примес. Поради него стоманата става чуплива по време на обработката си под налягане преди нагряване. Сярата също намалява здравината, устойчивостта на износване и корозия.
Фосфорът води до студена крехкост - крехкост при ниски температури.
Феритът въвежда мека и пластмасова микроструктура в стоманата. Антиподът му е цементит - железен карбид, който увеличава твърдостта.
Видове термична обработка
Въглеродните стомани, използването на които е възможно почти навсякъде, където човек осъществява живота си, са в състояние значително да променят своите механични свойства. За да направите това, трябва да се извърши топлинна обработка, чийто смисъл е да се промени структурата на стоманата по време на нагряване, стареене и последващо охлаждане на базата на специален режим.
Има такива видове топлинна обработка:
- Отгряване - намалява твърдостта и смила зърната, увеличава обработваемостта, здравината и пластичността, намалява вътрешните напрежения, премахва структурните хетерогенности.
- Нормализация - коригира структурата на прегрятата и чугунена стомана, елиминира вторичната цементитна мрежа в хипереутектоидната стомана.
- Закаляване - ви позволява да получите най-висока твърдост и здравина.
- Почивка.
Диференциация по предназначение
Въглеродна стомана е разделена на две големи групи:
- инструмент;
- структурна (разграничете обикновените, висококачествени и автоматични сортове).
Обикновените стомани са маркирани с буквите "St" и число от 0 до 6. Всички стомани с марка номер от 1 до 4 се произвеждат кипящи, полу-спокойни и спокойни. Числата 5 и 6 могат да бъдат само спокойни или полу-спокойни. В допълнение, тези стомани са разделени на три големи групи: A, B, C.
- Група А. Колкото по-голямо е числото в стоманената маркировка, толкова по-голяма е здравината.
- Група Б. С увеличаване на броя на съдържанието на въглерод се увеличава.
- Група Б. Механичните свойства съответстват на група А, химическият състав съответства на група В от същия брой.
Най-често използваните видове конструкции са St1 и St2. Именно тези марки участват в създаването на резервоари, тръбопроводи, колони. St3 и St 4 са от значение за изграждането на конструкции, а от тях се прави и армировка за стоманобетон. Въглеродната стомана GOST 380-2005 е основата за листова, кръгла, I-лъчева и канална стомана.
Висококачествените стомани се характеризират с евтиност и качество. Етикетирайте ги, както следва: от 08 до 85 с префикса в края на "PS" (полу-тихо), "SP" (спокойно), "KP" (кипене). Цифрите показват концентрация на въглерод в стотни проценти.
Инструментните стомани се използват за производството на три основни групи инструменти: рязане, измерване, щамповане. Цифрите в етикета показват съдържанието на въглерод в десети проценти.
Химическо излагане
Въглеродните и легираните стомани могат да бъдат подложени на специални обработки.
Един от тях е циментацията - процес, който представлява дифузионното насищане на повърхностния слой от стомана с въглерод при нагряване в подходяща среда. Крайната цел на операцията е да се получи висока твърдост на повърхността и устойчивост на износване с вискозна сърцевина. Циментирането може да възникне и в твърд карбуратор, който представлява смес от въглен и въглероден диоксид.
Азотирането на стомана е процес, състоящ се в дифузионно насищане на повърхностния слой стомана с азот. Тази процедура се провежда в атмосфера на амоняк при температура в границите 500-700 градуса по Целзий. Азотирането се извършва за получаване на повърхността на частта, която е устойчива на износване и корозия и има голяма твърдост.
Borirovanie - горният слой стомана е наситен с бор. Това се прави, за да се увеличи устойчивостта на износване, устойчивост на топлина и твърдост.
Също така, за получаване на устойчиви на топлина повърхности, се използва псевдоним - насищане на стомана с алуминий.
Степени от легирана въглеродна стомана
Тази голяма група е разделена на структурни, инструментални и стоманени със специални качества. Първите се използват за производството на зъбни колела, втулки, шипове и части, работещи в изключително трудни стресови условия. В допълнение, тази група включва пружинно-пружинни и сферични носещи стомани.
Инструментите за рязане и измерване се правят от инструментални стомани.
Специалните качества на описания материал се проявяват в неговия мащаб и устойчивост на топлина. Тук могат да бъдат включени и неръждаемите марки.
заключение
Както вече очевидно разбрахте от горното, един от най-търсените материали днес е въглеродна стомана (предназначението й има широк спектър). Това е сравнително евтина основа за създаването на много машини, механизми, части, конструкции, сгради, конструкции и като цяло голяма част от това, което ни заобикаля. Световните лидери в производството на стомана сега се наричат Китай, Япония, Германия, САЩ. Именно тези страни задават тон в металургията на планетата.
