Pag-uuri ng mga carbon steel: mga marka, mga marka, mga katangian, mga aplikasyon. Carbon steels: mga tampok, pag-uuri, pagproseso at saklaw ng aplikasyon Mga uri ng carbon steels

Ang carbon steel ay nailalarawan sa pamamagitan ng nilalaman ng carbon hanggang sa 2.14% nang walang pagkakaroon ng mga elemento ng alloying, isang maliit na halaga ng mga impurities sa komposisyon, at isang maliit na nilalaman ng magnesium, silikon at mangganeso. Ito naman ay nakakaapekto sa mga katangian at tampok ng aplikasyon. Ito ang pangunahing produkto ng industriya ng metalurhiko.

Tambalan

Depende sa dami ng carbon, ang carbon at haluang metal na bakal ay nahahati. Ang pagkakaroon ng carbon ay nagbibigay sa materyal na lakas at katigasan, at binabawasan din ang lagkit at kalagkit. Ang nilalaman nito sa haluang metal ay hanggang sa 2.14%, at ang pinakamababang halaga ng mga impurities dahil sa proseso ng pagmamanupaktura ay nagpapahintulot sa bulk na binubuo ng bakal hanggang sa 99.5%.

Ang mataas na lakas at tigas ay ang katangian ng carbon steel.

Ang mga impurities na patuloy na kasama sa istraktura ng carbon steel ay walang mahusay na nilalaman. Ang mangganeso at silikon ay hindi hihigit sa 1%, at ang asupre at posporus ay nasa loob ng 0.1%. Ang isang pagtaas sa dami ng mga impurities ay katangian ng isa pang uri ng bakal, na tinatawag na alloyed.

Ang kakulangan ng teknikal na kakayahang ganap na alisin ang mga dumi mula sa natapos na haluang metal ay nagpapahintulot sa mga sumusunod na elemento na maisama sa carbon steel:

  • hydrogen;
  • nitrogen;
  • oxygen;
  • silikon;
  • mangganeso;
  • posporus;
  • asupre

Ang pagkakaroon ng mga sangkap na ito ay tinutukoy ng paraan ng pagtunaw ng bakal: converter, open-hearth o iba pa. At ang carbon ay idinagdag sa layunin. Kung ang dami ng mga impurities ay mahirap i-regulate, kung gayon ang pagsasaayos ng antas ng carbon sa komposisyon ng hinaharap na haluang metal ay nakakaapekto sa mga katangian ng tapos na produkto. Kapag ang materyal ay napuno ng carbon hanggang sa 2.4%, ang bakal ay inuri bilang carbon.

Katangian

Ang mga katangian at istraktura ng metal ay binago gamit ang paggamot sa init, kung saan ang nais na katigasan ng ibabaw o iba pang mga kinakailangan para sa aplikasyon ay nakakamit. istraktura ng bakal. Gayunpaman, hindi lahat ng mga katangian ng istruktura ay maaaring iakma gamit ang mga thermal na pamamaraan. Ang mga katangiang hindi sensitibo sa istruktura ay kinabibilangan ng katigasan, na ipinahayag ng elastic modulus o shear modulus. Isinasaalang-alang ito kapag nagdidisenyo ng mga kritikal na bahagi at mekanismo sa iba't ibang larangan ng mechanical engineering.

Sa mga kaso kung saan ang pagkalkula ng lakas ng isang pagpupulong ay nangangailangan ng paggamit ng mga maliliit na bahagi na makatiis sa kinakailangang pagkarga, ginagamit ang paggamot sa init. Ang epektong ito sa "raw" na bakal ay ginagawang posible upang madagdagan ang katigasan ng materyal sa pamamagitan ng 2-3 beses. Ang metal na sumasailalim sa prosesong ito ay napapailalim sa mga kinakailangan tungkol sa dami ng carbon at iba pang mga impurities. Ang bakal na ito ay tinatawag na mataas na kalidad.

Pag-uuri ng mga carbon steel

Ayon sa direksyon ng aplikasyon ng mga produkto, ang carbon steel ay nahahati sa tool at structural.

Ang huli sa kanila ay ginagamit para sa pagtatayo ng iba't ibang mga gusali at mga bahagi ng frame. Ang mga tool ay ginagamit upang gumawa ng mga matibay na tool para sa pagsasagawa ng anumang trabaho, kabilang ang pagputol ng metal. Aplikasyon mga produktong metal sa ekonomiya, kinakailangang paghiwalayin ang bakal sa iba't ibang kategorya na may mga partikular na katangian: lumalaban sa init, cryogenic at lumalaban sa kaagnasan.

Ayon sa paraan ng paggawa, ang mga carbon steel ay nahahati sa:

  • de-kuryenteng bakal;
  • bukas na apuyan;
  • converter ng oxygen.

Ang mga pagkakaiba sa istraktura ng haluang metal ay dahil sa pagkakaroon ng iba't ibang mga impurities na katangian ng isang partikular na paraan ng smelting.

Ang kaugnayan ng bakal sa mga chemically active na kapaligiran ay naging posible na hatiin ang mga produkto sa:

  • kumukulo;
  • semi-kalmado;
  • mahinahon.
  1. hypereutectoid, kung saan ang halaga ng carbon ay lumampas sa 0.8%;
  2. eutectoid, na may nilalaman na 0.8%;
  3. hypoeutectoid - mas mababa sa 0.8%.

Ito ay ang istraktura na katangiang katangian, kapag tinutukoy ang estado ng metal. Sa hypoeutectoid steels, ang istraktura ay binubuo ng pearlite at ferrite. Ang mga eutectoid ay may purong pearlite, habang ang mga hypereutectoid ay nailalarawan sa pamamagitan ng pearlite na may mga admixture ng pangalawang cementite.

Sa pamamagitan ng pagtaas ng dami ng carbon, pinapataas ng bakal ang lakas at binabawasan ang ductility. Malaki rin ang impluwensya ng lagkit at brittleness ng materyal. Habang tumataas ang porsyento ng carbon, bumababa ang lakas ng epekto at tumataas ang hina ng materyal. Ito ay hindi nagkataon na kapag ang nilalaman ay higit sa 2.4%, ang mga metal na haluang metal ay naiuri na bilang cast iron.

