Al nostre temps, és senzillament impossible imaginar activitats humanes sense utilitzar els productes de la indústria metal·lúrgica. Diversos metalls i aliatges van inundar la nostra vida literalment. L’acer al carboni, que ha trobat la seva aplicació activa a gairebé totes les indústries i camps, no és una excepció. economia nacional. Les seves propietats, finalitat i composició es parlaran en aquest article.
Definició
Així, primer, indiquem que l’acer al carboni és un aliatge de ferro i carboni. D'altra banda, el contingut de l'últim element no hauria de ser superior al 2,14%. Per separat, convé tenir en compte la classificació. Aquest acer es pot dividir per:
- estructura;
- mètode de producció;
- grau de desoxidació;
- qualitat;
- destinació.
Tot això es tractarà a continuació.
Estructura de l’aliatge
L’acer al carboni passa:
- hipereutectoide (el contingut en carboni és inferior al 0,8%);
- eutectoide (el carboni té una concentració del 0,8%);
- hipereutectoide (carboni superior al 0,8%).
Aquesta gradació permet determinar les propietats de l’acer al carboni.
Mètodes de producció
Inicialment qualsevol acer es basa inicialment en fosa, que posteriorment es processa mitjançant una tecnologia especial. L’acer al carboni es pot crear mitjançant tres mètodes principals:
- fosa del convertidor;
- fondre obert;
- tractament electrotèrmic.
La producció d'acer al convertidor es produeix mitjançant el bufat de ferro fos amb oxigen a pressió. El convertidor en si és un forn en forma de pera revestit per l'interior amb un maó refractari especial. Segons quina maçoneria (dino SiO2 o la massa dolomita de CaO i MgO) es troba dins del convertidor, aquest mètode s'està dividint en Bessemer i Thomas.
La preparació d’acer en un forn de foc obert es redueix a la combustió de carboni procedent de la fosa amb oxigen, que no només es troba a l’aire, sinó també en òxids de ferro, que entren al forn en forma de ferralla i mineral de ferro.
El mètode de foc obert, a diferència del mètode convertidor, implica controlar la composició química del producte acabat a la sortida introduint components metàl·lics en la proporció requerida. Malauradament, malgrat els seus avantatges, el mètode obert de producció d'acer ja no és rellevant a causa del seu endarreriment tecnològic i de massa emissions nocives al medi ambient.
En forns electrotèrmics es produeix acer de màxima qualitat. Això és possible degut al fet que gairebé cap aire entra al forn des de l’exterior. A causa d'això, gairebé no es forma el monòxid de ferro perjudicial, és a dir, redueix les propietats de l'acer i el contamina. A més, la temperatura al forn no baixa de 1650 ° C, la qual cosa, al seu torn, permet eliminar les impureses no desitjades en forma de fòsfor i sofre.
La càrrega d’aquests forns pot ser diferent: el ferro colat pot predominar en quantitat, però a vegades la ferralla metàl·lica constitueix la majoria. També és possible aliatjar acer amb materials molt refractaris: tungstè i molibdè. Potser l’únic inconvenient important d’aquest mètode de producció d’acer és la seva intensitat energètica, ja que es poden produir fins a 800 kW / h per tona de massa fosa.
Components químics
Val la pena tenir en compte la composició de l'acer al carboni amb més detall. Assenyalem primer el carboni. Aquest element té un efecte directe sobre la resistència i la duresa de l’acer: com més sigui, més altes són les característiques anteriors, mentre que la ductilitat es redueix.
El manganès i el silici no són aquells components que tenen un efecte significatiu en les propietats de l’acer. En el procés de fosa, s’introdueixen amb escissió.
El sofre es considera una impuresa extremadament nociva. A causa d'això, l'acer es converteix en trencadís durant el tractament pre-escalfament a pressió. El sofre també redueix la resistència, la resistència al desgast i la corrosió.
El fòsfor condueix a la fragilitat freda - fragilitat a temperatures baixes.
La ferrita introdueix una microestructura suau i plàstica a l'acer. El seu antípode és cimentita - carbur de ferro que augmenta la duresa.
Tipus de tractament tèrmic
Els acers de carboni, l’ús dels quals és possible gairebé a qualsevol lloc on una persona porta la seva vida, és capaç de canviar significativament les seves propietats mecàniques. Per fer-ho, s’ha de fer un tractament tèrmic, el significat de canviar l’estructura de l’acer durant l’escalfament, l’envelliment i el refredament posterior a partir d’un règim especial.
