Oțel carbon (carbon): tipuri, producție și utilizare

Caracteristici principale

În funcție de scopul lor principal, oțelurile de carbon sunt împărțite în instrumentale și structurale, practic nu există elemente de aliere în compoziția lor. Din aliajele de oțel obișnuite se deosebesc de asemenea prin faptul că au compoziții mult mai puțin de bază: mangan, magneziu, siliciu. Conținutul principalului element - carbonul - variază în limite destul de largi. Compoziția oțelului cu conținut ridicat de carbon conține 0,6-2% C, carbon mediu - 0,3-0,6%, cu conținut scăzut de carbon - până la 0,25%.

Elementul principal definește proprietățile și structura. În structura internă a aliajelor cu mai puțin de 0,8% C (oțel preeutectoidal), predominant perlit și ferită și cu concentrație crescătoare a elementului principal, se formează cementită secundară.

Oțelurile prezentate, cu structură predominant ferită, sunt foarte plastic și au o rezistență redusă. Dacă structura este dominată de cementite, metalul este caracterizat de înaltă rezistență, cu toate acestea, și mare fragilitate. Deoarece conținutul de C crește la 0,8-1%, rezistența și duritatea cresc, dar viscozitatea și ductilitatea se deteriorează puternic.

Conținutul cantitativ de carbon afectează caracteristicile tehnologice, în special privind sudabilitatea, ușurința de tăiere și presiune.

• Din oțelurile cu conținut scăzut de carbon, sunt fabricate părți și structuri care nu sunt proiectate pentru sarcini semnificative.
• Caracteristicile oțelurilor cu conținut mediu de carbon le fac principalul material structural utilizat în fabricarea structurilor și pieselor pentru transport și inginerie generală.
• Aliajele cu conținut ridicat de carbon sunt optime pentru fabricarea pieselor, care trebuie să aibă o rezistență sporită la uzură, în producerea instrumentelor de măsurare și de ștanțare a impactului.

Metalul, ca și alte aliaje de oțel, din compoziție conține impurități:

• siliciu;
• fosfor;
• mangan;
• azot;
• sulf;
• hidrogen;
• oxigen.

Siliciul și manganul sunt impurități utile, care sunt introduse în compoziție în stadiul de topire pentru dezoxidare. Fosforul și sulful sunt impurități nocive, deteriorarea caracteristicilor de calitate ale aliajului.

Se crede că tipurile de aliere și de carbon sunt incompatibile, cu toate acestea, pentru a-și îmbunătăți caracteristicile tehnologice și fizico-mecanice, microlirea poate fi realizată prin adăugarea de aditivi diferiți:

• bor;
• titan;
• zirconiu;
• pământuri rare.

Cu ajutorul lor, nu va fi posibil să transformați metalul în oțel inoxidabil, dar va fi mult mai bine să îmbunătățiți proprietățile.

Clasificarea după gradul de deoxidare

Divizarea în tipuri este afectată, în special, de gradul de deoxidare. În funcție de acest parametru, aliajele noastre sunt împărțite în jumătate de calm, calm și fierbere.

O structură internă mai omogenă are oțeluri liniștite, a căror deoxidare se obține prin adăugarea la topitura metal din aluminiu, ferosiliciu și feromangan. Datorită faptului că aliajele din categoria noastră sunt complet dezoxidate în cuptor, în compoziția lor nu există oxid de fier. Aluminiul rezidual, care împiedică creșterea cerealelor, oferă o structură cu granulație fină. Acesta și absența practică absolută a gazelor dizolvate fac posibilă obținerea unui metal de înaltă calitate pentru producerea celor mai critice părți și structuri din acesta. Alături de plusurile de aliaje silențioase, există un minus mare - topirea destul de costisitoare.

Există aliaje de carbon mai ieftine, dar mai puțin calitative, ale căror topire utilizează minimum de aditivi speciali. În structura unui astfel de metal, datorită faptului că procesul de dezoxidare în cuptor nu sa terminat, Există gaze dizolvate care afectează în mod negativ caracteristicile. Azotul, de exemplu, are un efect negativ asupra sudabilității și provoacă formarea fisurilor în zona de sudură. Separarea fazelor dezvoltate în structura aliajelor conduce la faptul că metalul laminat din ele diferă în ceea ce privește eterogenitatea structurii și caracteristicile mecanice.

