Uhlíková ocel: složení, vlastnosti, GOST, účel, aplikace

V naší době je jednoduše nemožné představit si lidské činnosti bez použití produktů hutního průmyslu. Různé kovy a slitiny doslova zaplavily naše životy. Uhlíková ocel, která našla aktivní uplatnění téměř ve všech průmyslových odvětvích a oborech, není výjimkou. národní hospodářství. Jeho vlastnosti, účel a složení budou diskutovány v tomto článku.

Definice

Nejprve tedy naznačujeme, že uhlíková ocel je slitina železa a uhlíku. Kromě toho by obsah posledního prvku neměl být vyšší než 2,14%. Samostatně stojí za zvážení klasifikace. Takovou ocel lze rozdělit:

• struktura;
• výrobní metoda;
• stupeň deoxidace;
• kvalita;
• cíl.

To vše bude diskutováno níže.

Slitinová struktura

Uhlíková ocel se stává:

• hypereutectoid (obsah uhlíku je menší než 0,8%);
• eutektoid (uhlík má koncentraci 0,8%);
• hypereutectoid (uhlík více než 0,8%).

Tato gradace umožňuje určit vlastnosti uhlíkové oceli.

Výrobní metody

Každá ocel je původně založena na litině, která je následně zpracovávána speciální technologií. Uhlíková ocel může být vytvořena třemi hlavními způsoby:

• tavicí pec;
• tání s otevřeným ohněm;
• elektrotermální ošetření.

K výrobě oceli v konvertoru dochází foukáním roztaveného železa kyslíkem pod tlakem. Samotný konvertor je pecí ve tvaru hrušky, která je z vnitřní strany obložena speciální žáruvzdornou cihlou. Podle toho, jaké zdivo (dinas SiO₂ nebo dolomitová hmota CaO a MgO) je uvnitř převaděče, tato metoda je rozdělena na Bessemer a Thomas.

Příprava oceli v peci s otevřeným ohněm se redukuje na spalování uhlíku z litiny kyslíkem, který je nejen ve vzduchu, ale také v oxidech železa, které vstupují do pece ve formě kovového šrotu a železné rudy.

Metoda s otevřeným ohněm, na rozdíl od konvertorové metody, zahrnuje řízení chemického složení konečného produktu na výstupu zavedením kovových složek v požadovaném poměru. Bohužel, navzdory svým výhodám, způsob výroby oceli s otevřeným ohněm již dnes není vzhledem k technologické zaostalosti a příliš velkému množství škodlivých emisí do životního prostředí relevantní.

V elektrotermálních pecích se vyrábí ocel nejvyšší kvality. To je možné díky skutečnosti, že téměř žádný vzduch nevstupuje do pece z vnějšku. Z tohoto důvodu se téměř nevytváří škodlivý oxid uhelnatý, konkrétně snižuje vlastnosti oceli a znečišťuje ji. Kromě toho teplota v peci neklesne pod 1650 ° C, což vám zase umožňuje odstranit nežádoucí nečistoty ve formě fosforu a síry.

Poplatek za takové pece může být různý: litina může převládat v množství, ale někdy kovový šrot tvoří většinu z toho. Je také možné legovat ocel s velmi žáruvzdornými materiály - wolfram a molybden. Snad jedinou významnou nevýhodou této metody výroby oceli je její energetická náročnost, protože na tunu tavené hmoty lze vyrobit až 800 kW / h.

Chemické složky

Složení uhlíkové oceli stojí za zvážení podrobněji. Nejprve upozorňujeme na uhlík. Je to tento prvek, který má přímý vliv na pevnost a tvrdost oceli: čím více je, tím vyšší jsou výše uvedené vlastnosti, zatímco tažnost je snížena.

Mangan a křemík nejsou komponenty, které mají významný vliv na vlastnosti oceli. V procesu tavení jsou zavedeny za účelem štěpení.

Síra je považována za extrémně škodlivou nečistotu. Z tohoto důvodu se ocel během svého předehřívacího tlakového ošetření stává křehkým. Síra také snižuje pevnost, odolnost proti opotřebení a korozi.

Fosfor vede ke studené křehkosti - křehkosti při nízkých teplotách.

Ferit zavádí do oceli měkkou a plastickou mikrostrukturu. Jeho antipod je cementit - karbid železa, který zvyšuje tvrdost.

Druhy tepelného zpracování

Uhlíkové oceli, jejichž použití je možné téměř všude, kde člověk vykonává svůj život, jsou schopny výrazně změnit své mechanické vlastnosti. Proto by mělo být provedeno tepelné zpracování, jehož smyslem je změnit strukturu oceli během zahřívání, stárnutí a následného chlazení na základě zvláštního režimu.

