In onze tijd is het gewoon onmogelijk om menselijke activiteiten voor te stellen zonder de producten van de metallurgische industrie te gebruiken. Verschillende metalen en legeringen hebben ons leven letterlijk overspoeld. Koolstofstaal, dat zijn actieve toepassing heeft gevonden in bijna alle industrieën en velden, is geen uitzondering. nationale economie. De eigenschappen, het doel en de samenstelling worden in dit artikel besproken.
definitie
Daarom geven we allereerst aan dat koolstofstaal een legering van ijzer en koolstof is. Bovendien mag het gehalte van het laatste element niet meer dan 2,14% bedragen. Los daarvan is het de moeite waard om de classificatie te overwegen. Dergelijk staal kan worden verdeeld door:
- structuur;
- productie methode;
- mate van desoxidatie;
- kwaliteit;
- afspraak.
Dit alles zal hieronder worden besproken.
Legering structuur
Koolstofstaal gebeurt:
- hypereutectoïde (koolstofgehalte is minder dan 0,8%);
- eutectoid (koolstof heeft een concentratie van 0,8%);
- hypereutectoïde (koolstof meer dan 0,8%).
Met deze gradatie kunt u de eigenschappen van koolstofstaal bepalen.
Productie methoden
Absoluut elk staal is in eerste instantie gebaseerd op gietijzer, dat vervolgens wordt verwerkt met behulp van een speciale technologie. Koolstofstaal kan op drie manieren worden gemaakt:
- converter smelten;
- open haard smelten;
- elektrothermische behandeling.
De productie van staal in de omzetter vindt plaats door gesmolten ijzer met zuurstof onder druk te blazen. De convertor zelf is een peervormige oven die van binnenuit is bekleed met een speciale vuurvaste steen. Afhankelijk van metselwerk (dinas SiO2 of de dolomietmassa van CaO en MgO) zit in de converter, deze methode wordt verdeeld in Bessemer en Thomas.
De bereiding van staal in een open haard wordt gereduceerd tot verbranding van koolstof uit gietijzer met zuurstof, dat niet alleen in de lucht aanwezig is, maar ook in ijzeroxiden, die de oven binnenkomen in de vorm van schroot en ijzererts.
De open-haardmethode, in tegenstelling tot de convertormethode, omvat het regelen van de chemische samenstelling van het eindproduct bij de uitlaat door metalen componenten in de vereiste verhouding te introduceren. Helaas is de open haard voor de productie van staal vandaag, ondanks zijn voordelen, niet langer relevant vanwege zijn technologische achterstand en te veel schadelijke emissies in het milieu.
In elektrothermische ovens wordt staal van de hoogste kwaliteit geproduceerd. Dit is mogelijk omdat van buiten bijna geen lucht de oven binnendringt. Hierdoor wordt bijna geen schadelijk ijzermonoxide gevormd, het vermindert namelijk de eigenschappen van staal en vervuilt het. Bovendien daalt de temperatuur in de oven niet onder 1650 ° C, waardoor u op zijn beurt ongewenste onzuiverheden in de vorm van fosfor en zwavel kunt verwijderen.
De kosten voor dergelijke ovens kunnen verschillend zijn: gietijzer kan de overhand hebben in hoeveelheid, maar soms maakt metaalschroot het meeste uit. Het is ook mogelijk om staal te legeren met zeer vuurvaste materialen - wolfraam en molybdeen. Misschien is het enige significante nadeel van deze methode van staalproductie de energie-intensiteit, omdat tot 800 kW / h kan worden geproduceerd per ton gesmolten massa.
Chemische componenten
De samenstelling van koolstofstaal is het overwegen waard in meer detail. We wijzen eerst op koolstof. Het is dit element dat een direct effect heeft op de sterkte en hardheid van staal: hoe meer het is, hoe hoger de bovenstaande eigenschappen, terwijl de ductiliteit wordt verminderd.
Mangaan en silicium zijn niet die componenten die een significant effect hebben op de eigenschappen van staal. In het smeltproces worden ze geïntroduceerd voor het splijten.
Zwavel wordt beschouwd als een uiterst schadelijke onzuiverheid. Hierdoor wordt staal bros tijdens de voorverwarmingsdrukbehandeling. Zwavel vermindert ook sterkte, weerstand tegen slijtage en corrosie.
Fosfor leidt tot koude brosheid - broosheid bij lage temperaturen.
Ferriet introduceert een zachte en plastic microstructuur in het staal. De antipode is cementiet - ijzercarbide dat de hardheid verhoogt.
Soorten warmtebehandeling
Koolstofstaal, waarvan het gebruik bijna overal mogelijk is waar iemand zijn leven uitvoert, kan zijn mechanische eigenschappen aanzienlijk veranderen. Om dit te doen, moet een warmtebehandeling worden uitgevoerd, waarvan de betekenis is om de structuur van het staal tijdens verwarming, veroudering en daaropvolgende koeling te wijzigen op basis van een speciaal regime.
