Στην εποχή μας, είναι απλά αδύνατο να φανταστούμε τις ανθρώπινες δραστηριότητες χωρίς τη χρήση των προϊόντων της μεταλλουργικής βιομηχανίας. Διάφορα μέταλλα και κράματα κυριολεκτικά πλημμύρισαν τη ζωή μας. Ο ανθρακούχος χάλυβας, ο οποίος έχει βρει την ενεργό εφαρμογή του σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες και στους τομείς, δεν αποτελεί εξαίρεση. εθνική οικονομία. Οι ιδιότητες, ο σκοπός και η σύνθεσή του θα συζητηθούν σε αυτό το άρθρο.
Ορισμός
Έτσι, πρώτα απ 'όλα, αναφέρουμε ότι ο ανθρακούχος χάλυβας είναι κράμα σιδήρου και άνθρακα. Επιπλέον, το περιεχόμενο του τελευταίου στοιχείου δεν πρέπει να υπερβαίνει το 2,14%. Ξεχωριστά, αξίζει να εξεταστεί η ταξινόμηση. Αυτός ο χάλυβας μπορεί να διαιρεθεί με:
- δομή ·
- μέθοδος παραγωγής ·
- βαθμός αποξείδωσης;
- ποιότητα ·
- προορισμού.
Όλα αυτά θα συζητηθούν παρακάτω.
Δομή κράματος
Ο ανθρακούχος χάλυβας συμβαίνει:
- υπερυπεροξείδιο (περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,8%).
- ευτέκετο (ο άνθρακας έχει συγκέντρωση 0,8%).
- υπερυπεροξείδιο (άνθρακας μεγαλύτερο από 0,8%).
Αυτή η διαβάθμιση σας επιτρέπει να καθορίσετε τις ιδιότητες του ανθρακούχου χάλυβα.
Μέθοδοι παραγωγής
Απόλυτα κάθε χάλυβα αρχικά βασίζεται σε χυτοσίδηρο, ο οποίος στη συνέχεια επεξεργάζεται χρησιμοποιώντας μια ειδική τεχνολογία. Ο ανθρακούχος χάλυβας μπορεί να δημιουργηθεί με τρεις βασικές μεθόδους:
- Μεταλλουργία τήξης?
- ανοιχτή εστία τήξης?
- ηλεκτροθερμική θεραπεία.
Η παραγωγή χάλυβα στον μετατροπέα γίνεται με εμφύσηση τηγμένου σιδήρου με οξυγόνο υπό πίεση. Ο ίδιος ο μετατροπέας είναι ένας φούρνος σε σχήμα αχλαδιού που είναι επενδεδυμένος από το εσωτερικό με ένα ειδικό πυρίμαχο τούβλο. Ανάλογα με το ποια τοιχοποιία (dinas SiO2 ή η μάζα δολομίτη των CaO και MgO) βρίσκεται μέσα στον μετατροπέα, αυτή η μέθοδος διαιρείται σε Bessemer και Thomas.
Η προετοιμασία του χάλυβα σε φούρνο ανοιχτής εστίας μειώνεται στην καύση άνθρακα από χυτοσίδηρο με οξυγόνο, που δεν είναι μόνο στον αέρα, αλλά και σε οξείδια του σιδήρου, τα οποία εισέρχονται στον κλίβανο υπό μορφή παλαιοσιδήρου και σιδηρομεταλλεύματος.
Η μέθοδος ανοικτής εστίας, σε αντίθεση με τη μέθοδο του μετατροπέα, περιλαμβάνει τον έλεγχο της χημικής σύνθεσης του τελικού προϊόντος στην έξοδο με την εισαγωγή μεταλλικών στοιχείων στην απαιτούμενη αναλογία. Δυστυχώς, παρά τα πλεονεκτήματά της, η μέθοδος ανοικτής εστίας παραγωγής χάλυβα δεν είναι πλέον σημαντική σήμερα, λόγω της τεχνολογικής καθυστέρησης και πάρα πολλών επιβλαβών εκπομπών στο περιβάλλον.
Στους ηλεκτροθερμικούς κλιβάνους παράγεται ο υψηλότερης ποιότητας χάλυβας. Αυτό είναι δυνατό λόγω του γεγονότος ότι σχεδόν κανένας αέρας δεν εισέρχεται στον κλίβανο από έξω. Λόγω αυτού, το επιβλαβές μονοξείδιο του σιδήρου σχεδόν δεν σχηματίζεται, δηλαδή, μειώνει τις ιδιότητες του χάλυβα και το ρυπαίνει. Επιπλέον, η θερμοκρασία στον κλίβανο δεν μειώνεται κάτω από τους 1650 ° C, πράγμα που με τη σειρά του σας επιτρέπει να αφαιρέσετε ανεπιθύμητες ακαθαρσίες με τη μορφή φωσφόρου και θείου.