Ayon sa dami ng carbon sa haluang metal, ang bakal ay:

  1. mababang carbon (hanggang sa 0.29%);
  2. medium carbon (mula 0.3 hanggang 0.6%);
  3. mataas na carbon (higit sa 0.6%).

Pagmamarka

Kapag nagtatalaga ng mga carbon steel ng ordinaryong kalidad, ang mga titik St ay ginagamit, na sinamahan ng mga numero na nagpapakilala sa nilalaman ng carbon. Ang isang digit ay nagpapakita ng dami na pinarami ng 10, at dalawang digit sa 100. Kapag ginagarantiyahan ang mekanikal na komposisyon ng haluang metal, ang B ay idinagdag bago ang pagtatalaga, at pagsunod sa mga sangkap ng kemikal - B.

Sa dulo ng pagmamarka, dalawang titik ang nagpapahiwatig ng antas ng deoxidation: ps - semi-tahimik, kp - kumukulo na estado ng mga haluang metal. Para sa mga kalmado na metal ang tagapagpahiwatig na ito ay hindi ipinahiwatig. Ang isang tumaas na halaga ng mangganeso sa istraktura ng produkto ay itinalaga ng titik G.

Kapag nagtatalaga ng mga de-kalidad na carbon steel na ginagamit sa paggawa ng mga tool, ginagamit ang letrang U, sa tabi nito ay nakasulat ang isang numero na nagpapatunay sa porsyento ng carbon sa isang 10-fold na halaga, hindi alintana kung ito ay dalawang-digit o single- digit. Upang i-highlight ang mas mataas na kalidad na mga haluang metal, ang titik A ay idinagdag sa pagtatalaga ng mga tool steel.

Mga halimbawa ng pagtatalaga ng mga carbon steel: U8, U12A, St4kp, VSt3, St2G, BSt5ps.

Produksyon

Ang industriya ng metalurhiko ay gumagawa ng mga haluang metal. Ang pagtitiyak ng proseso para sa paggawa ng carbon steel ay ang pagpoproseso ng mga cast iron billet na may pagbabawas ng suspendidong bagay tulad ng sulfur at phosphorus, pati na rin ang carbon, sa kinakailangang konsentrasyon. Ang mga pagkakaiba sa pamamaraan ng oksihenasyon kung saan tinatanggal ang carbon ay ginagawang posible na ihiwalay iba't ibang uri mga swimming trunks

Paraan ng oxygen converter

Ang batayan ng pamamaraan ay ang pamamaraang Bessemer, na nagsasangkot ng pamumulaklak ng hangin sa pamamagitan ng likidong cast iron. Sa prosesong ito, ang carbon ay na-oxidized at inalis mula sa haluang metal, pagkatapos nito ang mga bakal na ingot ay unti-unting nagiging bakal. Ang pagiging produktibo ng pamamaraan na ito ay mataas, ngunit ang asupre at posporus ay nanatili sa metal. Bilang karagdagan, ang carbon steel ay puspos ng mga gas, kabilang ang nitrogen. Pinapabuti nito ang lakas ngunit binabawasan ang ductility, na ginagawang mas madaling kapitan ng pagtanda ang bakal at mataas sa mga di-metal na elemento.

Isinasaalang-alang mababang kalidad bakal na ginawa ng pamamaraang Bessemer, hindi na ito ginamit. Ito ay pinalitan ng paraan ng oxygen-converter, ang pagkakaiba nito ay ang paggamit ng purong oxygen, sa halip na hangin, kapag naglilinis ng likidong cast iron. Gamit ang tiyak teknikal na mga pagtutukoy, kapag naglilinis, makabuluhang nabawasan ang dami ng nitrogen at iba pang nakakapinsalang impurities. Bilang resulta, ang carbon steel na ginawa ng paraan ng oxygen-converter ay malapit sa kalidad sa mga haluang metal na natunaw sa mga open-hearth furnace.

Ang mga teknikal at pang-ekonomiyang tagapagpahiwatig ng paraan ng converter ay nagpapatunay sa pagiging posible ng naturang smelting at ginagawang posible na palitan ang mga hindi napapanahong paraan ng paggawa ng bakal.

Buksan ang paraan ng apuyan

Ang isang tampok ng paraan para sa paggawa ng carbon steel ay ang pagsunog ng carbon mula sa cast iron alloys hindi lamang sa tulong ng hangin, kundi pati na rin sa pagdaragdag ng mga iron ores at kalawang na mga produktong metal. Karaniwang nagaganap ang prosesong ito sa loob ng mga hurno, kung saan ibinibigay ang pinainit na hangin at nasusunog na gas.

Ang laki ng naturang mga natutunaw na paliguan ay napakalaki; Ang temperatura sa naturang mga lalagyan ay pinananatili sa 1700 ºC, at ang carbon burning ay nangyayari sa ilang yugto. Una, dahil sa labis na oxygen sa mga nasusunog na gas, at kapag ang slag ay nabuo sa itaas ng tinunaw na metal, sa pamamagitan ng mga iron oxide. Kapag nakikipag-ugnayan sila, ang mga slags ng phosphates at silicates ay nabuo, na kasunod na inalis at ang bakal ay nakakakuha ng mga kinakailangang katangian ng kalidad.

Ang pagtunaw ng bakal sa mga open hearth furnaces ay tumatagal ng humigit-kumulang 7 oras. Pinapayagan ka nitong ayusin ang nais na komposisyon ng haluang metal kapag nagdaragdag ng iba't ibang mga ores o scrap. Ang carbon steel ay matagal nang ginawa gamit ang pamamaraang ito. Ang ganitong mga kalan, sa ating panahon, ay matatagpuan sa mga bansa ng dating Unyong Sobyet, at gayundin sa India.

