En nuestro tiempo, es simplemente imposible imaginar actividades humanas sin usar los productos de la industria metalúrgica. Varios metales y aleaciones literalmente inundaron nuestras vidas. El acero al carbono, que ha encontrado su aplicación activa en casi todas las industrias y campos, no es una excepción. economía nacional Sus propiedades, propósito y composición serán discutidos en este artículo.
Definición
Entonces, en primer lugar, indicamos que el acero al carbono es una aleación de hierro y carbono. Además, el contenido del último elemento no debe ser superior al 2,14%. Por separado, vale la pena considerar la clasificación. Tal acero se puede dividir por:
- estructura
- método de producción;
- grado de desoxidación;
- calidad
- destino
Todo esto se discutirá a continuación.
Estructura de aleación
El acero al carbono sucede:
- hipereutectoide (el contenido de carbono es inferior al 0,8%);
- eutectoide (el carbono tiene una concentración de 0.8%);
- hipereutectoide (carbono más del 0.8%).
Esta gradación le permite determinar las propiedades del acero al carbono.
Métodos de producción
Absolutamente cualquier acero se basa inicialmente en hierro fundido, que posteriormente se procesa utilizando una tecnología especial. El acero al carbono se puede crear por tres métodos principales:
- fundición de convertidor;
- fusión de hogar abierto;
- tratamiento electrotérmico
La producción de acero en el convertidor se produce soplando hierro fundido con oxígeno a presión. El convertidor en sí es un horno con forma de pera forrado desde el interior con un ladrillo refractario especial. Dependiendo de qué mampostería (dinas SiO2 o la masa de dolomita de CaO y MgO) está dentro del convertidor, este método se está dividiendo en Bessemer y Thomas.
La preparación de acero en un horno de hogar abierto se reduce a la quema de carbono del hierro fundido con oxígeno, que no solo está en el aire, sino también en los óxidos de hierro, que ingresan al horno en forma de chatarra y mineral de hierro.
El método de hogar abierto, a diferencia del método del convertidor, implica controlar la composición química del producto terminado en la salida mediante la introducción de componentes metálicos en la proporción requerida. Desafortunadamente, a pesar de sus ventajas, el método de hogar abierto para producir acero ya no es relevante debido a su atraso tecnológico y a las demasiadas emisiones dañinas al medio ambiente.
En hornos electrotérmicos, se produce acero de la más alta calidad. Esto es posible debido al hecho de que casi no entra aire al horno desde el exterior. Debido a esto, el monóxido de hierro nocivo casi no se forma, es decir, reduce las propiedades del acero y lo contamina. Además, la temperatura en el horno no cae por debajo de 1650 ° C, lo que, a su vez, le permite eliminar las impurezas no deseadas en forma de fósforo y azufre.
La carga para tales hornos puede ser diferente: el hierro fundido puede predominar en cantidad, pero a veces la chatarra de metal constituye la mayor parte. También es posible alear acero con materiales muy refractarios: tungsteno y molibdeno. Quizás el único inconveniente significativo de este método de producción de acero es su intensidad energética, ya que se pueden producir hasta 800 kW / h por tonelada de masa fundida.
Componentes quimicos
Vale la pena considerar la composición del acero al carbono con más detalle. Señalamos el carbono primero. Es este elemento el que tiene un efecto directo sobre la resistencia y la dureza del acero: cuanto más es, mayores son las características anteriores, mientras se reduce la ductilidad.
El manganeso y el silicio no son aquellos componentes que tienen un efecto significativo sobre las propiedades del acero. En el proceso de fundición, se introducen con el propósito de escisión.
El azufre se considera una impureza extremadamente dañina. Debido a esto, el acero se vuelve quebradizo durante su tratamiento de presión de precalentamiento. El azufre también reduce la resistencia, la resistencia al desgaste y la corrosión.
El fósforo conduce a la fragilidad en frío, fragilidad a bajas temperaturas.
La ferrita introduce una microestructura suave y plástica en el acero. Su antípoda es cementita, carburo de hierro que aumenta la dureza.
Tipos de tratamiento térmico
Los aceros al carbono, cuyo uso es posible en casi todas partes donde una persona lleva a cabo su vida, pueden cambiar significativamente sus propiedades mecánicas. Para hacer esto, se debe realizar un tratamiento térmico, cuyo significado es cambiar la estructura del acero durante el calentamiento, el envejecimiento y el enfriamiento posterior sobre la base de un régimen especial.
