Under vår tid är det helt enkelt omöjligt att föreställa sig mänskliga aktiviteter utan att använda produkter från metallurgisk industri. Olika metaller och legeringar översvämmade bokstavligen våra liv. Kolstål, som har hittat sin aktiva tillämpning i nästan alla industrier och fält, är inget undantag. nationell ekonomi. Dess egenskaper, syfte och sammansättning kommer att diskuteras i denna artikel.
definition
Så för det första indikerar vi att kolstål är en legering av järn och kol. Dessutom bör innehållet i det sista elementet vara högst 2,14%. Separat är det värt att överväga klassificeringen. Sådant stål kan delas med:
- struktur;
- produktionsmetod;
- grad av deoxidation;
- kvalitet;
- utnämning.
Allt detta kommer att diskuteras nedan.
Legeringsstruktur
Kolstål händer:
- hypereutektoid (kolhalten är mindre än 0,8%);
- eutektoid (kol har en koncentration av 0,8%);
- hypereutektoid (kol mer än 0,8%).
Denna gradering gör att du kan bestämma egenskaperna för kolstål.
Produktionsmetoder
Absolut allt stål är ursprungligen baserat på gjutjärn, som sedan bearbetas med en speciell teknik. Kolstål kan skapas med tre huvudmetoder:
- omvandlingssmältning;
- smältning av öppen eld;
- elektrotermisk behandling.
Produktionen av stål i omvandlaren sker genom att smält järn blåses med syre under tryck. Konverteraren själv är en päronformad ugn fodrad från insidan med en speciell eldfast tegel. Beroende på vilket murverk (dinas SiO2 eller dolomitmassan för CaO och MgO) är inuti omvandlaren, denna metod delas upp i Bessemer och Thomas.
Beredningen av stål i en öppen eldugn reduceras till brinnande kol från gjutjärn med syre, som inte bara finns i luften, utan också i järnoxider, som kommer in i ugnen i form av skrot och järnmalm.
Till skillnad från omvandlingsmetoden involverar öppen spismetoden den kemiska sammansättningen av den färdiga produkten vid utloppet genom att införa metallkomponenter i den erforderliga andelen. Trots dess fördelar är den öppna härdmetoden för tillverkning av stål inte längre relevant idag på grund av dess tekniska bakåtläge och för många skadliga utsläpp i miljön.
I elektrotermiska ugnar produceras stål av högsta kvalitet. Detta är möjligt på grund av det faktum att nästan ingen luft kommer in i ugnen från utsidan. På grund av detta bildas skadlig järnmonoxid nästan inte, det reducerar stålens egenskaper och förorenar den. Dessutom sjunker temperaturen i ugnen inte under 1650 ° C, vilket i sin tur tillåter dig att ta bort oönskade föroreningar i form av fosfor och svavel.
Avgiften för sådana ugnar kan vara annorlunda: gjutjärn kan dominerar i mängder, men ibland utgör metallskrot det mesta. Det är också möjligt att legera stål med mycket eldfasta material - volfram och molybden. Den kanske enda stora nackdelen med denna metod för stålproduktion är dess energiintensitet, eftersom upp till 800 kW / h kan produceras per ton smält massa.
Kemiska komponenter
Sammansättningen av kolstål är värt att överväga mer detaljerat. Vi påpekar kol först. Det är detta element som har en direkt effekt på stålets hållfasthet och hårdhet: ju mer det är, desto högre ovanstående egenskaper, medan duktiliteten reduceras.
Mangan och kisel är inte de komponenter som har en betydande effekt på stålens egenskaper. I smältprocessen introduceras de för klyvning.
Svavel anses vara en extremt skadlig orenhet. På grund av det blir stål sprött under sin förvärmningstryckbehandling. Svavel minskar också hållfasthet, slitstyrka och korrosion.
Fosfor leder till kall sprödhet - sprödhet vid låga temperaturer.
Ferrit introducerar en mjuk och plastisk mikrostruktur i stålet. Dess antipod är cementit - järnkarbid som ökar hårdheten.
Typer av värmebehandling
Kolstål, vars användning är möjlig nästan överallt där en person utför sitt liv, kan ändra sina mekaniska egenskaper betydligt. För att göra detta bör värmebehandling utföras, vars betydelse är att ändra stålets struktur under uppvärmning, åldring och efterföljande kylning på basis av ett speciellt system.
