Uhlíková (uhlíková) oceľ: typy, výroba a aplikácia

Hlavné funkcie

V závislosti od ich hlavného účelu sú uhlíkové ocele rozdelené na inštrumentálne a štrukturálne, v ich zložení prakticky neexistujú žiadne legujúce prvky. Z obyčajných zliatin ocele sa líšia aj tým, že majú v zmesi oveľa menej zásadité nečistoty: mangán, horčík, kremík. Obsah hlavného prvku - uhlík - sa pohybuje v pomerne širokom rozsahu. Zloženie vysoko uhlíkovej ocele obsahuje 0,6-2% C, stredne uhlíkové - 0,3-0,6%, s nízkym obsahom uhlíka - až 0,25%.

Hlavný prvok definuje vlastnosti a štruktúru. Vnútorná štruktúra zliatiny s menej ako 0,8% C (pre-eutektoidná oceľ) - najmä perlitu a feritu, a sekundárne cementitu vytvorené zvýšením koncentrácie hlavného prvku.

Predložené ocele s prevažne feritickou štruktúrou sú vysoko plastické a majú nízku pevnosť. Ak štruktúru dominuje cementite, kov sa vyznačuje vysokou pevnosťou a veľkou krehkosťou. Keď sa obsah C zvyšuje na 0,8-1%, zvyšuje sa pevnosť a tvrdosť, ale viskozita a ťažnosť sa výrazne zhoršujú.

Kvantitatívny obsah uhlíka ovplyvňuje technologické charakteristiky, najmä pokiaľ ide o zvárateľnosť, jednoduchosť rezania a tlak.

• Z nízkorizikových ocelí sa vyrábajú časti a konštrukcie, ktoré nie sú určené na výrazné zaťaženie.
• Charakteristiky stredne uhlíkových ocelí ich robia hlavným konštrukčným materiálom používaným pri výrobe konštrukcií a dielov pre dopravu a všeobecné strojárstvo.
• Zliatiny s vysokým obsahom uhlíka sú optimálne na výrobu dielov, ktoré musia mať zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu pri výrobe nástrojov na meranie a náraz.

Kov, podobne ako iné zliatiny ocele, obsahuje v zmesi nečistoty:

• kremíka;
• fosforu;
• mangánu;
• dusík;
• síra;
• atóm vodíka;
• kyslík.

Kremík a mangán sú užitočné nečistoty, ktoré sa zavádzajú do kompozície v štádiu tavenia na deoxidáciu. Fosfor a síra sú škodlivé nečistoty, zhoršujú kvalitu zliatiny.

Predpokladá sa, že jeho zliatin a uhlíkové druhy sú nekompatibilné, však, aby sa zlepšila ich technologické a fyzikálno-mechanické vlastnosti mikrolegováním môže byť vykonaná pridaním rôznych prísad:

• bor;
• titán;
• zirkónu;
• prvky vzácnych zemín.

S ich pomocou nebude možné kov obrátiť na nehrdzavejúcu oceľ, ale zlepšenie vlastností bude oveľa lepšie.

Klasifikácia podľa stupňa deoxidácie

Rozdelenie na typy je ovplyvnené najmä stupňom deoxidácie. V závislosti od tohto parametra sú naše zliatiny rozdelené na polotuhé, pokojné a vriace.

Homogénnejšia vnútorná štruktúra má tiché ocele, ktorých deoxidácia sa dosiahne pridaním do roztavenej ocele kov z hliníka, ferosilikónu a feromangánu. Vzhľadom na skutočnosť, že zliatiny našej kategórie sú v peci úplne deoxidované, v ich zložení nie je žiadny oxid železitý. Zvyškový hliník, ktorý zabraňuje rastu obilia, poskytuje jemnozrnnú štruktúru. To a prakticky absolútna absencia rozpustených plynov umožňujú získať kvalitný kov na výrobu najkritickejších častí a štruktúr z neho. Spolu s preplnením tichých zliatin existuje veľké mínus - pomerne drahé tavenie.

Existujú lacnejšie, hoci menej kvalitatívne, uhlíkové zliatiny, pri ktorých sa pri tavení používajú minimálne špeciálne prísady. V štruktúre takéhoto kovu, vzhľadom na to, že proces deoxidácie v peci nedokončil, Existujú rozpustené plyny, ktoré negatívne ovplyvňujú charakteristiky. Dusík má napríklad nepriaznivý vplyv na zvárateľnosť a vyvoláva tvorbu trhlín v zvarovej oblasti. Rozvinutá fázová separácia v štruktúre zliatin vedie k tomu, že valcovaný kov z nich sa odlišuje vo svojej heterogenite štruktúry a mechanických vlastností.

