În timpul nostru, este pur și simplu imposibil să ne imaginăm activități umane fără a folosi produsele industriei metalurgice. Diverse metale și aliaje literalmente ne-au inundat viața. Oțelul carbon, care și-a găsit aplicarea activă în aproape toate industriile și domeniile, nu face excepție. economie națională. Proprietățile, scopul și compoziția sa vor fi discutate în acest articol.
definiție
Deci, în primul rând, indicăm că oțelul carbon este un aliaj de fier și carbon. Mai mult, conținutul ultimului element nu trebuie să depășească 2,14%. Separat, merită luat în considerare clasificarea. Un astfel de oțel poate fi împărțit la:
- structură;
- metoda de producție;
- gradul de deoxidare;
- de calitate;
- numire.
Toate acestea vor fi discutate mai jos.
Structura aliajului
Oțelul carbon se întâmplă:
- hipereutectoid (conținutul de carbon este mai mic de 0,8%);
- eutectoid (carbonul are o concentrație de 0,8%);
- hipereutectoid (carbon mai mult de 0,8%).
Această gradație vă permite să determinați proprietățile oțelului carbonic.
Metode de producție
Absolut orice oțel este inițial bazat pe fontă, care este prelucrat ulterior folosind o tehnologie specială. Oțelul carbon poate fi creat prin trei metode principale:
- topirea convertoarelor;
- topirea cu vatra deschisă;
- tratament electrotermic.
Producția de oțel în convertor se produce prin suflarea fierului topit cu oxigen sub presiune. Convertorul în sine este un cuptor în formă de pere căptușit din interior cu o cărămidă refractară specială. În funcție de ce zidărie (dinO SiO2 sau masa dolomită de CaO și MgO) se află în interiorul convertorului, această metodă este împărțită în Bessemer și Thomas.
Pregătirea oțelului într-un cuptor cu vatră deschisă se reduce la arderea carbonului din fontă cu oxigen, care nu este doar în aer, ci și în oxizi de fier, care intră în cuptor sub formă de fier vechi.
Metoda cu vatră deschisă, spre deosebire de metoda convertorului, implică controlul compoziției chimice a produsului finit la ieșire prin introducerea componentelor metalice în proporția necesară. Din păcate, în ciuda avantajelor sale, metoda de a produce oțel deschis nu mai este relevantă astăzi datorită întârzierii sale tehnologice și a prea multor emisii dăunătoare în mediu.
În cuptoarele electrotermice se produce oțel de cea mai bună calitate. Acest lucru este posibil datorită faptului că aproape niciun aer nu intră în cuptor din exterior. Datorită acestui fapt, monoxidul de fier dăunător nu este aproape deloc format, și anume, reduce proprietățile oțelului și îl poluează. În plus, temperatura din cuptor nu scade sub 1650 ° C, ceea ce, la rândul său, vă permite să eliminați impuritățile nedorite sub formă de fosfor și sulf.
Tariful pentru astfel de cuptoare poate fi diferit: fonta poate predomina în cantitate, dar uneori resturile de metal o constituie cea mai mare parte. De asemenea, este posibilă alierea oțelului cu materiale foarte refractare - tungsten și molibden. Poate că singurul dezavantaj semnificativ al acestei metode de producție de oțel este intensitatea energetică a acestuia, deoarece se pot produce până la 800 kW / h pe tonă de masă topită.
Componente chimice
Compoziția oțelului carbonic merită luată în considerare mai detaliat. Subliniem mai întâi carbonul. Acest element are un efect direct asupra rezistenței și durității oțelului: cu cât este mai mare, cu atât sunt mai mari caracteristicile de mai sus, în timp ce ductilitatea este redusă.
Manganul și siliconul nu sunt acele componente care au un efect semnificativ asupra proprietăților oțelului. În procesul de topire, acestea sunt introduse în scopul clivajului.
Sulful este considerat o impuritate extrem de nocivă. Din această cauză, oțelul devine fragil în timpul tratamentului său pre-încălzire sub presiune. Sulful reduce de asemenea rezistența, rezistența la uzură și coroziunea.
Fosforul duce la fragilitate rece - fragilitate la temperaturi scăzute.
Ferrita introduce o oțel microstructură moale și plastică. Antipodul său este cimentitul - carbură de fier care crește duritatea.
Tipuri de tratament termic
Oțelurile carbonice, a căror utilizare este posibilă aproape oriunde acolo unde o persoană își duce viața, sunt capabile să își schimbe semnificativ proprietățile mecanice. Pentru a face acest lucru, trebuie efectuat un tratament termic, al cărui sens este schimbarea structurii oțelului în timpul încălzirii, îmbătrânirii și răcirii ulterioare pe baza unui regim special.