Oțelurile semi-stingate au o poziție intermediară în ceea ce privește proprietățile și gradele de dezoxidare. Înainte de turnarea în matrițe, ele sunt introduse în compoziția lor câteva deoxidanți, datorită cărora solidificarea metalului are loc aproape fără fierbere, dar emisia de gaze în ea continuă. Rezultatul este o turnare, în structura căreia există mai puține bule de gaz decât în ​​oțelurile fierbinți. Acești pori interne în timpul laminării ulterioare a metalului sunt sudate aproape complet.

Majoritatea oțelurilor cu conținut redus de carbon sunt folosite ca materiale structurale.

Producție și diviziune de calitate

Oțelul de oțel este obținut prin utilizarea unor tehnologii diferite. distinge:

• oțel carbon de înaltă calitate;
• aliaje de oțel de înaltă calitate;
• aliaje de oțel carbon de calitate obișnuită.

Aliajele de calitate obișnuită sunt produse în cuptoare cu vatră deschisă, iar din acestea se formează lingouri mari. Echipamentul de topire utilizat pentru producerea unor astfel de oțeluri include, în special, convertoare de oxigen. În comparație cu aliajele de oțel de înaltă calitate, metalul poate conține o mulțime de impurități nocive, ceea ce afectează caracteristicile și costul producției.

Formate și barele înghețate sunt laminate la cald sau rece. Laminarea la cald este utilizată pentru produse variate și formate, plăci metalice plate și groase, benzi metalice largi. Foița metalică se obține prin laminare la rece.

Pentru producția de oțel de înaltă calitate și de calitate superioară, se utilizează cuptoare și convertoare cu vată deschisă, precum și cuptoare de topire care funcționează pe bază de energie electrică.

La compoziție, și anume la prezența impurităților dăunătoare și nemetalice în structură, GOST face cerințe stricte. În oțelurile de înaltă calitate, trebuie să existe nu mai mult de 0,04% sulf și nu mai mult de 0,035% fosfor. Aliajele de oțel de înaltă calitate și de înaltă calitate, datorate cerințelor stricte pentru metoda de topire și caracteristici, au o puritate crescută a structurii.

Aplicarea și marcarea

Aliajele instrumentale, în care 0,65-1,32% C, sunt utilizate pentru fabricarea diferitelor scule. Pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale sculelor, se realizează întărirea materialului de fabricație.

Din aliajele structurale fac piese pentru echipamente diferite, elemente structurale de construcții și inginerie, elemente de fixare și altele. De la oțelul structural se face carbon sârmă, care este folosit în viața de zi cu zi, în fabricarea elementelor de fixare, în construcții, pentru fabricarea de arcuri. După efectuarea carburizării, aliajele structurale sunt utilizate cu succes în fabricarea pieselor supuse exploatării unei uzuri grave a suprafeței și care prezintă sarcini dinamice mari.

Marcarea se referă la compoziția chimică a aliajului și a categoriei sale. În desemnarea oțelului carbon de calitate obișnuită, există literele "st". GOST prevede șapte numere convenționale de grade (0-6), de asemenea indicate în desemnare. Gradul de dezoxidare este marcat cu literele "kp", "ps", "cn", marcate la sfârșitul marcajului. Gradurile de oțeluri de înaltă calitate și de înaltă calitate sunt indicate prin numere care indică conținutul aliajului C în sutimi de procente.

Faptul că aliajul instrumental poate fi înțeles prin litera "U" la începutul marcajului. Cifra care urmează acestei litere indică conținutul lui C în zeci de procente. Litera "A", dacă este prezentă în desemnarea oțelului de scule, indică o calitate îmbunătățită a aliajului.

Oțelurile cu un conținut crescut de carbon pot fi mai puțin predispuse la formarea de structuri cu plasticitate redusă. Sub influența solicitărilor structurale și de sudură, metalul de plasticitate scăzută se poate prăbuși. Acest lucru este facilitat de prezența în acesta și a cusăturii sale de sudare a hidrogenului de difuzie. Pentru a preveni apariția fisurilor reci, se utilizează metode pentru a elimina factorii care contribuie la apariția unor astfel de deficiențe.