V našej dobe je jednoducho nemožné predstaviť si ľudské činnosti bez použitia produktov hutníckeho priemyslu. Rôzne kovy a zliatiny doslova zaplavili naše životy. Uhlíková oceľ, ktorá našla aktívne uplatnenie takmer vo všetkých priemyselných odvetviach a oblastiach, nie je výnimkou. národné hospodárstvo. Jeho vlastnosti, účel a zloženie budú diskutované v tomto článku.
definícia
Najskôr teda uvádzame, že uhlíková oceľ je zliatina železa a uhlíka. Okrem toho obsah posledného prvku by nemal byť vyšší ako 2,14%. Samostatne stojí za zváženie klasifikácie. Takúto oceľ možno rozdeliť podľa:
- konštrukcie;
- spôsob výroby;
- stupeň deoxidácie;
- kvalita;
- vymenovanie.
To všetko bude diskutované nižšie.
Zliatinová štruktúra
Uhlíková oceľ sa stáva:
- hypereutektoid (obsah uhlíka je nižší ako 0,8%);
- eutektoid (uhlík má koncentráciu 0,8%);
- hypereutektoid (uhlík viac ako 0,8%).
Táto gradácia vám umožňuje určiť vlastnosti uhlíkovej ocele.
Výrobné metódy
Akákoľvek oceľ je spočiatku založená na liatine, ktorá je následne spracovaná pomocou špeciálnej technológie. Uhlíková oceľ sa dá vytvoriť tromi hlavnými metódami:
- tavenie konvertorov;
- tavenie v otvorenom ohni;
- elektrotermálne ošetrenie.
Výroba ocele v konvertore nastáva fúkaním roztaveného železa kyslíkom pod tlakom. Samotný konvertor je pec tvaru hrušky, ktorá je z vnútornej strany obložená špeciálnou žiaruvzdornou tehlou. Podľa toho, ktoré murivo (dinas SiO2 alebo dolomitová hmota CaO a MgO) je vo vnútri konvertora, táto metóda je rozdelená na Bessemer a Thomas.
Príprava ocele v peci s otvoreným ohniskom sa redukuje na spaľovanie uhlíka z liatiny kyslíkom, ktorý je nielen vo vzduchu, ale tiež v oxidoch železa, ktoré vstupujú do pece vo forme kovového šrotu a železnej rudy.
Metóda s otvoreným ohniskom, na rozdiel od metódy konvertora, zahŕňa kontrolu chemického zloženia hotového produktu na výstupe zavedením kovových komponentov v požadovanom pomere. Bohužiaľ, napriek svojim výhodám, metóda výroby s otvoreným ohňom už dnes nie je relevantná kvôli technologickej zaostalosti a príliš veľkému množstvu škodlivých emisií do životného prostredia.
V elektrotermálnych peciach sa vyrába oceľ najvyššej kvality. Je to možné vďaka skutočnosti, že do pece neprichádza z vonkajšej strany takmer žiadny vzduch. Z tohto dôvodu sa takmer nevytvára škodlivý škodlivý oxid uhoľnatý, konkrétne znižuje vlastnosti ocele a znečisťuje ju. Okrem toho teplota v peci neklesne pod 1650 ° C, čo vám následne umožňuje odstrániť nežiaduce nečistoty vo forme fosforu a síry.
Poplatok za takéto pece sa môže líšiť: v množstve prevláda liatina, ale niekedy z toho väčšinu tvorí kovový šrot. Je tiež možné legovať oceľ s veľmi žiaruvzdornými materiálmi - volfrám a molybdén. Jedinou významnou nevýhodou tohto spôsobu výroby ocele je jeho energetická náročnosť, pretože na tonu tavenej hmoty možno vyrobiť až 800 kW / h.
Chemické zložky
Zloženie uhlíkovej ocele stojí za zváženie podrobnejšie. Najskôr upozorňujeme na uhlík. Je to tento prvok, ktorý má priamy vplyv na pevnosť a tvrdosť ocele: čím viac je, tým vyššie sú uvedené vlastnosti, zatiaľ čo je znížená ťažnosť.
Mangán a kremík nie sú tie komponenty, ktoré majú významný vplyv na vlastnosti ocele. V procese tavenia sa zavádzajú za účelom štiepenia.
Síra sa považuje za mimoriadne škodlivú nečistotu. Z tohto dôvodu sa oceľ počas svojho predohrievacieho tlakového spracovania stáva krehkou. Síra tiež znižuje pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu a koróziu.
Fosfor vedie k nízkym teplotám krehkosť - krehkosť.
Ferit zavádza do ocele mäkkú a plastickú mikroštruktúru. Jeho antipód je cementit - karbid železa, ktorý zvyšuje tvrdosť.
Druhy tepelného spracovania
Uhlíkové ocele, ktorých použitie je možné takmer všade, kde človek vykonáva svoj život, sú schopné výrazne zmeniť svoje mechanické vlastnosti. Na tento účel by sa malo vykonať tepelné spracovanie, ktorého zmyslom je zmeniť štruktúru ocele počas zahrievania, starnutia a následného chladenia na základe osobitného režimu.
