Ai nostri tempi, è semplicemente impossibile immaginare le attività umane senza usare i prodotti dell'industria metallurgica. Vari metalli e leghe hanno letteralmente inondato le nostre vite. L'acciaio al carbonio, che ha trovato la sua applicazione attiva in quasi tutti i settori e settori, non fa eccezione. economia nazionale. Le sue proprietà, finalità e composizione saranno discusse in questo articolo.
definizione
Quindi, prima di tutto, indichiamo che l'acciaio al carbonio è una lega di ferro e carbonio. Inoltre, il contenuto dell'ultimo elemento non dovrebbe superare il 2,14%. Separatamente, vale la pena considerare la classificazione. Tale acciaio può essere diviso per:
- struttura;
- metodo di produzione;
- grado di disossidazione;
- qualità;
- appuntamento.
Tutto questo sarà discusso di seguito.
Struttura in lega
L'acciaio al carbonio accade:
- ipereutettoide (il contenuto di carbonio è inferiore allo 0,8%);
- eutettoide (il carbonio ha una concentrazione dello 0,8%);
- ipereutettoide (carbonio superiore allo 0,8%).
Questa gradazione consente di determinare le proprietà dell'acciaio al carbonio.
Metodi di produzione
Assolutamente qualsiasi acciaio è inizialmente basato sulla ghisa, che viene successivamente elaborata utilizzando una tecnologia speciale. L'acciaio al carbonio può essere creato con tre metodi principali:
- fusione del convertitore;
- fusione a focolare aperto;
- trattamento elettrotermico.
La produzione di acciaio nel convertitore avviene soffiando ferro fuso con ossigeno sotto pressione. Il convertitore stesso è un forno a forma di pera rivestito dall'interno con uno speciale mattone refrattario. A seconda di quale muratura (dinas SiO2 o la massa dolomitica di CaO e MgO) è all'interno del convertitore, questo metodo viene diviso in Bessemer e Thomas.
La preparazione dell'acciaio in una fornace a focolare aperto si riduce alla combustione del carbonio dalla ghisa con l'ossigeno, che non è solo nell'aria, ma anche negli ossidi di ferro, che entrano nella fornace sotto forma di rottami e minerali di ferro.
Il metodo a focolare aperto, a differenza del metodo del convertitore, prevede il controllo della composizione chimica del prodotto finito all'uscita introducendo componenti metallici nella proporzione richiesta. Sfortunatamente, nonostante i suoi vantaggi, il metodo a focolare aperto per la produzione di acciaio non è più rilevante oggi a causa della sua arretratezza tecnologica e delle troppe emissioni nocive nell'ambiente.
Nei forni elettrotermici viene prodotto acciaio di altissima qualità. Ciò è possibile grazie al fatto che dall'aria quasi nessuna aria entra nella fornace. A causa di ciò, il monossido di ferro dannoso non si forma quasi, cioè riduce le proprietà dell'acciaio e lo inquina. Inoltre, la temperatura nel forno non scende al di sotto di 1650 ° C, il che, a sua volta, consente di rimuovere le impurità indesiderate sotto forma di fosforo e zolfo.
La carica di tali forni può essere diversa: la ghisa può prevalere in quantità, ma a volte i rottami metallici ne costituiscono la maggior parte. È anche possibile legare acciaio con materiali molto refrattari - tungsteno e molibdeno. Forse l'unico svantaggio significativo di questo metodo di produzione dell'acciaio è la sua intensità energetica, poiché è possibile produrre fino a 800 kW / h per tonnellata di massa fusa.
Componenti chimici
Vale la pena considerare la composizione dell'acciaio al carbonio in modo più dettagliato. Indichiamo innanzitutto il carbonio. È questo elemento che ha un effetto diretto sulla resistenza e sulla durezza dell'acciaio: più è, più elevate sono le caratteristiche di cui sopra, mentre la duttilità è ridotta.
Manganese e silicio non sono quei componenti che hanno un effetto significativo sulle proprietà dell'acciaio. Nel processo di fusione vengono introdotti a scopo di scissione.
Lo zolfo è considerato un'impurità estremamente dannosa. Per questo motivo, l'acciaio diventa fragile durante il suo trattamento a pressione di preriscaldamento. Lo zolfo riduce anche la forza, la resistenza all'usura e alla corrosione.
Il fosforo porta a fragilità fredda - fragilità a basse temperature.
La ferrite introduce una microstruttura morbida e plastica nell'acciaio. Il suo antipode è la cementite - carburo di ferro che aumenta la durezza.
Tipi di trattamento termico
Gli acciai al carbonio, il cui utilizzo è possibile quasi ovunque in cui una persona svolge la propria vita, sono in grado di modificare significativamente le loro proprietà meccaniche. Per fare ciò, è necessario eseguire un trattamento termico, il cui significato è cambiare la struttura dell'acciaio durante il riscaldamento, l'invecchiamento e il successivo raffreddamento sulla base di un regime speciale.