Η χρέωση για τέτοιους κλιβάνους μπορεί να είναι διαφορετική: ο χυτοσίδηρος μπορεί να κυριαρχεί σε ποσότητα, αλλά μερικές φορές μεταλλικά θραύσματα αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του. Είναι επίσης δυνατή η κράμα χάλυβα με πολύ πυρίμαχα υλικά - βολφράμιο και μολυβδαίνιο. Ίσως το μοναδικό σημαντικό μειονέκτημα αυτής της μεθόδου παραγωγής χάλυβα είναι η ενεργειακή του ένταση, δεδομένου ότι μπορούν να παραχθούν έως και 800 kW / h ανά τόνο τήξης.
Χημικά συστατικά
Η σύνθεση του ανθρακούχου χάλυβα αξίζει να εξεταστεί λεπτομερέστερα. Επισημαίνουμε πρώτα τον άνθρακα. Αυτό το στοιχείο έχει άμεση επίδραση στη δύναμη και τη σκληρότητα του χάλυβα: όσο περισσότερο είναι, τόσο υψηλότερα είναι τα παραπάνω χαρακτηριστικά, ενώ μειώνεται η ολκιμότητα.
Το μαγγάνιο και το πυρίτιο δεν είναι εκείνα τα συστατικά που έχουν σημαντική επίδραση στις ιδιότητες του χάλυβα. Στη διαδικασία τήξης, εισάγονται για το σκοπό της διάσπασης.
Το θείο θεωρείται εξαιρετικά επιβλαβής ακαθαρσία. Εξαιτίας αυτού, ο χάλυβας γίνεται εύθραυστος κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας πίεσης προθερμάνσεως. Το θείο επίσης μειώνει τη δύναμη, την αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση.
Ο φωσφόρος οδηγεί σε ψυχρή ευθραυστότητα - ευθραυστότητα σε χαμηλές θερμοκρασίες.
Ο φερρίτης εισάγει μια μαλακή και πλαστική μικροδομή στον χάλυβα. Ο αντίποδας του είναι cementite - καρβίδιο σιδήρου που αυξάνει τη σκληρότητα.
Είδη θερμικής επεξεργασίας
Οι χάλυβες άνθρακα, η χρήση των οποίων είναι δυνατή σχεδόν παντού όπου ένα άτομο ασκεί τη ζωή του, είναι σε θέση να αλλάξει σημαντικά τις μηχανικές τους ιδιότητες. Για το σκοπό αυτό, πρέπει να πραγματοποιηθεί θερμική επεξεργασία, η σημασία της οποίας είναι η αλλαγή της δομής του χάλυβα κατά τη θέρμανση, τη γήρανση και την επακόλουθη ψύξη με βάση ένα ειδικό καθεστώς.
Υπάρχουν τέτοιοι τύποι θερμικής επεξεργασίας:
- Ανόπτηση - μειώνει την σκληρότητα και αλένει τους κόκκους, αυξάνει την εργασιμότητα, την αντοχή και την ολκιμότητα, μειώνει τις εσωτερικές καταπονήσεις, εξαλείφει τις δομικές ετερογένειες.
- Κανονικοποίηση - διορθώνει τη δομή του υπερθερμανθέντος και χυτοχρεωμένου χάλυβα, εξαλείφει το δευτερεύον δίκτυο cementite σε χάλυβα με υπερθέρμανση.
- Σβήσιμο - σας επιτρέπει να έχετε την υψηλότερη σκληρότητα και δύναμη.
- Διακοπές
Διαφοροποίηση όπως προβλέπεται
Ο ανθρακούχος χάλυβας χωρίζεται σε δύο μεγάλες ομάδες:
- εργαλείο;
- διαρθρωτικά (διακρίνουν συνήθεις, υψηλής ποιότητας και αυτόματες ποικιλίες).
Οι συνηθισμένοι χάλυβες σημειώνονται με τα γράμματα "St" και έναν αριθμό από 0 έως 6. Όλοι οι χάλυβες με αριθμό μάρκας από 1 έως 4 παράγονται βρασμένοι, ημι-ήρεμοι και ήρεμοι. Οι αριθμοί 5 και 6 μπορούν να είναι ήρεμοι ή ημι-ήρεμοι. Επιπλέον, αυτοί οι χάλυβες χωρίζονται σε τρεις μεγάλες ομάδες: Α, Β, Γ.
- Ομάδα Α. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός στη σήμανση χάλυβα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή.
- Ομάδα Β. Με όλο και περισσότερους αριθμούς, η περιεκτικότητα σε άνθρακα αυξάνεται.