Existujú také typy tepelného spracovania:
- Žíhanie - znižuje tvrdosť a drví zrná, zvyšuje spracovateľnosť, húževnatosť a ťažnosť, znižuje vnútorné namáhanie, odstraňuje štrukturálne heterogenity.
- Normalizácia - upravuje štruktúru prehriatej a liatej ocele, odstraňuje sekundárnu cementovú sieť z hypereutektoidnej ocele.
- Kalenie - umožňuje získať najvyššiu tvrdosť a silu.
- Prázdniny.
Diferenciácia podľa zámeru
Uhlíková oceľ sa delí na dve veľké skupiny:
- nástrojom;
- štrukturálne (odlíšiť obyčajné, kvalitné a automatické odrody).
Obyčajné ocele sú označené písmenami „St“ a číslom od 0 do 6. Všetky ocele s číslom značky od 1 do 4 sa vyrábajú vriace, polo pokojné a pokojné. Čísla 5 a 6 môžu byť iba pokojné alebo polo-pokojné. Tieto ocele sa ďalej delia na tri veľké skupiny: A, B, C.
- Skupina A. Čím vyššie číslo v oceľovom označení, tým väčšia je pevnosť.
- Skupina B. S rastúcim počtom sa zvyšuje obsah uhlíka.
- Skupina B. Mechanické vlastnosti zodpovedajú skupine A, chemické zloženie zodpovedá skupine B rovnakého čísla.
Najbežnejšie používané konštrukcie sú St1 a St2. Práve tieto značky sa podieľajú na tvorbe nádrží, potrubí, stĺpov. St3 a St 4 sú relevantné pre výstavbu stavieb a tiež sa z nich vyrába výstuž pre železobetón. Uhlíková oceľ GOST 380-2005 je základom pre oceľové plechy, guľaté, I-lúčové a kanálové ocele.
Kvalitné ocele sa vyznačujú lacnosťou a kvalitou. Označte ich nasledovne: od 08 do 85 s predponou na konci „PS“ (poloklid), „SP“ (pokojná), „KP“ (vriaca). Čísla označujú koncentráciu uhlíka v stotinách percenta.
Nástrojové ocele sa používajú na výrobu troch hlavných skupín nástrojov: rezanie, meranie, lisovanie. Čísla na štítku označujú obsah uhlíka v desatinách percenta.
Chemická expozícia
Uhlíkové a legované ocele môžu byť predmetom špeciálneho spracovania.
Jednou z nich je cementácia - proces, ktorý predstavuje difúznu saturáciu povrchovej vrstvy ocele uhlíkom, keď sa zahrieva vo vhodnom médiu. Konečným cieľom operácie je dosiahnuť vysokú tvrdosť povrchu a odolnosť proti opotrebeniu pomocou viskózneho jadra. Cementácia sa môže vyskytnúť aj v pevnom karburátore, ktorý je zmesou uhlia a oxidu uhličitého.
Nitridácia ocele je proces pozostávajúci z difúznej saturácie povrchovej vrstvy ocele dusíkom. Tento postup sa uskutočňuje v atmosfére amoniaku pri teplote v rozmedzí 500 až 700 ° C. Nitridácia sa vykonáva na získanie povrchu dielu, ktorý je odolný proti opotrebeniu a korózii a má veľkú tvrdosť.
- horná vrstva ocele je nasýtená bórom. Toto sa vykonáva na zvýšenie odolnosti proti opotrebeniu, odolnosti voči teplu a tvrdosti.
Na získanie povrchov odolných voči teplu sa používa aj aliasing - saturácia ocele hliníkom.
Zliatiny uhlíkovej ocele
Táto veľká skupina je rozdelená na konštrukčné, nástrojové a oceľové so špeciálnymi vlastnosťami. Prvý typ sa používa na výrobu ozubených kolies, puzdier, kolíkov a častí, ktoré fungujú v mimoriadne náročných stresových podmienkach. Okrem toho táto skupina zahŕňa ocele s pružinovou pružinou a guľôčkové ocele.
Rezacie a meracie nástroje sú vyrobené z nástrojových ocelí.
Zvláštnosti opísaného materiálu sa prejavujú jeho mierkou a tepelnou odolnosťou. Zahrnuté môžu byť aj nerezové triedy.
záver
Ako ste už z vyššie uvedeného jasne pochopili, jedným z najvyhľadávanejších materiálov v súčasnosti je uhlíková oceľ (jej účel má široký rozsah). Je to relatívne lacný základ na vytvorenie mnohých strojov, mechanizmov, častí, štruktúr, budov, štruktúr a vo všeobecnosti veľa z toho, čo nás obklopuje. Svetoví lídri vo výrobe ocele sa dnes nazývajú Čína, Japonsko, Nemecko, Spojené štáty americké. Práve tieto krajiny určili metalurgiu na planéte.
