À notre époque, il est tout simplement impossible d'imaginer des activités humaines sans utiliser les produits de l'industrie métallurgique. Différents métaux et alliages ont littéralement inondé nos vies. L'acier au carbone, qui a trouvé une application active dans presque toutes les industries et tous les domaines, ne fait pas exception. économie nationale. Ses propriétés, son but et sa composition seront discutés dans cet article.
La définition
Donc, tout d'abord, nous indiquons que l'acier au carbone est un alliage de fer et de carbone. De plus, le contenu du dernier élément ne devrait pas dépasser 2,14%. Séparément, il convient de considérer le classement. Cet acier peut être divisé par:
- la structure;
- méthode de production;
- degré de désoxydation;
- la qualité;
- destination.
Tout cela sera discuté ci-dessous.
Structure en alliage
L'acier au carbone arrive:
- hypereutectoïde (teneur en carbone inférieure à 0,8%);
- eutectoïde (le carbone a une concentration de 0,8%);
- hypereutectoïde (carbone plus de 0,8%).
Cette gradation vous permet de déterminer les propriétés de l'acier au carbone.
Méthodes de production
Absolument, tout acier est initialement fabriqué à partir de fonte, qui est ensuite traitée à l'aide d'une technologie spéciale. L'acier au carbone peut être créé par trois méthodes principales:
- fonderie de convertisseurs;
- la fonte à foyer ouvert;
- traitement électrothermique.
La production d'acier dans le convertisseur a lieu par soufflage de fer en fusion avec de l'oxygène sous pression. Le convertisseur lui-même est un four en forme de poire doublé de l'intérieur d'une brique réfractaire spéciale. Selon quelle maçonnerie (dinas SiO2 ou la masse de dolomite de CaO et MgO) est à l’intérieur du convertisseur, cette méthode est divisée en Bessemer et Thomas.
La préparation de l'acier dans un four à foyer ouvert est réduite à la combustion de carbone de fonte avec de l'oxygène, qui se trouve non seulement dans l'air, mais également dans des oxydes de fer, qui pénètrent dans le four sous forme de ferraille et de minerai de fer.
La méthode à foyer ouvert, contrairement à la méthode du convertisseur, consiste à contrôler la composition chimique du produit fini à la sortie en introduisant des composants métalliques dans la proportion requise. Malheureusement, malgré ses avantages, la méthode de production d’acier à foyer ouvert n’est plus pertinente aujourd’hui en raison de son retard technologique et de ses trop nombreuses émissions nocives dans l’environnement.
Dans les fours électrothermiques, on produit l'acier de la plus haute qualité. Cela est possible car pratiquement aucun air n’entre dans l’appareil par l’extérieur. Pour cette raison, le monoxyde de fer nocif n'est presque pas formé, à savoir, il réduit les propriétés de l'acier et le pollue. De plus, la température dans le four ne tombe pas en dessous de 1650 ° C, ce qui vous permet d'éliminer les impuretés indésirables sous forme de phosphore et de soufre.
La charge pour de tels fours peut être différente: la fonte peut prédominer en quantité, mais parfois les déchets métalliques en constituent l'essentiel. Il est également possible d'allier l'acier à des matériaux très réfractaires - tungstène et molybdène. Le seul inconvénient majeur de cette méthode de production d’acier est peut-être son intensité énergétique, dans la mesure où jusqu’à 800 kW / h peuvent être produits par tonne de masse fondue.
Composants chimiques
La composition de l’acier au carbone mérite d’être examinée plus en détail. Nous signalons d'abord le carbone. C'est cet élément qui a un effet direct sur la résistance et la dureté de l'acier: plus il est épais, plus les caractéristiques ci-dessus sont élevées, plus la ductilité est réduite.
Le manganèse et le silicium ne sont pas les composants qui ont un effet significatif sur les propriétés de l'acier. Dans le procédé de fusion, ils sont introduits à des fins de clivage.
Le soufre est considéré comme une impureté extrêmement nocive. À cause de cela, l'acier devient fragile lors de son traitement sous pression de préchauffage. Le soufre réduit également la résistance, la résistance à l'usure et à la corrosion.
Le phosphore entraîne une fragilité à froid - fragilité à basses températures.
La ferrite introduit une microstructure souple et plastique dans l'acier. Son antipode est la cémentite - carbure de fer qui augmente la dureté.
Types de traitement thermique
Les aciers au carbone, dont l'utilisation est possible presque partout où une personne mène sa vie, sont capables de modifier considérablement leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire, il convient de procéder à un traitement thermique dont le sens est de modifier la structure de l’acier lors du chauffage, du vieillissement et du refroidissement ultérieur sur la base d’un régime spécial.