Hi ha aquests tipus de tractament tèrmic:
- Recobriment: redueix la duresa i mola els grans, augmenta la feina, la duresa i la ductilitat, redueix les tensions internes, elimina les heterogeneïtats estructurals.
- Normalització: corregeix l'estructura d'acer sobrecalentat i fosa, elimina la xarxa de cementita secundària en acer hipereutectoide.
- Enganxament: permet obtenir la màxima duresa i força.
- Vacances
Diferenciació segons el previst
L’acer al carboni es divideix en dos grans grups:
- instrumental;
- estructurals (distingiu varietats ordinàries, d'alta qualitat i automàtica).
Els acers ordinaris es marquen amb les lletres "St" i un número de 0 a 6. Tots els acers amb un número de marca de l'1 al 4 es produeixen bullint, semi-tranquil i en calma. Els números 5 i 6 només poden estar tranquils o semi-tranquils. A més, aquests acers es divideixen en tres grans grups: A, B, C.
- Grup A. Com més gran sigui el nombre en la marca d’acer, més gran és la força.
- Grup B. Amb el nombre creixent, el contingut de carboni augmenta.
- Grup B. Les propietats mecàniques corresponen al grup A, la composició química correspon al grup B del mateix nombre.
Sovint a la construcció, s’utilitzen els tipus St1 i St2. Són aquestes marques les que participen en la creació d’embassaments, canonades, columnes. La St3 i la St 4 són rellevants per a la construcció d'estructures, i també se'n fa un reforç per a formigó armat. L’acer al carboni GOST 380-2005 és la base d’acer de xapa, rodó, feix I i canal.
Els acers de gran qualitat es caracteritzen per ser barats i per la seva qualitat. Etiqueta-les de la manera següent: del 08 al 85 amb el prefix al final de "PS" (semi-tranquil), "SP" (tranquil), "KP" (ebullició). Les xifres indiquen la concentració de carboni en centèsimes per cent.
Els acers d’eines s’utilitzen per a la fabricació de tres grups principals d’eines: tallar, mesurar, estampar. Els números de l'etiqueta indiquen el contingut de carboni en un dècim del percentatge.
Exposició química
Els acers de carboni i aliatges poden estar sotmesos a tractaments especials.
Un d’ells és la cimentació: un procés que representa la saturació en difusió de la capa superficial d’acer amb carboni quan s’escalfa en un medi adequat. L’objectiu final de l’operació és obtenir una alta duresa superficial i resistència al desgast amb un nucli viscós. La cementació també es pot produir en un carburador sòlid, que és una barreja de carbó vegetal i diòxid de carboni.
La nitrinació d'acer és un procés consistent en la saturació en difusió de la capa superficial d'acer amb nitrogen. Aquest procediment es realitza en una atmosfera d'amoníac a una temperatura que oscil·la entre els 500 i els 700 graus centígrads. El nitriding es realitza per obtenir la superfície de la peça, que és resistent al desgast i a la corrosió i presenta una gran duresa.
Borirovanie: la capa superior d’acer està saturada de bor. Això es fa per augmentar la resistència al desgast, la resistència al calor i la duresa.
També, per obtenir superfícies resistents a la calor, s’utilitza l’aliasing: la saturació d’acer amb alumini.
Graus d'acer al carboni d'aliatge
Aquest gran grup es divideix en estructures, eines i acer amb qualitats especials. Els primers s’utilitzen per a la fabricació d’engranatges, casquillos, espatlles i peces que operen en condicions d’estrès extremadament difícils. A més, aquest grup inclou acers de molla i molla.
Les eines de tall i mesura es realitzen amb acers d’eines.
Les qualitats especials del material descrit es manifesten en la seva escala i resistència a la calor. Aquí també s'hi poden incloure qualificacions inoxidables.
Conclusió
Com ja vàreu comprendre d’anteriorment, un dels materials més buscats actualment és l’acer al carboni (la seva finalitat té una àmplia gamma). És una base relativament barata per a la creació de moltes màquines, mecanismes, peces, estructures, edificis, estructures i, en general, molt del que ens envolta. Els líders mundials en producció d’acer s’anomenen ara Xina, Japó, Alemanya, Estats Units. Aquests països han marcat el to a la metal·lúrgia al planeta.