Esistono tali tipi di trattamento termico:
- Ricottura: riduce la durezza e macina i grani, aumenta la lavorabilità, la tenacità e la duttilità, riduce le sollecitazioni interne, elimina le eterogeneità strutturali.
- Normalizzazione: corregge la struttura dell'acciaio surriscaldato e fuso, elimina la rete secondaria di cementite nell'acciaio ipereutettoide.
- Tempra: consente di ottenere la massima durezza e resistenza.
- Vacanze.
Differenziazione come previsto
L'acciaio al carbonio è diviso in due grandi gruppi:
- strumento;
- strutturale (distinguere varietà ordinarie, di alta qualità e automatiche).
Gli acciai ordinari sono contrassegnati con le lettere "St" e un numero da 0 a 6. Tutti gli acciai con un numero di marchio da 1 a 4 sono prodotti bollenti, semi-calmi e calmi. I numeri 5 e 6 possono essere solo calmi o semi-calmi. Inoltre, questi acciai sono divisi in tre grandi gruppi: A, B, C.
- Gruppo A. Maggiore è il numero nella marcatura dell'acciaio, maggiore è la resistenza.
- Gruppo B. Con l'aumentare del numero, il contenuto di carbonio aumenta.
- Gruppo B. Le proprietà meccaniche corrispondono al gruppo A, la composizione chimica corrisponde al gruppo B dello stesso numero.
I tipi più comuni di costruzione utilizzati sono St1 e St2. Sono questi marchi che sono coinvolti nella creazione di serbatoi, condutture, colonne. St3 e St 4 sono rilevanti per la costruzione di strutture e anche il rinforzo per il cemento armato è realizzato da esse. L'acciaio al carbonio GOST 380-2005 è la base per lamiera, acciaio tondo, trave a I e canale.
Gli acciai di alta qualità sono caratterizzati da economicità e qualità. Etichettali come segue: da 08 a 85 con il prefisso alla fine di "PS" (semi-silenzioso), "SP" (calmo), "KP" (bollente). I numeri indicano la concentrazione di carbonio in centesimi di percento.
Gli acciai per utensili sono utilizzati per la produzione di tre gruppi principali di utensili: taglio, misurazione, stampaggio. I numeri sull'etichetta indicano il contenuto di carbonio in decimi di percentuale.
Esposizione chimica
Gli acciai al carbonio e legati possono essere sottoposti a trattamenti speciali.
Uno di questi è la cementazione - un processo che rappresenta la saturazione per diffusione dello strato superficiale di acciaio con carbonio quando riscaldato in un mezzo appropriato. L'obiettivo finale dell'operazione è ottenere un'elevata durezza superficiale e resistenza all'usura con un nucleo viscoso. La cementazione può anche avvenire in un carburatore solido, che è una miscela di carbone e anidride carbonica.
La nitrurazione dell'acciaio è un processo che consiste nella saturazione per diffusione dello strato superficiale di acciaio con azoto. Questa procedura viene eseguita in un'atmosfera di ammoniaca a una temperatura nell'intervallo di 500-700 gradi Celsius. La nitrurazione viene eseguita per ottenere la superficie della parte, che è resistente all'usura e alla corrosione e ha una grande durezza.
Borirovanie: lo strato superiore di acciaio è saturo di boro. Questo viene fatto per aumentare la resistenza all'usura, la resistenza al calore e la durezza.
Inoltre, per ottenere superfici resistenti al calore, viene utilizzato l'aliasing: la saturazione dell'acciaio con l'alluminio.
Qualità in acciaio al carbonio legato
Questo grande gruppo è diviso in strutture, utensili e acciaio con qualità speciali. I primi sono utilizzati per la produzione di ingranaggi, boccole, prigionieri e parti che operano in condizioni di stress estremamente difficili. Inoltre, questo gruppo comprende acciai per molle a molla e cuscinetti a sfere.
Gli strumenti di taglio e misurazione sono realizzati con acciai per utensili.
Le qualità speciali del materiale descritto si manifestano nella sua scala e resistenza al calore. I gradi inossidabili possono anche essere inclusi qui.
conclusione
Come hai ovviamente capito da quanto precede, uno dei materiali più ricercati oggi è l'acciaio al carbonio (il suo scopo ha una vasta gamma). È una base relativamente economica per la creazione di molte macchine, meccanismi, parti, strutture, edifici, strutture e in generale gran parte di ciò che ci circonda. I leader mondiali nella produzione di acciaio sono ora chiamati Cina, Giappone, Germania, Stati Uniti. Sono questi paesi che danno il tono alla metallurgia del pianeta.