Er zijn dergelijke soorten warmtebehandeling:
- Gloeien - vermindert hardheid en maalt korrels, verhoogt de verwerkbaarheid, taaiheid en ductiliteit, vermindert interne spanningen, elimineert structurele heterogeniteiten.
- Normalisatie - corrigeert de structuur van oververhit en gegoten staal, elimineert het secundaire cementietnetwerk in hypereutectoïd staal.
- Schrikken - hiermee kunt u de hoogste hardheid en sterkte krijgen.
- Vakantie.
Differentiatie zoals bedoeld
Koolstofstaal is verdeeld in twee grote groepen:
- instrument;
- structureel (onderscheid gewone, hoogwaardige en automatische variëteiten).
Gewone staalsoorten zijn gemarkeerd met de letters "St" en een cijfer van 0 tot 6. Alle staalsoorten met een merknummer van 1 tot 4 worden kokend, semi-kalm en kalm geproduceerd. Nummers 5 en 6 kunnen alleen kalm of semi-kalm zijn. Bovendien zijn deze staalsoorten verdeeld in drie grote groepen: A, B, C.
- Groep A. Hoe hoger het nummer in de staalmarkering, hoe groter de sterkte.
- Groep B. Bij toenemende aantallen neemt het koolstofgehalte toe.
- Groep B. Mechanische eigenschappen komen overeen met groep A, de chemische samenstelling komt overeen met groep B van hetzelfde nummer.
De meest gebruikte soorten constructie zijn St1 en St2. Het zijn deze merken die betrokken zijn bij het creëren van reservoirs, pijpleidingen, kolommen. St3 en St 4 zijn relevant voor de constructie van constructies en er wordt ook wapening voor gewapend beton van gemaakt. GOST 380-2005 koolstofstaal is de basis voor plaat-, rond-, I-balk- en kanaalstaal.
Hoogwaardig staal wordt gekenmerkt door goedkoopheid en kwaliteit. Label ze als volgt: van 08 tot 85 met het voorvoegsel aan het einde van "PS" (semi-stil), "SP" (kalm), "KP" (kokend). De cijfers geven de koolstofconcentratie aan in honderdsten van een procent.
Gereedschapsstaal wordt gebruikt voor de vervaardiging van drie hoofdgroepen gereedschappen: snijden, meten, stempelen. De cijfers op het etiket geven het koolstofgehalte aan in tienden van een procent.
Chemische blootstelling
Koolstof en gelegeerd staal kunnen worden onderworpen aan speciale behandelingen.
Een daarvan is cementering - een proces dat de diffusieverzadiging van de oppervlaktelaag van staal met koolstof weergeeft wanneer het in een geschikt medium wordt verwarmd. Het uiteindelijke doel van de operatie is het verkrijgen van een hoge oppervlaktehardheid en slijtvastheid met een viskeuze kern. Cementatie kan ook optreden in een vaste carburateur, een mengsel van houtskool en kooldioxide.
Staalnitreren is een proces dat bestaat uit de diffusieverzadiging van de oppervlaktelaag van staal met stikstof. Deze procedure wordt uitgevoerd in een atmosfeer van ammoniak bij een temperatuur in het bereik van 500 - 700 graden Celsius. Nitreren wordt uitgevoerd om het oppervlak van het onderdeel te verkrijgen, dat bestand is tegen slijtage en corrosie en een grote hardheid heeft.
Borirovanie - de bovenste laag staal is verzadigd met boor. Dit wordt gedaan om de slijtvastheid, hittebestendigheid en hardheid te verhogen.
Om hittebestendige oppervlakken te verkrijgen, wordt ook aliasing gebruikt - de verzadiging van staal met aluminium.
Legeringen van koolstofstaal
Deze grote groep is verdeeld in constructie, gereedschap en staal met speciale kwaliteiten. De eerste worden gebruikt voor de productie van tandwielen, bussen, tapeinden en onderdelen die werken in extreem moeilijke stressvolle omstandigheden. Bovendien omvat deze groep veer-veer en kogellagerstaal.
Snij- en meetgereedschappen zijn gemaakt van gereedschapsstaal.
De speciale eigenschappen van het beschreven materiaal komen tot uiting in schaal en hittebestendigheid. Roestvrije kwaliteiten kunnen hier ook worden opgenomen.
conclusie
Zoals u duidelijk uit het voorgaande hebt begrepen, is koolstofstaal tegenwoordig een van de meest gewilde materialen (het doel ervan heeft een breed bereik). Het is een relatief goedkope basis voor het creëren van veel machines, mechanismen, onderdelen, structuren, gebouwen, structuren en in het algemeen veel van wat ons omringt. De wereldleiders in staalproductie worden nu China, Japan, Duitsland en de Verenigde Staten genoemd. Het zijn deze landen die de toon zetten in de metallurgie op de planeet.