Existen tales tipos de tratamiento térmico:
- Recocido: reduce la dureza y tritura los granos, aumenta la trabajabilidad, la tenacidad y la ductilidad, reduce las tensiones internas, elimina las heterogeneidades estructurales.
- Normalización: corrige la estructura del acero sobrecalentado y fundido, elimina la red secundaria de cementita en acero hipereutectoide.
- Enfriamiento: le permite obtener la mayor dureza y resistencia.
- Vacaciones
Diferenciación según lo previsto
El acero al carbono se divide en dos grandes grupos:
- instrumental
- estructural (distinguir variedades ordinarias, de alta calidad y automáticas).
Los aceros ordinarios están marcados con las letras "St" y un número del 0 al 6. Todos los aceros con un número de marca del 1 al 4 se producen en ebullición, semi-calma y calma. Los números 5 y 6 solo pueden ser tranquilos o semi-calmados. Además, estos aceros se dividen en tres grandes grupos: A, B, C.
- Grupo A. Cuanto mayor sea el número en la marca de acero, mayor será la resistencia.
- Grupo B. Con números crecientes, el contenido de carbono aumenta.
- Grupo B. Las propiedades mecánicas corresponden al grupo A, la composición química corresponde al grupo B del mismo número.
Los tipos de construcción más comunes utilizados son St1 y St2. Son estas marcas las que participan en la creación de depósitos, tuberías y columnas. St3 y St 4 son relevantes para la construcción de estructuras, y también se hace refuerzo para el hormigón armado. El acero al carbono GOST 380-2005 es la base del acero laminado, redondo, de viga en I y de canal.
Los aceros de alta calidad se caracterizan por su bajo precio y calidad. Rotúlelos de la siguiente manera: de 08 a 85 con el prefijo al final de "PS" (semi-silencio), "SP" (calma), "KP" (ebullición). Los números indican la concentración de carbono en centésimas de porcentaje.
Los aceros para herramientas se utilizan para la fabricación de tres grupos principales de herramientas: corte, medición, estampado. Los números en la etiqueta indican el contenido de carbono en décimas de porcentaje.
Exposición química
Los aceros al carbono y aleados pueden estar sujetos a tratamientos especiales.
Uno de ellos es la cementación, un proceso que representa la saturación de difusión de la capa superficial de acero con carbono cuando se calienta en un medio apropiado. El objetivo final de la operación es obtener una alta dureza superficial y resistencia al desgaste con un núcleo viscoso. La cementación también puede ocurrir en un carburador sólido, que es una mezcla de carbón y dióxido de carbono.
La nitruración de acero es un proceso que consiste en la saturación de difusión de la capa superficial de acero con nitrógeno. Este procedimiento se lleva a cabo en una atmósfera de amoníaco a una temperatura en el rango de 500-700 grados Celsius. La nitruración se realiza para obtener la superficie de la pieza, que es resistente al desgaste y a la corrosión y tiene una gran dureza.
Borirovanie: la capa superior de acero está saturada de boro. Esto se hace para aumentar la resistencia al desgaste, la resistencia al calor y la dureza.
Además, para obtener superficies resistentes al calor, se usa aliasing: la saturación del acero con aluminio.
Aleaciones de acero al carbono
Este gran grupo se divide en estructuras, herramientas y acero con cualidades especiales. Los primeros se utilizan para la fabricación de engranajes, casquillos, espárragos y piezas que funcionan en condiciones de estrés extremadamente difíciles. Además, este grupo incluye aceros de resorte-resorte y de bolas.
Las herramientas de corte y medición están hechas de aceros para herramientas.
Las cualidades especiales del material descrito se manifiestan en su escala y resistencia al calor. Los grados inoxidables también se pueden incluir aquí.
Conclusión
Como obviamente ya entendió de lo anterior, uno de los materiales más buscados hoy en día es el acero al carbono (su propósito tiene una amplia gama). Es una base relativamente económica para la creación de muchas máquinas, mecanismos, piezas, estructuras, edificios, estructuras y, en general, mucho de lo que nos rodea. Los líderes mundiales en la producción de acero ahora se llaman China, Japón, Alemania, Estados Unidos. Son estos países los que marcan la pauta en la metalurgia en el planeta.