Poloklúčené ocele majú strednú pozíciu z hľadiska vlastností a stupňov deoxidácie. Pred nalievaním do foriem sa do nich vkladajú niekoľko deoxidantov, vďaka ktorým tuhnutie kovu nastáva takmer bez varu, ale emisie plynov v ňom pokračujú. Výsledkom je odlievanie, v štruktúre ktorého je menej plynových bublín ako vo vriacej oceli. Tieto vnútorné póry počas následného valcovania kovu sa zvárajú takmer úplne.

Väčšina ocelí s nízkym obsahom uhlíka sa používa ako konštrukčné materiály.

Divízia výroby a kvality

Uhlíková oceľ sa získava použitím rôznych technológií. rozlišovať:

• vysokokvalitná uhlíková oceľ;
• vysokokvalitné zliatiny ocele;
• zliatiny uhlíkovej ocele bežnej kvality.

Zliatiny bežnej kvality sa vyrábajú v peciach s otvorenými krídlami a od nich sa vytvárajú veľké ingoty. Taviace zariadenie používané na výrobu takýchto ocelí zahŕňa najmä konvertory kyslíka. V porovnaní s vysoko kvalitnými zliatinami ocele môže kov obsahovať veľa škodlivých nečistôt, čo ovplyvňuje vlastnosti a výrobné náklady.

Vytvorené a zmrazené tyče sú valcované za tepla alebo za studena. Valcovanie za tepla sa používa pre odrodové a tvarové výrobky, plechové a hrubé kovové plechy, široké kovové pásy. Plech sa získa valcovaním za studena.

Na výrobu vysokokvalitnej a vysokokvalitnej ocele sa používajú otvorené pece a konvertory, ako aj taviace pece, ktoré pracujú s elektrickou energiou.

Zloženie, konkrétne prítomnosť škodlivých a nekovových nečistôt v štruktúre, spĺňa GOST prísne požiadavky. Vo vysoko kvalitných oceľoch musí existovať nie viac ako 0,04% síry a nie viac ako 0,035% fosforu. Vysokokvalitné a vysoko kvalitné zliatiny ocele vďaka prísnym požiadavkám na metódu tavenia a charakteristiky majú zvýšenú čistotu štruktúry.

Aplikácia a označovanie

Prístrojové zliatiny, v ktorých sa používajú 0,65-1,32% C, sa používajú na výrobu rôznych nástrojov. Na zlepšenie mechanických vlastností nástrojov sa vytvrdzuje výrobný materiál.

Zliatiny z konštrukčných prvkov tvoria diely pre rôzne zariadenia, konštrukčné prvky stavebných a inžinierskych účelov, spojovacie prvky a iné. Z konštrukčnej ocele sa vykonáva uhlíkový drôt, ktorý sa používa v každodennom živote, pri výrobe spojovacích prvkov, v konštrukcii, na výrobu pružín. Po karburizácii sa štrukturálne zliatiny úspešne používajú pri výrobe dielcov vystavených ťažkému opotrebeniu povrchu a pri veľkých dynamických zaťaženiach.

Označenie sa vzťahuje na chemické zloženie zliatiny a jej kategórie. Pri označovaní uhlíkovej ocele bežnej kvality sú písmená "st". GOST stanovuje sedem konvenčných čísel stupňov (0-6), ktoré sú uvedené aj v označení. Stupeň deoxidácie je označený písmenami "kp", "ps", "cn" označenými na konci označenia. Stupne vysokokvalitných a vysoko kvalitných ocelí sú označené číslami, ktoré označujú obsah zliatiny C v stotinách percent.

Skutočnosť, že nástrojová zliatina môže byť na začiatku označenia zrozumiteľná písmenom "U". Obrázok nasledujúci po tomto liste označuje obsah C v desatinách percenta. Písmeno "A", ak je prítomné pri označovaní nástrojovej ocele, znamená zvýšenie kvalitatívnych charakteristík zliatiny.

Oceli so zvýšeným obsahom uhlíka môžu byť menej náchylné k tvorbe štruktúr nízkej plasticity. Pod vplyvom konštrukčného a zváracieho napätia sa kov z nízkej plasticity môže zrútiť. Toto je uľahčené prítomnosťou difúzneho vodíka v ňom a jeho zváracím švom. Aby sa zabránilo vzniku trhlín za studena, používajú sa metódy na elimináciu faktorov, ktoré prispievajú k výskytu týchto nedostatkov.