A gyártáshoz szénacélt használnak. Szénacél - osztályok és különbségeik egyszerű szavakkal. A szénszerkezeti acél alkalmazásai
Szilárdsági jellemzői és megfizethető ára miatt a szénacél nagyon elterjedt ötvözet. Fő elemei a vas és a szén, minimális cseppekkel. A szénacélt különféle mérnöki termékek, csővezeték- és kazánalkatrészek, valamint szerszámok gyártására használják. Az ötvözeteket az építőiparban is széles körben használják.
Főbb jellemzők
A szénacélokat fő céljuktól függően műszeres és szerkezeti részekre osztják, összetételükben gyakorlatilag nincs ötvözőelem. Abban is különböznek a közönséges acélötvözetektől, hogy lényegesen kevesebb alapvető szennyeződést tartalmaznak: mangánt, magnéziumot, szilíciumot. A fő elem - szén - tartalma meglehetősen széles skálán mozog. A magas széntartalmú acél 0,6-2% C-t tartalmaz, a közepes széntartalmú acél - 0,3-0,6%, az alacsony széntartalmú acél - legfeljebb 0,25%.
A fő elem határozza meg a tulajdonságokat és a szerkezetet. A 0,8%-nál kisebb C-tartalmú ötvözetek belső szerkezetében (hipoeutektoid acél) túlnyomórészt perlit és ferrit található, a főelem koncentrációjának növekedésével pedig másodlagos cementit képződik.
A bemutatott, domináns ferrites szerkezetű acélok erősen képlékenyek és kis szilárdságúak. Ha a szerkezetben a cementit dominál, a fémet nagy szilárdság, ugyanakkor nagy törékenység jellemzi. Ha a C-tartalom 0,8-1%-ra nő, a szilárdság és a keménység növekszik, de a viszkozitás és a rugalmasság jelentősen romlik.
A mennyiségi széntartalom befolyásolja a technológiai jellemzőket, különösen a hegeszthetőséget, a vágás könnyűségét és a nyomást.
- Az alacsony széntartalmú acélokból olyan alkatrészeket és szerkezeteket készítenek, amelyeket nem szánnak jelentős terhelésre.
- A közepes széntartalmú acélok jellemzői a fő szerkezeti anyaggá teszik őket a közlekedési és általános mérnöki szerkezetek és alkatrészek gyártása során.
- A magas széntartalmú ötvözetek optimálisak olyan alkatrészek gyártásához, amelyeknek megnövekedett kopásállósággal kell rendelkezniük a mérő- és ütőszerszámok gyártása során.
A fém, mint más acélötvözetek, szennyeződéseket tartalmaz:
- szilícium;
- foszfor;
- mangán;
- nitrogén;
- kén;
- hidrogén;
- oxigén.
A szilícium és a mangán hasznos szennyeződések, amelyeket az olvasztási szakaszban visznek be a készítménybe deoxidáció céljából. A foszfor és a kén káros szennyeződések, rontva az ötvözet minőségi jellemzőit.
Úgy gondolják, hogy az ötvöző és a széntartalmú fajták összeférhetetlenek, azonban technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságaik javítása érdekében a mikroötvözés különböző adalékok hozzáadásával végezhető:
- bór;
- titán;
- cirkónium;
- ritkaföldfém elemek.
Segítségükkel nem lehet a fémet rozsdamentes acéllá alakítani, de jelentősen javítja a tulajdonságokat.
Osztályozás dezoxidációs fok szerint
A típusokra bontást különösen a dezoxidáció mértéke befolyásolja. Ettől a paramétertől függően ötvözeteink félig nyugodt, nyugodt és forrásban lévőre vannak osztva.