Paraan ng electrothermal

Posibleng gumawa ng mataas na kalidad na bakal na may pinakamababang nilalaman ng mga nakakapinsalang dumi sa pamamagitan ng pagtunaw sa mga vacuum electric arc furnace o induction furnaces. Salamat sa mga pinahusay na katangian ng electric steel, posible na makagawa ng heat-resistant at tool alloys. Ang proseso ng pag-convert ng mga hilaw na materyales sa carbon steel ay nangyayari sa isang vacuum, dahil kung saan ang kalidad ng mga resultang workpiece ay magiging mas mataas kaysa sa naunang tinalakay na mga pamamaraan.

Ang halaga ng naturang pagproseso ng metal ay mas mahal, samakatuwid ang pamamaraang ito ginagamit kapag may teknolohikal na pangangailangan para sa isang kalidad na produkto. Upang mabawasan ang gastos ng proseso ng teknolohikal, ginagamit ang isang espesyal na sandok, na pinainit sa loob ng isang lalagyan ng vacuum.

Aplikasyon

Ang carbon steel, dahil sa mga katangian nito, ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa iba't ibang sektor ng pambansang ekonomiya, lalo na sa mechanical engineering. Ang paggamit ng kakayahan ng metal na lumaban sa mga karga at may mataas na limitasyon sa pagkapagod sa mga kalkulasyon ng disenyo ay ginagawang posible na gumawa mula sa carbon steel ng mga kritikal na bahagi ng makina gaya ng: flywheels, gear drive, connecting rod housings, crankshafts, pistons ng plunger pump, at teknolohikal na kagamitan para sa woodworking at magaan na industriya.

Ang mga high-carbon steel na may mas mataas na halaga ng manganese ay ginagamit para sa paggawa ng mga bahagi tulad ng mga bukal, mga bukal ng dahon, mga torsion bar at mga katulad na bahagi na nangangailangan ng pagkalastiko ng haluang metal. Ang mga haluang metal ng tool na pinahusay na kalidad ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga tool na ginagamit sa pagproseso ng mga metal: mga cutter, drills, countersinks.

Carbon steel - isang haluang metal na bakal at carbon - sumasakop sa halos 80% ng kabuuang dami ng mga produktong metal. Ang materyal ay may kasiya-siyang mekanikal na katangian at medyo mababa ang gastos sa produksyon. Densidad ng bakal (mula 7.7 hanggang 7.9) * 103 kg/m3.

Ang haluang metal ay madaling maproseso sa pamamagitan ng presyon at pagputol. Dapat tandaan na ang materyal ay higit na mataas sa haluang metal sa mga katangiang ito. Kasabay nito, ang carbon steel ay hindi gaanong technologically advanced dahil sa mataas na kritikal na hardening rate, ang haluang metal ay pinalamig sa tubig. Ito naman, ay humahantong sa makabuluhang warping at pagpapapangit ng mga produkto. Upang magkaroon ng parehong lakas bilang isang haluang metal na haluang metal, dapat itong i-temper sa mas mababang temperatura. Sa pagsasaalang-alang na ito, higit pa ang nananatili, na binabawasan ang lakas ng istruktura ng materyal.

Ang carbon steel ay may dalawang uri: mataas na kalidad at ordinaryong kalidad.

Ang pangalawang uri ay kinakatawan ng mga pinagsamang produkto: mga channel, tubo, anggulo, sheet, beam, rod at iba pa. Sa carbon steel ng ordinaryong kalidad, ang nilalaman ng mga non-metallic inclusions at nakakapinsalang impurities ay katanggap-tanggap. Ang isang tiyak na antas ng saturation ng gas ng materyal ay pinapayagan din.

Alinsunod sa kumplikado ng mga katangian at layunin, ang mga haluang metal ng carbon ay nahahati sa mga pangkat A, B at C.

Ang unang pangkat (A) ay ginagamit sa paggawa ng mga bahagi nang hindi gumagamit ng mainit na pagtatrabaho. Kaya, ang materyal ay nagpapanatili ng mga mekanikal na katangian nito.

Ang mga bakal mula sa pangkat B ay ginagamit sa paggawa ng mga bahagi gamit ang mainit na pagproseso (halimbawa, rolling, forging, welding). Sa kasong ito, ang mga mekanikal na katangian at ang orihinal na istraktura ay nagbabago. Ang impormasyon sa komposisyon ng kemikal ay mahalaga para sa mga bahaging ito. Depende sa impormasyon, matutukoy ang hot processing mode.

Ang mga bakal mula sa pangkat B ay ginagamit para sa paggawa ng mga welded na istruktura at mga kritikal na bahagi.

Dapat pansinin na ang paraan ng pagproseso materyal na metal nakakaapekto sa thermal conductivity ng bakal. Kaya, ang anumang epekto sa produkto sa pamamagitan ng presyon ay nagdaragdag ng kakayahang magsagawa ng init sa hindi gaanong init na bahagi nito mula sa mas mainit na lugar.

Ang mga carbon steel ng tatlong pangkat sa itaas ng ordinaryong kalidad ay inilaan para sa paggawa ng iba't ibang mga istruktura ng metal, mga aparatong hindi gaanong na-load at mga bahagi ng makina. Ang ganitong uri ng materyal ay naaangkop sa mga kaso kung saan ang pagganap ng mga produkto ay natiyak dahil sa tigas. Ang mga carbon steel ng ordinaryong kalidad ay malawakang ginagamit sa industriya ng konstruksiyon sa pagtatayo ng mga reinforced concrete structures. Ang ilang mga haluang metal ng mga pangkat B at B ay mahusay na ginawang malamig at hinangin. Samakatuwid, ang mga bakal na ito ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga frame, welded trusses, pagbuo ng mga istrukturang metal, pati na rin ang mga elemento ng pangkabit, ang ilan sa mga ito ay kasunod na semento.

Ang mga bakal ay nahahati din sa mga high-, medium- at low-carbon steels.

Ang huli ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kalagkitan at mababang lakas ng malamig. Kadalasan, ang mga ito ay ginawa sa anyo ng isang manipis na sheet. Ang carbon at silikon ay nakapaloob sa maliliit na dami, bilang isang resulta kung saan ang mga haluang metal na ito ay malambot.