Existují takové typy tepelného zpracování:

• Žíhání - snižuje tvrdost a mele zrna, zvyšuje zpracovatelnost, houževnatost a tažnost, snižuje vnitřní napětí, eliminuje strukturální heterogenity.
• Normalizace - opravuje strukturu přehřáté a lité oceli, eliminuje sekundární cementitovou síť v hypereutektoidní oceli.
• Kalení - umožňuje získat nejvyšší tvrdost a sílu.
• Dovolená

Diferenciace, jak bylo zamýšleno

Uhlíková ocel je rozdělena do dvou velkých skupin:

• instrumentální;
• strukturální (rozlišit obyčejné, vysoce kvalitní a automatické odrůdy).

Obyčejné oceli jsou označeny písmeny „St“ a číslem od 0 do 6. Všechny oceli se značkou od 1 do 4 jsou vyráběny vroucí, poloklidné a klidné. Čísla 5 a 6 mohou být pouze klidná nebo poloklidná. Kromě toho jsou tyto oceli rozděleny do tří velkých skupin: A, B, C.

• Skupina A. Čím vyšší je číslo v ocelovém značení, tím větší je pevnost.
• Skupina B. Se zvyšujícím se počtem se obsah uhlíku zvyšuje.
• Skupina B. Mechanické vlastnosti odpovídají skupině A, chemické složení odpovídá skupině B stejného čísla.

Nejběžnější typy použitých konstrukcí jsou St1 a St2. Právě tyto značky se podílejí na tvorbě nádrží, potrubí, sloupů. St3 a St 4 jsou relevantní pro stavbu konstrukcí a také z nich je vyrobena výztuž pro železobeton. Uhlíková ocel GOST 380-2005 je základem pro plechové, kulaté, I-paprsky a kanálové oceli.

Vysoce kvalitní oceli se vyznačují levností a kvalitou. Označte je následujícím způsobem: od 08 do 85 s předponou na konci „PS“ (poloklid), „SP“ (klidná), „KP“ (vroucí). Čísla označují koncentraci uhlíku ve stotinách procenta.

Nástrojové oceli se používají pro výrobu tří hlavních skupin nástrojů: řezání, měření, lisování. Čísla na štítku označují obsah uhlíku v desetinách procenta.

Chemická expozice

Uhlíkové a legované oceli mohou být předmětem zvláštního ošetření.

Jednou z nich je cementace - proces, který představuje difúzní saturaci povrchové vrstvy oceli uhlíkem, když se zahřívá ve vhodném médiu. Konečným cílem operace je získat vysokou tvrdost povrchu a odolnost proti opotřebení viskózním jádrem. K cementaci může dojít také v pevném karburátoru, který je směsí uhlí a oxidu uhličitého.

Nitridace oceli je proces spočívající v difúzní saturaci povrchové vrstvy oceli dusíkem. Tento postup se provádí v atmosféře amoniaku při teplotě v rozmezí 500 až 700 stupňů Celsia. Nitridace se provádí za účelem získání povrchu součásti, který je odolný proti opotřebení a korozi a má velkou tvrdost.

- horní vrstva oceli je nasycena bórem. To se provádí ke zvýšení odolnosti proti opotřebení, tepelné odolnosti a tvrdosti.

K získání povrchů odolných vůči teplu se používá také aliasing - nasycení oceli hliníkem.

Slitiny uhlíkové oceli třídy

Tato velká skupina je rozdělena na konstrukční, nástrojové a ocelové se zvláštními vlastnostmi. První z nich se používá k výrobě ozubených kol, pouzder, kolíků a součástí pracujících v extrémně obtížných stresových podmínkách. Kromě toho tato skupina zahrnuje oceli s pružinou a pružinou a kuličkové oceli.

Řezné a měřicí nástroje jsou vyráběny z nástrojových ocelí.

Zvláštní vlastnosti popsaného materiálu se projevují jeho měřítkem a tepelnou odolností. Zahrnuty mohou být i nerezové třídy.

Závěr

Jak jste již z výše uvedeného jasně pochopili, jedním z nejvyhledávanějších materiálů v dnešní době je uhlíková ocel (její účel má širokou škálu). Je to relativně levný základ pro vytvoření mnoha strojů, mechanismů, částí, struktur, budov, struktur a obecně toho, co nás obklopuje. Přední světoví výrobci oceli se nyní nazývají Čína, Japonsko, Německo, Spojené státy americké. Právě tyto země daly metalurgii na planetu tón.