Există astfel de tipuri de tratament termic:
- Recuperarea - reduce duritatea și macină boabele, crește capacitatea de lucru, duritatea și ductilitatea, reduce tensiunile interne, elimină eterogenitățile structurale.
- Normalizare - corectează structura din oțel supraîncălzit și turnat, elimină rețeaua de cimentită secundară din oțel hipereutectoid.
- Înmuierea - vă permite să obțineți cea mai mare duritate și rezistență.
- Vacanță.
Diferențierea conform destinației
Oțelul carbon este împărțit în două grupe mari:
- instrument;
- structural (distinge soiuri obișnuite, de înaltă calitate și automate).
Oțelurile obișnuite sunt marcate cu literele „St” și cu un număr de la 0 la 6. Toate oțelurile cu un număr de marcă de la 1 la 4 sunt produse fierbere, semi-calm și calm. Numerele 5 și 6 pot fi doar calme sau semi-calme. În plus, acești oțeluri sunt împărțiți în trei grupe mari: A, B, C.
- Grup A. Cu cât este mai mare numărul marcajului de oțel, cu atât rezistența este mai mare.
- Grupul B. Odată cu creșterea numărului, conținutul de carbon crește.
- Grupa B. Proprietățile mecanice corespund grupei A, compoziția chimică corespunde grupei B cu același număr.
Cele mai frecvente tipuri de construcții utilizate sunt St1 și St2. Aceste mărci sunt implicate în crearea rezervoarelor, conductelor, coloanelor. St3 și St 4 sunt relevante pentru construcția structurilor, iar din acestea se realizează armarea pentru beton armat. Oțelul carbon GOST 380-2005 constituie baza pentru oțeluri de tablă, rotunde, cu fascicul I și canal.
Oțelurile de înaltă calitate sunt caracterizate de ieftinitate și calitate. Etichetați-le astfel: de la 08 la 85 cu prefixul de la sfârșitul „PS” (semi-liniștit), „SP” (calm), „KP” (fierbere). Numerele indică concentrația de carbon în sute de procente.
Oțelurile scule sunt utilizate pentru fabricarea a trei grupuri principale de scule: tăiere, măsurare, ștampilare. Numerele de pe etichetă indică conținutul de carbon în zeci de procente.
Expunere chimică
Oțelurile din carbon și aliaj pot fi supuse unor tratamente speciale.
Una dintre ele este cimentarea - un proces care reprezintă saturația difuză a stratului de suprafață de oțel cu carbon atunci când este încălzit într-un mediu adecvat. Scopul final al operației este de a obține o duritate ridicată a suprafeței și rezistență la uzură cu un miez vâscos. Cimentarea poate apărea și într-un carburator solid, care este un amestec de cărbune și dioxid de carbon.
Nitridarea oțelului este un proces constând în saturația prin difuzie a stratului de suprafață al oțelului cu azot. Această procedură se realizează într-o atmosferă de amoniac la o temperatură cuprinsă între 500 și 700 de grade Celsius. Nitridarea este realizată pentru a obține suprafața piesei, care este rezistentă la uzură și coroziune și are o duritate mare.
Borirovanie - stratul superior de oțel este saturat cu bor. Acest lucru este realizat pentru a crește rezistența la uzură, rezistența la căldură și duritate.
De asemenea, pentru a obține suprafețe rezistente la căldură, se utilizează aliasing - saturația oțelului cu aluminiu.
Gradele de oțel carbon aliat
Acest grup mare este împărțit în structuri, scule și oțel cu calități speciale. Primele sunt utilizate pentru fabricarea angrenajelor, bucșelor, știfturilor și pieselor care funcționează în condiții de stres extrem de dificile. În plus, acest grup include oțeluri de primăvară și arcuri cu bile.
Instrumentele de tăiere și măsurare sunt realizate din oțeluri de scule.
Calitățile speciale ale materialului descris se manifestă prin scara și rezistența la căldură. Clasele inox pot fi incluse și aici.
concluzie
După cum ați înțeles deja din cele de mai sus, unul dintre cele mai căutate materiale astăzi este oțelul carbonic (scopul său are o gamă largă). Este o bază relativ ieftină pentru crearea multor mașini, mecanisme, piese, structuri, clădiri, structuri și, în general, o mare parte din ceea ce ne înconjoară. Liderii mondiali în producția de oțel sunt acum numiți China, Japonia, Germania, Statele Unite. Aceste țări au stabilit tonul metalurgiei de pe planetă.