Ang mga medium na carbon steel (mga numero 4 at 3) ay nakikilala sa pamamagitan ng mahusay na lakas. Ang mga haluang metal na ito ay ginagamit sa paggawa ng mga gear, shaft, pulley at iba pang bahagi ng kagamitang pang-agrikultura at trak, pati na rin ang mga gulong ng tren, riles at iba pang produkto.

Ang mga high-carbon steel (mga numero 6 at 5) at may mataas na nilalaman ng manganese ay ginagamit sa karamihan ng mga kaso sa paggawa ng mataas na lakas na wire, spring, spring at iba pang mga bahagi na nangangailangan ng mataas na elasticity at wear resistance.

Para sa karagdagang pagsasaalang-alang ng mga pagbabagong istruktura sa panahon ng mabagal na paglamig, kinakailangan na hatiin ang lahat ng mga bakal sa dalawang grupo:

Bakal ng unang pangkat Ang mga ito ay pangunahing ginagamit bilang mga istrukturang bakal, at ang mga bakal ng pangalawang pangkat ay ginagamit bilang mga tool na bakal.

Sa mga bakal na may carbon content na mas mababa sa 0.8% tinutukoy ng mga linya ng GS at PSK ang mga temperatura sa simula at pagtatapos ng recrystallization (pangalawang crystallization) ng austenite sa ferrite.

Recrystallization

Recrystallization sanhi ng allotropic transformation Fe γ → Fe α.

Sa purong bakal Ang pagbabagong ito ay nagaganap sa isang pare-parehong temperatura (910°), habang sa mga bakal ay nagaganap ito sa hanay ng temperatura, dahil para sa bakal na may nilalaman na C = 0.2% ang proseso ng recrystallization ay magsisimula sa temperatura na 850° at magtatapos sa isang temperatura ng 723°.

Mga pagbabagong istruktura sa panahon ng paglamig ng bakal

Gayunpaman, kapag ang bakal ay pinalamig sa hanay ng temperatura na 850-723°, hindi lahat ng austenite ay magiging ferrite. Ang ilang austenite ay mananatili. Ang austenite na ito ay magiging pearlite sa temperatura na 723°.

Bilang resulta ng dalawang pagbabagong ito sa hanay ng temperatura na tinutukoy ng mga linya ng GS at PSK, ang istraktura ng mga bakal na naglalaman ng C< 0,8% при temperatura ng silid bubuuin ng ferrite + pearlite.

Ang dami ng relasyon sa pagitan ng ferrite at pearlite ay tinutukoy ng porsyento ng carbon sa bakal. Ang mas maraming carbon b bakal, mas maraming pearlite ang nilalaman nito, at ang bakal ay magiging mas matigas, mas matibay, ngunit hindi gaanong malagkit.

Sa mga bakal na may nilalamang C>0.8% Tinutukoy ng mga linya ng SE at PSK ang mga temperatura ng simula at pagtatapos ng crystallization ng cementite mula sa austenite (secondary crystallization).

Ang pagbabagong ito ay sanhi pagbaba sa solubility ng carbon sa austenite kapag lumalamig.

Sa temperatura na 1130°, ang 2% na carbon ay maaaring matunaw sa austenite, at sa 723° lamang 0.8%. Samakatuwid, kung ang bakal ay naglalaman ng 1% carbon, pagkatapos ay sa paglamig, simula sa temperatura na 820°, ang labis na carbon ay ilalabas mula sa austenite sa anyo ng cementite hanggang sa 0.8% na carbon ay nananatili sa austenite.

Sa temperatura na 723° ang austenite na ito ay magiging pearlite.

Bilang resulta ng dalawang pagbabagong ito sa hanay ng temperatura na tinutukoy ng mga linya ng ES at PSK at sa temperatura na 723°, ang istraktura ng mga bakal na may nilalamang C>0.8% sa temperatura ng silid ay bubuo ng semento + perlite.

Ang dami ng relasyon sa pagitan ng cementite at pearlite ay matutukoy din sa dami ng carbon sa bakal. Ang mas maraming carbon sa bakal, mas maraming cementite ang nilalaman nito at ang bakal ay magiging mas matigas, ngunit mas malutong din.

Sa mga bakal na may nilalamang C = 0.8% Ang pagbabago ng austenite sa panahon ng mabagal na paglamig ay magsisimula at magtatapos sa temperatura na 723°. Ang istraktura ng bakal na ito sa temperatura ng silid ay magiging perlite.

Mga temperatura ng linya PSK, pagdating sa pag-init, ibig sabihin AC1.

Mga temperatura ng linya G.S. At S.E. tukuyin nang naaayon ANW o A St.

Ang pag-unawa sa naturang isyu bilang pag-uuri ng mga carbon steel ay napakahalaga, dahil pinapayagan ka nitong makakuha ng kumpletong pag-unawa sa mga katangian ng isa o ibang uri ng sikat na materyal na ito. , tulad ng iba pa, ay hindi gaanong mahalaga, at ang isang espesyalista ay dapat na maunawaan ito upang piliin ang tamang haluang metal alinsunod sa mga katangian nito at komposisyon ng kemikal.

Mga natatanging katangian at pangunahing kategorya

Ang mga carbon steel, na nakabatay sa bakal at carbon, ay kinabibilangan ng mga haluang metal na naglalaman ng kaunting karagdagang mga dumi. Ang dami ng nilalaman ng carbon ay ang batayan para sa sumusunod na pag-uuri ng mga bakal:

  • low-carbon (carbon content sa loob ng 0.2%);
  • katamtamang carbon (0.2–0.6%);
  • mataas na carbon (hanggang 2%).

Bukod sa karapatdapat teknikal na katangian, dapat tandaan ang abot-kayang gastos, na mahalaga para sa isang materyal na malawakang ginagamit para sa produksyon ng iba't ibang uri ng mga produkto.