Det finns sådana typer av värmebehandling:
- Glödgning - minskar hårdheten och slipar korn, ökar bearbetbarheten, segheten och duktiliteten, minskar inre påfrestningar, eliminerar strukturella heterogeniteter.
- Normalisering - korrigerar strukturen hos överhettat och gjutet stål, eliminerar det sekundära cementitnätet i hypereutektoid stål.
- Släckning - gör att du får högsta hårdhet och styrka.
- Vacation.
Differentiering enligt avsikten
Kolstål är uppdelat i två stora grupper:
- verktyget;
- strukturella (särskilja vanliga, högkvalitativa och automatiska sorter).
Vanliga stål är märkta med bokstäverna "St" och ett nummer från 0 till 6. Alla stål med ett märkesnummer från 1 till 4 är framställda kokande, semi-lugn och lugn. Siffrorna 5 och 6 kan bara vara lugna eller halv lugna. Dessutom är dessa stål uppdelade i tre stora grupper: A, B, C.
- Grupp A. Ju högre antal i stålmarkeringen, desto större styrka.
- Grupp B. Med ökande antal ökar kolhalten.
- Grupp B. Mekaniska egenskaper motsvarar grupp A, den kemiska sammansättningen motsvarar grupp B med samma antal.
De vanligaste konstruktionstyperna som används är St1 och St2. Det är dessa varumärken som är involverade i skapandet av reservoarer, rörledningar, kolumner. St3 och St 4 är relevanta för konstruktion av strukturer, och även armering av armerad betong görs av dem. GOST 380-2005 kolstål är basen för plåt, rund, I-balk och kanalstål.
Stål av hög kvalitet kännetecknas av billighet och kvalitet. Märk dem på följande sätt: från 08 till 85 med prefixet i slutet av "PS" (halvtyst), "SP" (lugnt), "KP" (kokande). Siffrorna indikerar kolkoncentrationen i hundratals procent.
Verktygsstål används för tillverkning av tre huvudgrupper av verktyg: skärning, mätning, stansning. Siffrorna i etiketten indikerar kolinnehållet i tiondelar av en procent.
Kemisk exponering
Kol- och legeringsstål kan underkastas särskilda behandlingar.
En av dem är cementering - en process som representerar diffusionsmättnaden av ytskiktet av stål med kol vid uppvärmning i ett lämpligt medium. Det slutliga målet med operationen är att uppnå hög ythårdhet och slitstyrka med en viskös kärna. Cementering kan också ske i en fast förgasare, som är en blandning av kol och koldioxid.
Stålnitrering är en process som består i diffusionsmättnad av ytlagret av stål med kväve. Denna procedur utförs i en atmosfär av ammoniak vid en temperatur i intervallet 500-700 grader Celsius. Nitriding utförs för att få delens yta, som är motståndskraftig mot slitage och korrosion och har stor hårdhet.
Borirovanie - det övre skiktet av stål är mättat med bor. Detta görs för att öka slitstyrkan, värmebeständighet och hårdhet.
För att få värmebeständiga ytor används aliasing - mättnad av stål med aluminium.
Legeringar av kolstål
Denna stora grupp är indelad i konstruktion, verktyg och stål med speciella egenskaper. De första används för tillverkning av växlar, bussningar, tappar och delar som arbetar under extremt svåra stressiga förhållanden. Dessutom inkluderar denna grupp vår-vår och kullager stål.
Skär- och mätverktyg är tillverkade av verktygsstål.
De speciella egenskaperna hos det beskrivna materialet manifesteras i dess skala och värmebeständighet. Rostfritt betyg kan också inkluderas här.
slutsats
Som ni redan har klart förstått från det föregående är ett av de mest eftertraktade materialen idag kolstål (dess syfte har ett brett sortiment). Det är en relativt billig grund för skapandet av många maskiner, mekanismer, delar, strukturer, byggnader, strukturer och i allmänhet mycket av det som omger oss. Världens ledare inom stålproduktion kallas nu Kina, Japan, Tyskland, USA. Det är dessa länder som sätter tonen i metallurgin på planeten.