Il existe de tels types de traitement thermique:
- Le recuit - réduit la dureté et broie les grains, augmente l'ouvrabilité, la ténacité et la ductilité, réduit les contraintes internes, élimine les hétérogénéités structurelles.
- Normalisation - corrige la structure de l'acier surchauffé et coulé, élimine le réseau de cémentite secondaire en acier hypereutectoïde.
- Trempe - vous permet d'obtenir la plus grande dureté et résistance.
- Vacances
Différenciation comme prévu
L'acier au carbone est divisé en deux grands groupes:
- instrumentale;
- structurelles (distinguer les variétés ordinaires, de grande qualité et automatiques).
Les aciers ordinaires portent les lettres "St" et un nombre compris entre 0 et 6. Tous les aciers portant un numéro de marque compris entre 1 et 4 sont obtenus en ébullition, semi-calme et calme. Les chiffres 5 et 6 ne peuvent être que calmes ou semi-calmes. De plus, ces aciers sont divisés en trois grands groupes: A, B, C.
- Groupe A. Plus le nombre dans le marquage en acier est élevé, plus la résistance est élevée.
- Groupe B. Avec des nombres croissants, la teneur en carbone augmente.
- Groupe B. Les propriétés mécaniques correspondent au groupe A, la composition chimique correspond au groupe B du même nombre.
Les types de construction les plus couramment utilisés sont St1 et St2. Ce sont ces marques qui participent à la création de réservoirs, de pipelines, de colonnes. St3 et St 4 sont pertinents pour la construction de structures et sont également fabriqués à partir de l'armature en béton armé. L’acier au carbone GOST 380-2005 constitue la base de l’acier en tôle, rond, poutre en I et canal.
Les aciers de haute qualité se caractérisent par leur faible coût et leur qualité. Nommez-les comme suit: de 08 à 85 avec le préfixe à la fin de "PS" (semi-calme), "SP" (calme), "KP" (en ébullition). Les chiffres indiquent la concentration de carbone en centièmes de pour cent.
Les aciers à outils sont utilisés pour la fabrication de trois groupes d'outils principaux: le coupage, le mesurage et l'estampage. Les chiffres sur l'étiquette indiquent la teneur en carbone en dixièmes de pour cent.
Exposition chimique
Les aciers au carbone et les aciers alliés peuvent être soumis à des traitements spéciaux.
L'un d'eux est la cémentation - un processus qui représente la saturation de diffusion de la couche superficielle d'acier avec du carbone lorsqu'il est chauffé dans un milieu approprié. Le but ultime de l'opération est d'obtenir une dureté de surface et une résistance à l'usure élevées avec un noyau visqueux. La cémentation peut également se produire dans un carburateur solide, qui est un mélange de charbon et de dioxyde de carbone.
La nitruration de l'acier est un processus consistant à saturer par diffusion la couche superficielle d'acier à l'azote. Cette procédure est effectuée dans une atmosphère d’ammoniac à une température comprise entre 500 et 700 degrés Celsius. La nitruration est réalisée pour obtenir la surface de la pièce qui résiste à l'usure et à la corrosion et présente une grande dureté.
Borirovanie - la couche supérieure d'acier est saturée de bore. Ceci est fait pour augmenter la résistance à l'usure, la résistance à la chaleur et la dureté.
De plus, pour obtenir des surfaces résistantes à la chaleur, on utilise un aliasing - saturation d'acier avec de l'aluminium.
Nuances d'acier au carbone allié
Ce grand groupe est divisé en structure, outil et acier avec des qualités spéciales. Les premiers sont utilisés pour la fabrication d’engrenages, de bagues, de goujons et de pièces fonctionnant dans des conditions de stress extrêmement difficiles. En outre, ce groupe comprend les aciers à ressort et à billes.
Les outils de coupe et de mesure sont fabriqués à partir d'aciers à outils.
Les qualités spéciales du matériau décrit se manifestent par son échelle et sa résistance à la chaleur. Les nuances d'acier inoxydable peuvent également être incluses ici.
Conclusion
Comme vous l'avez déjà clairement compris de ce qui précède, l'un des matériaux les plus recherchés aujourd'hui est l'acier au carbone (son objectif est vaste). C'est une base relativement peu coûteuse pour la création de nombreuses machines, mécanismes, pièces, structures, bâtiments, structures et, en général, de la plupart de ce qui nous entoure. Les leaders mondiaux de la production d'acier s'appellent maintenant la Chine, le Japon, l'Allemagne et les États-Unis. Ce sont ces pays qui donnent le ton à la métallurgie sur la planète.