Ang pinaka makabuluhang bentahe ng carbon steels ng iba't ibang grado ay kinabibilangan ng:

  • mataas na plasticity;
  • mahusay na kakayahang magamit (anuman ang temperatura ng pag-init ng metal);
  • mahusay na weldability;
  • pagpapanatili ng mataas na lakas kahit na may makabuluhang pag-init (hanggang sa 400 °);
  • magandang tolerance sa mga dynamic na load.

Ang mga carbon steel ay mayroon ding mga kawalan, bukod sa kung saan ito ay nagkakahalaga ng pag-highlight:

  • isang pagbawas sa ductility ng haluang metal na may pagtaas sa nilalaman ng carbon sa komposisyon nito;
  • pagkasira sa kakayahan sa pagputol at pagbaba sa katigasan kapag pinainit sa temperatura na higit sa 200°;
  • mataas na pagkamaramdamin sa pagbuo at pag-unlad ng mga proseso ng kaagnasan, na nagpapataw ng mga karagdagang kinakailangan sa mga produktong gawa sa naturang bakal, na dapat na pinahiran ng isang proteksiyon na patong;
  • mahinang mga katangian ng kuryente;
  • pagkahilig sa thermal expansion.

Ang pag-uuri ng mga carbon alloy ayon sa istraktura ay nararapat na espesyal na pansin. Ang pangunahing impluwensya sa mga pagbabago sa kanila ay ibinibigay ng dami ng nilalaman ng carbon. Kaya, ang mga bakal na inuri bilang hypoeutectoid ay may istraktura batay sa mga butil ng ferrite at pearlite. Ang nilalaman ng carbon sa naturang mga haluang metal ay hindi hihigit sa 0.8%. Sa pagtaas ng dami ng carbon, bumababa ang halaga ng ferrite, at ang dami ng pearlite, nang naaayon, ay tumataas. Ayon sa pag-uuri na ito, ang mga bakal na naglalaman ng 0.8% na carbon ay inuri bilang eutectoid ang batayan ng kanilang istraktura ay higit sa lahat ay perlite. Sa karagdagang pagtaas sa dami ng carbon, ang pangalawang cementite ay nagsisimulang mabuo. Ang mga bakal na may ganitong istraktura ay nabibilang sa pangkat na hypereutectoid.

Ang pagtaas sa dami ng carbon sa komposisyon ng bakal sa 1% ay humahantong sa ang katunayan na ang mga naturang katangian ng metal bilang lakas at katigasan ay makabuluhang napabuti, habang ang lakas ng ani at kalagkit, sa kabaligtaran, ay lumala. Kung ang halaga ng carbon sa bakal ay lumampas sa 1%, maaari itong humantong sa pagbuo ng isang magaspang na network ng pangalawang martensite sa istraktura nito, na may negatibong epekto sa lakas ng materyal. Iyon ang dahilan kung bakit sa mga bakal na inuri bilang high-carbon, ang halaga ng carbon, bilang panuntunan, ay hindi lalampas sa 1.3%.

Ang mga katangian ng carbon steels ay seryosong naiimpluwensyahan ng mga impurities na nakapaloob sa kanilang komposisyon. Ang mga elemento na may positibong epekto sa mga katangian ng haluang metal (pagpapabuti ng deoxidation ng metal) ay silikon at mangganeso, habang ang posporus at asupre ay mga dumi na nagpapalala sa mga katangian nito. Ang posporus sa mataas na nilalaman sa carbon steel ay humahantong sa ang katunayan na ang mga produktong ginawa mula dito ay natatakpan ng mga bitak at kahit na masira kapag nakalantad sa mababang temperatura. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na cold brittleness. Ano ang katangian ay nagsimula na sila tumaas na nilalaman phosphorus, kung sila ay nasa isang pinainit na estado, ipahiram ang kanilang mga sarili nang maayos sa hinang at pagproseso gamit ang forging, stamping, atbp.

Sa mga produktong gawa sa carbon steels na naglalaman ng malaking dami ng sulfur, maaaring mangyari ang isang phenomenon na tinatawag na red brittleness. Ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ang metal, kapag nakalantad sa mataas na temperatura nagsisimulang mahirap iproseso. Ang istraktura ng carbon steels, na naglalaman ng isang malaking halaga ng asupre, ay binubuo ng mga butil na may fusible formations sa mga hangganan. Ang ganitong mga pormasyon ay nagsisimulang matunaw habang tumataas ang temperatura, na humahantong sa pagkaputol ng bono sa pagitan ng mga butil at, bilang kinahinatnan, sa pagbuo ng maraming mga bitak sa istraktura ng metal. Samantala, ang mga parameter ng sulfur carbon alloy ay maaaring mapabuti kung sila ay microalloyed na may zirconium, titanium at boron.

Mga teknolohiya ng produksyon

Ngayon, mayroong tatlong pangunahing teknolohiya na ginagamit sa industriya ng metalurhiko. Ang kanilang pangunahing pagkakaiba ay ang uri ng kagamitan na ginamit. ito:

  • converter type melting furnaces;
  • bukas na mga yunit ng apuyan;
  • natutunaw na mga hurno na pinapagana ng kuryente.

Sa mga halaman ng converter, ang lahat ng mga bahagi ng bakal na haluang metal ay natutunaw: cast iron at scrap steel. Bilang karagdagan, ang tinunaw na metal sa naturang mga hurno ay karagdagang pinoproseso gamit ang teknikal na oxygen. Sa mga kaso kung saan ang mga impurities na naroroon sa tinunaw na metal ay kailangang gawing slag, ang sinunog na dayap ay idinagdag dito.

Ang proseso ng paggawa ng carbon steel gamit ang teknolohiyang ito ay sinamahan ng aktibong oksihenasyon ng metal at basura nito, ang halaga nito ay maaaring umabot ng hanggang 9% ng kabuuang dami ng haluang metal. Ang kawalan ng teknolohikal na proseso na ito ay gumagawa ito ng isang malaking halaga ng alikabok, at ito ay nangangailangan ng paggamit ng mga espesyal na yunit ng paglilinis ng alikabok. Ang paggamit ng mga naturang karagdagang device ay nakakaapekto sa halaga ng resultang produkto. Gayunpaman, ang lahat ng mga pagkukulang na nagpapakilala dito proseso, ay ganap na nabayaran ng mataas na pagganap nito.