- Ομάδα Β. Οι μηχανικές ιδιότητες αντιστοιχούν στην ομάδα Α, η χημική σύνθεση αντιστοιχεί στην ομάδα Β του ίδιου αριθμού.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι κατασκευών που χρησιμοποιούνται είναι St1 και St2. Αυτά τα εμπορικά σήματα εμπλέκονται στη δημιουργία δεξαμενών, αγωγών, στηλών. Οι St3 και St 4 είναι σχετικές με την κατασκευή δομών, ενώ παράγεται και οπλισμός για οπλισμένο σκυρόδεμα. Ο ανθρακούχος χάλυβας GOST 380-2005 αποτελεί τη βάση για το χάλυβα φύλλων, στρογγυλών δοκών, δοκών Ι και καναλιών.
Οι χάλυβες υψηλής ποιότητας χαρακτηρίζονται από φθηνότητα και ποιότητα. Τα χαρακτηρίστε ως εξής: από 08 έως 85 με το πρόθεμα στο τέλος του "PS" (ημι-ήσυχο), "SP" (ηρεμία), "KP" (βρασμός). Οι αριθμοί δείχνουν τη συγκέντρωση άνθρακα σε εκατοστά του ενός τοις εκατό.
Οι χάλυβες εργαλείων χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τριών κύριων ομάδων εργαλείων: κοπή, μέτρηση, σφράγιση. Οι αριθμοί στην ετικέτα δείχνουν την περιεκτικότητα σε άνθρακα σε δέκατα του ενός τοις εκατό.
Χημική έκθεση
Οι χάλυβες άνθρακα και αλουμινίου μπορούν να υποβληθούν σε ειδικές επεξεργασίες.
Ένας από αυτούς είναι η τσιμεντοποίηση - μια διαδικασία που αντιπροσωπεύει τον κορεσμό διάχυσης του επιφανειακού στρώματος του χάλυβα με άνθρακα όταν θερμαίνεται σε κατάλληλο μέσο. Ο απώτερος στόχος της λειτουργίας είναι η επίτευξη υψηλής σκληρότητας επιφανείας και αντοχής στη φθορά με ιξώδη πυρήνα. Η τσιμεντοποίηση μπορεί επίσης να συμβεί σε ένα στερεό καρμπυρατέρ, το οποίο είναι ένα μίγμα άνθρακα και διοξειδίου του άνθρακα.
Η αζωτοποίηση του χάλυβα είναι μια διαδικασία που συνίσταται στον κορεσμό διάχυσης του επιφανειακού στρώματος του χάλυβα με άζωτο. Η διαδικασία αυτή διεξάγεται σε ατμόσφαιρα αμμωνίας σε θερμοκρασία που κυμαίνεται από 500-700 βαθμούς Κελσίου. Η νιτρίδωση πραγματοποιείται για να ληφθεί η επιφάνεια του τμήματος, το οποίο είναι ανθεκτικό στη φθορά και στη διάβρωση και έχει μεγάλη σκληρότητα.
Borirovanie - το ανώτερο στρώμα του χάλυβα είναι κορεσμένο με βόριο. Αυτό γίνεται για να αυξήσει την αντίσταση στη φθορά, την αντοχή στη θερμότητα και τη σκληρότητα.
Επίσης, για την απόκτηση θερμικά ανθεκτικών επιφανειών, χρησιμοποιείται αλλιάζοντας - ο κορεσμός του χάλυβα με αλουμίνιο.
Κλάσεις ανθρακούχου χάλυβα από κράμα
Αυτή η μεγάλη ομάδα χωρίζεται σε δομικά, εργαλεία και χάλυβα με ειδικές ιδιότητες. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή γραναζιών, δαχτυλιδιών, καρφιών και εξαρτημάτων που λειτουργούν σε εξαιρετικά δύσκολες συνθήκες άγχους. Επιπλέον, αυτή η ομάδα περιλαμβάνει χάλυβες ελατηρίου-ελατηρίου και ρουλεμάν.
Τα εργαλεία κοπής και μέτρησης κατασκευάζονται από χάλυβες εργαλείων.
Οι ιδιαίτερες ιδιότητες του περιγραφόμενου υλικού εκδηλώνονται στην κλίμακα και στην αντοχή στη θερμότητα. Ανοξείδωτες ποιότητες μπορούν επίσης να συμπεριληφθούν εδώ.
Συμπέρασμα
Όπως ήδη κατανοήσατε προφανώς από τα προηγούμενα, ένα από τα πιο περιζήτητα υλικά σήμερα είναι ο ανθρακούχος χάλυβας (ο σκοπός του έχει ένα ευρύ φάσμα). Πρόκειται για μια σχετικά φθηνή βάση για τη δημιουργία πολλών μηχανών, μηχανισμών, μερών, δομών, κτιρίων, δομών και γενικά πολύ που μας περιβάλλει. Οι παγκόσμιοι ηγέτες στην παραγωγή χάλυβα ονομάζονται τώρα Κίνα, Ιαπωνία, Γερμανία, Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτές οι χώρες έχουν θέσει τον τόνο στη μεταλλουργία στον πλανήτη.