Ang pagtunaw sa isang open-hearth furnace ay isa pang tanyag na teknolohiya na ginagamit upang makagawa ng mga carbon steel na may iba't ibang grado. Ang lahat ng kinakailangang hilaw na materyales (bakal na scrap, cast iron, atbp.) ay inilalagay sa bahaging iyon ng open-hearth furnace, na tinatawag na melting chamber, na pinainit hanggang sa temperatura ng pagkatunaw. Ang mga kumplikadong pisikal at kemikal na pakikipag-ugnayan ay nagaganap sa silid, kung saan ang tinunaw na metal, slag at isang gaseous na kapaligiran ay nakikilahok. Ang resulta ay isang haluang metal na may mga kinakailangang katangian, na kung saan estado ng likido ay pinalabas sa pamamagitan ng isang espesyal na butas sa loob pader sa likod mga hurno.

Ang bakal na ginawa sa pamamagitan ng pagtunaw sa mga electric furnace, dahil sa paggamit ng isang pangunahing pinagmumulan ng pag-init, ay hindi nakalantad sa isang oxidizing na kapaligiran, na ginagawang mas malinis. Ang iba't ibang grado ng carbon steel na ginawa sa pamamagitan ng pagtunaw sa mga electric furnace ay naglalaman ng mas kaunting hydrogen. Ang elementong ito ay ang pangunahing dahilan para sa paglitaw ng mga natuklap sa istraktura ng mga haluang metal, na makabuluhang nagpapalala sa kanilang mga katangian.

Gaano man ang pagkatunaw ng carbon alloy at anuman ang kategorya sa klasipikasyon na kinabibilangan nito, ang pangunahing hilaw na materyales para sa produksyon nito ay cast iron at metal scrap.

Mga pamamaraan para sa pagpapabuti ng mga katangian ng lakas

Kung ang mga katangian ng mga grado ay napabuti sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga espesyal na additives sa kanilang komposisyon, kung gayon ang solusyon sa problemang ito na may kaugnayan sa mga carbon alloy ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagsasagawa ng paggamot sa init. Ang isa sa mga advanced na pamamaraan ng huli ay ang surface plasma hardening. Bilang resulta ng paggamit ng teknolohiyang ito, ang isang istraktura na binubuo ng martensite ay nabuo sa ibabaw na layer ng metal, ang katigasan ng kung saan ay 9.5 GPa (sa ilang mga lugar umabot ito sa 11.5 GPa).

Ang pagpapatigas ng ibabaw ng plasma ay humahantong din sa pagbuo ng metastable na napanatili na austenite sa istraktura ng metal, ang halaga nito ay tataas kung ang porsyento ng carbon sa komposisyon ng bakal ay tumataas. Ang structural formation na ito, na maaaring mag-transform sa martensite kapag tumatakbo sa isang produktong carbon steel, ay makabuluhang nagpapabuti sa mga katangian ng metal bilang wear resistance.

Isa sa mabisang paraan Ang isang paraan na maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian ng carbon steel ay chemical-thermal treatment. Ang kakanyahan ng teknolohiyang ito ay ang isang bakal na haluang metal, na pinainit sa isang tiyak na temperatura, ay napapailalim sa pagkilos ng kemikal, na maaaring makabuluhang mapabuti ang mga katangian nito. Pagkatapos ng naturang paggamot, na maaaring ilapat sa carbon steels ng iba't ibang grado, ang tigas at wear resistance ng metal ay tumataas, at ang resistensya ng kaagnasan nito sa basa at acidic na mga kapaligiran ay nagpapabuti.

Iba pang mga pagpipilian sa pag-uuri

Ang isa pang parameter kung saan inuri ang mga carbon alloy ay ang antas ng kanilang paglilinis mula sa mga nakakapinsalang impurities. Ang mga bakal na naglalaman ng pinakamababang halaga ng sulfur at phosphorus ay may mas mahusay na mekanikal na katangian (ngunit mas mataas din ang gastos). Ang parameter na ito ay naging batayan para sa pag-uuri ng mga carbon steel, ayon sa kung saan ang mga haluang metal ay nakikilala:

  • ordinaryong kalidad (B);
  • husay (B);
  • nadagdagan ang kalidad (A).

Bakal ng unang kategorya (kanilang komposisyon ng kemikal hindi tinukoy ng tagagawa) ay pinili batay lamang sa kanilang mga mekanikal na katangian. Ang mga bakal na ito ay iba pinakamababang gastos. Hindi sila napapailalim sa paggamot sa init o presyon. Para sa mga de-kalidad na bakal, itinakda ng tagagawa ang komposisyon ng kemikal, at para sa mataas na kalidad na mga haluang metal, ang mga mekanikal na katangian. Ang mahalaga ay ang mga produktong gawa sa mga haluang metal ng unang dalawang kategorya (B at C) ay maaaring sumailalim sa heat treatment at hot plastic deformation.

Mayroong isang pag-uuri ng mga carbon alloy ayon sa kanilang pangunahing layunin. Kaya, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng mga istrukturang bakal, kung saan ang mga bahagi para sa iba't ibang layunin ay ginawa, at mga tool na bakal, na ginamit nang buong alinsunod sa kanilang pangalan - para sa paggawa iba't ibang instrumento. Ang mga haluang metal ng tool, kung ihahambing sa mga haluang istruktura, ay nailalarawan sa pamamagitan ng tumaas na katigasan at lakas.

Sa pagmamarka ng carbon steel maaari mong mahanap ang mga pagtatalaga na "sp", "ps" at "kp", na nagpapahiwatig ng antas ng deoxidation nito. Ito ay isa pang parameter para sa pag-uuri ng mga naturang haluang metal.
Ang mga titik na "sp" sa pagmamarka ay nagpapahiwatig ng mga tahimik na haluang metal, na maaaring maglaman ng hanggang 0.12% na silikon. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na lakas ng epekto kahit na sa mababang temperatura at nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na homogeneity ng istraktura at komposisyon ng kemikal. Ang mga naturang carbon steels ay mayroon ding mga disadvantages, ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang ibabaw ng mga produkto na ginawa mula sa kanila ay may mas mababang kalidad kaysa sa kumukulong bakal, at pagkatapos ng welding work, ang mga katangian ng mga bahagi na ginawa mula sa kanila ay lumala nang malaki.

Ang mga semi-tahimik na haluang metal (na tinukoy ng mga titik na "ps" sa pagmamarka), kung saan ang silikon ay maaaring nilalaman sa hanay na 0.07-0.12%, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-parehong pamamahagi ng mga impurities sa kanilang komposisyon. Tinitiyak nito ang pagkakapare-pareho ng mga katangian ng mga produktong ginawa mula sa kanila.

Sa kumukulong carbon steel na naglalaman ng hindi hihigit sa 0.07% na silikon, ang proseso ng deoxidation ay hindi ganap na nakumpleto, na nagiging sanhi ng heterogeneity ng kanilang istraktura. Samantala, ang mga ito ay nakikilala sa pamamagitan ng isang bilang ng mga pakinabang, ang pinakamahalaga ay kinabibilangan ng:

  • mababang gastos, na ipinaliwanag ng hindi gaanong halaga ng mga espesyal na additives;
  • mataas na plasticity;
  • magandang weldability at machinability gamit ang plastic deformation method.

Paano minarkahan ang mga carbon steel alloys?

Ang pag-unawa sa mga prinsipyo ng pagmamarka ng carbon steel ay kasingdali ng pag-unawa sa batayan para sa pag-uuri nito: hindi gaanong naiiba ang mga ito sa mga patakaran para sa pagtatalaga ng mga bakal na haluang metal ng iba pang mga kategorya. Upang matukoy ang gayong mga marka, hindi mo na kailangang tumingin sa mga espesyal na talahanayan.

Ang titik na "U" sa pinakadulo simula ng pagtatalaga ng brand ng haluang metal ay nagpapahiwatig na ito ay kabilang sa kategorya ng tool. Ang mga titik na "A", "B" at "C" na nakasulat sa pinakadulo ng pagmamarka ay nagpapahiwatig kung saang kalidad na pangkat ang carbon steel ay nabibilang. Ang dami ng carbon na nakapaloob sa haluang metal ay ipinahiwatig sa pinakadulo simula ng pagmamarka nito. Bukod dito, para sa mga bakal na may mataas na kalidad (grupo "A"), ang halaga ng elementong ito ay ipahiwatig sa daan-daang porsyento, at para sa mga haluang metal ng mga pangkat "B" at "C" - sa ikasampu.

Sa pagmamarka ng mga indibidwal na carbon steel maaari mong mahanap ang titik na "G" pagkatapos ng mga numero na nagpapahiwatig ng dami ng nilalaman ng carbon. Ang liham na ito ay nagpapahiwatig na ang metal ay naglalaman ng mas mataas na halaga ng isang elemento tulad ng mangganeso. Ang mga pagtatalaga na "sp", "ps" at "kp" ay nagpapahiwatig kung anong antas ng deoxidation na carbon steel ang tumutugma.

Ang mga carbon alloy, dahil sa kanilang mga katangian at mababang gastos, ay aktibong ginagamit para sa paggawa ng mga elemento mga istruktura ng gusali, mga bahagi ng makina, kasangkapan at produktong metal para sa iba't ibang layunin.

2, average na rating: 5,00 sa 5)

), at alloyed - mula sa iron, carbon at iba pang alloying additives. Ang mga mekanikal na katangian ng mga bakal ay nakasalalay sa nilalaman ng carbon (Larawan 1). Sa pagsasagawa, ang purong bakal ay hindi ginagamit, ngunit ang mga haluang metal na bakal at carbon ay ginagamit: bakal (carbon content sa haluang metal ay hanggang 2%) at cast iron (carbon content ay 2-6%).

Sa mababang nilalaman ng carbon (mula sa 0.05 hanggang 0.3%), ang bakal ay mahusay na pinagsama sa mga sheet, baluktot, naselyohang at malamig na iginuhit, madaling iproseso gamit ang isang pamutol, hinangin nang maayos at pinutol ng oxygen, ngunit halos hindi tumigas, ay medyo mababa. tigas at wear resistance. Ito mga bakal sa konstruksyon, mula sa kung saan ang mga tubo, sheet, channel, I-beam, angle steel at iba pang mga rolled na produkto na ginagamit para sa paggawa ng mga istruktura ng gusali ay ginawa sa pamamagitan ng rolling.

Ang isang maliit na halaga ng carbon sa bakal (hanggang sa 0.0001%) ay maaaring ilagay sa mga libreng puwang ng kristal na sala-sala, ngunit ang karamihan sa carbon ay nasa isang chemically bonded state na may bakal - sa anyo ng cementite Fe 3 C.

Ang carbon steel ay pinaghalong butil ng bakal at iron carbide. Ang una ay tinatawag sa metalurhiya - ferrite, at ang huli - cementite.

kanin. 1. Epekto ng carbon content sa mekanikal na katangian steels: tigas HB, lakas, lakas ng epekto isang, at relatibong pagpahaba.

Ang mga bakal na naglalaman ng 0.7-1.3% carbon ay tinatawag instrumental, sila ay ginawa mula sa kasangkapan sa paggupit(mga drill, gripo, dies, cutter, atbp.). Ang mga bakal na may carbon content na 0.3-1.3% ay tumigas, nagiging mas matigas at mas lumalaban sa pagsusuot. Ang mas maraming carbon sa mga bakal na ito, mas matigas at mas malakas ang mga ito, hindi gaanong matigas at ductile, at mas masahol pa ang mga ito ay naproseso at hinang.

Ang bakal ay tinatawag na carbon (unalloyed) kung wala itong ibang alloying elements maliban sa carbon. Naturally, naglalaman ito ng mga impurities ng iba pang mga elemento (sulfur, phosphorus, manganese, silikon, atbp.), Na pumasok dito mula sa mga panimulang materyales sa panahon ng produksyon ng bakal, i.e. mula sa iron ore, scrap, cast iron.

Ang mga high-carbon na bakal ay mas malakas at mas matigas kaysa sa mga low-carbon na bakal, ngunit hindi gaanong ductile at mas malutong. Samakatuwid, ang nilalaman ng carbon, na tinutukoy ang mga katangian ng mga bakal, ay naghahati sa mga ito sa mga pangkat ng layunin: PAGBUO - mababang ductility at lakas ng epekto; INSTRUMENTAL - mas mataas na tigas; MECHANICAL ENGINEERING steels, kumpara sa construction steels, ay may mas mababang halaga ng impact strength at ductility, ngunit tumaas ang lakas at tigas.


Fig.2. Pag-uuri ng mga carbon steel ayon sa kalidad.

Ang mga bakal ay inuri ayon sa mga sumusunod na pamantayan: komposisyon ng kemikal (carbon at haluang metal); ayon sa layunin (konstruksyon, instrumental); sa pamamagitan ng paraan ng produksyon (open hearth, Bessemer); ayon sa kalidad (ordinaryo, mataas na kalidad, mataas na kalidad).

Ang mga ordinaryong bakal na kalidad (Larawan 2) ay nahahati sa tatlong grupo: A, B at C. Ang Pangkat A ay bakal St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6 (Appendix 1). Ang mga mekanikal na katangian ng mga bakal na ito ay na-standardize (s b, s t, d). Ang numero sa steel grade ay nangangahulugan ng conditional number nito at nag-iiba mula 0 hanggang 6, mas malaki ang numerong ito, ang higit na halaga s in at s t. Ang mga index B at C ay ipinahiwatig sa mga grado ng bakal ng mga pangkat B at C, ngunit ang index A ay hindi ipinahiwatig para sa mga bakal ng pangkat A.

May mga uri ng group A steel sa pamamagitan ng deoxidation (kp, sp, ps) at sa nilalaman ng manganese (G): St0, St1kp, St1ps, St1sp, St2ps, St2sp, St3kp, St3ps, St3sp, St3Gps, St3Gsp,

Para sa mga bakal ng pangkat B, ang komposisyon ng kemikal ay na-standardize para sa carbon (mula 0.23 hanggang 0.49%), silikon (0.05-0.35%) at mangganeso (0.25-1.2%): BSt0, BSt1, BSt6 (apendise 2).

Ang parehong mga uri ng bakal ay paulit-ulit tulad ng sa pangkat A sa mga tuntunin ng deoxidation at nilalaman ng manganese: BSt0, BSt1kp, BSt1ps, BSt6.

Pangkat B - ang komposisyon ng kemikal at mga mekanikal na katangian ay na-standardize: VSt1, VSt2, VSt3, VSt4, VSt5 (index B - steel group B; hindi katulad ng mga steel ng mga grupo A at B, walang steels St0, St6 sa grupo B).

Ayon sa antas ng deoxidation, ang mga bakal ay nahahati sa:

Ang mga kumukulong bakal (mataas na nilalaman ng oxygen sa mga iron oxide at mas mababa sa 0.005% Si) ay may mas mababang threshold ng malamig na brittleness, samakatuwid ang mga bakal na ito (St1kp, St2kp, St3kp, St4kp) ay hindi maaaring gamitin para sa mga istruktura ng gusali na tumatakbo sa mababang temperatura;

Malumanay na bakal (St1sp, St2sp), na mas maaasahan sa mababang temperatura;

Mga semi-tahimik na bakal (St1ps, St2ps,).

Mga halimbawa ng pag-decode ng mga pagtatalaga ng bakal: bakal St2kp3 - ordinaryong kalidad na bakal ng pangkat A, grade St2, kumukulo, kategorya 3; bakal VSt4kp4 - bakal ng ordinaryong kalidad, pangkat B, grade St 4, kumukulo, kategorya 4.

Ang mga de-kalidad na carbon steel ay maaaring may normal na nilalaman ng manganese (05kp, 08kp, 25, 85) o may mas mataas na nilalaman ng manganese (15G, 20G, 85G).

Ang numero sa stamp ay nagpapahiwatig ng carbon content sa hundredths ng isang porsyento, at ang G index ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng manganese (1%). Ang mga de-kalidad na bakal ay naglalaman ng mas kaunting mga nakakapinsalang dumi (S< 0,02 %, Р < 0,03 %) и обозначаются индексом А в конце марки стали. Например: У8А - высококачественная высокоуглеродистая, инструментальная, сталь, содержащая 0,8 % углерода.

Application ng carbon steels sa construction at mechanical engineering:

1. Ang mga ordinaryong kalidad na bakal ay ginagamit sa mga istruktura na hindi napapailalim sa mga dinamikong pagkarga at mababang temperatura.

2. Steels 08kp, 05kp - para sa sheet stamping sa industriya ng automotive at iba pang industriya.

3. Steels St0, St1, St2, St08, St25 - para sa produksyon ng mga rolled sheet, channel, atbp.

4. Steels 10, 15, 25 - para sa welded at riveted structures (nang walang kasunod na heat treatment).

5. Steels St3kp, St5, MSt3kp, atbp. para sa paggawa ng reinforced concrete products (Appendix 3).

6. Ang mga istruktura ng sheet, tangke, pipeline ay gawa sa bakal na MSt1kp, MSt2kp, MSt3ps.

7. Steels 30, 35, 40 - para sa mga bahagi (shafts, axles, gears) na nagpapatakbo sa ilalim ng mabibigat na pagkarga (napapailalim sa normalisasyon at hardening).

8. Bakal 45, 50 - para sa mga crankshaft.

9. Steels 55, 60, 65 at 70 - spring, spring, gears (hardening at tempering).



Nagustuhan mo ba ang artikulo? Ibahagi ito
I-print ang artikulong ito
Nangunguna