A csendes acélok egységesebb belső szerkezetűek, amelyek dezoxidációját az olvadékhoz való hozzáadással érik el alumínium, ferroszilícium és ferromangán fém. Tekintettel arra, hogy kategóriánk ötvözetei a kemencében teljesen deoxidáltak, nem tartalmaznak vas-oxidot. A szemcsenövekedést gátló maradék alumínium finomszemcsés szerkezetet biztosít. Ez és az oldott gázok szinte abszolút hiánya lehetővé teszi a kiváló minőségű fém előállítását a legkritikusabb alkatrészek és szerkezetek gyártásához. Az előnyök mellett a csendes ötvözeteknek van egy nagy hátrányuk is - meglehetősen drága olvasztás.
Vannak olcsóbb, bár gyengébb minőségű szénötvözetek, amelyek olvasztásához minimális speciális adalékanyagot használnak. Egy ilyen fém szerkezetében annak a ténynek köszönhető, hogy a dezoxidációs folyamat a kemencében nem fejeződött be, vannak olyan oldott gázok, amelyek negatívan befolyásolják a jellemzőket. A nitrogén például rossz hatással van a hegeszthetőségre, és repedések kialakulását idézi elő a hegesztési területen. Az ötvözetek szerkezetében kialakult szegregáció azt a tényt eredményezi, hogy az ezekből készült hengerelt fémtermékeket szerkezeti és mechanikai jellemzők heterogenitása jellemzi.
A félcsendes acélok tulajdonságai és dezoxidációs foka tekintetében köztes pozíciót foglalnak el. A formákba öntés előtt kis mennyiségű deoxidálószert visznek be összetételükbe, ennek köszönhetően a fém megszilárdulása gyakorlatilag forralás nélkül megy végbe, de a benne lévő gázok felszabadulása folytatódik. Az eredmény egy olyan öntvény, amelynek szerkezete kevesebb gázbuborékot tartalmaz, mint a forrásban lévő acélok. Ezek a belső pórusok a fém későbbi hengerlése során szinte teljesen összehegesztődnek.
A legtöbb félenyhe szénacélt szerkezeti anyagként használják.
Gyártás és minőség szerinti felosztás
A szénacélokat különböző technológiákkal állítják elő. Vannak:
- kiváló minőségű szénacélok;
- kiváló minőségű acélötvözetek;
- normál minőségű szénacélötvözetek.
A szokásos minőségű ötvözeteket nyitott kandallós kemencékben állítják elő, és nagy tömböket alakítanak ki belőlük. Az ilyen acélok előállításához használt olvasztóberendezések közé tartoznak különösen az oxigénátalakítók. A kiváló minőségű acélötvözetekhez képest a fém sok káros szennyeződést tartalmazhat, ami befolyásolja a gyártás jellemzőit és költségét.
Kialakult és a fagyott ingotokat forrón hengereljük vagy hideg. A meleghengerléssel hosszú és formázott termékeket, vékony és vastag fémlemezeket, valamint széles fémszalagokat készítenek. A hideghengerlés vékony fémlemezt eredményez.
Kiváló minőségű és jó minőségű acél előállításához nyitott kandallóval működő kemencéket és konvertereket, valamint elektromos árammal működő olvasztókemencéket használnak.
A GOST szigorú követelményeket ír elő az összetételre, nevezetesen a káros és nem fémes szennyeződések jelenlétére a szerkezetben. A jó minőségű acéloknak rendelkezniük kell legfeljebb 0,04% kén és legfeljebb 0,035% foszfor. A jó minőségű és jó minőségű acélötvözetek az olvasztási módszerre és jellemzőkre vonatkozó szigorú követelmények miatt megnövekedett szerkezeti tisztasággal rendelkeznek.
Alkalmazás és címkézés
A 0,65–1,32% C-t tartalmazó szerszámötvözetek különféle szerszámok készítésére szolgálnak. A szerszámok mechanikai tulajdonságainak javítása érdekében a gyártási anyagot keményítik.
A szerkezeti ötvözetekből különféle berendezések alkatrészeit, építőipari és mérnöki célú szerkezeti elemeket, kötőelemeket stb. Szerkezeti acélból készült széndrót, amelyet a mindennapi életben használnak, kötőelemek gyártásában, építőiparban, rugók gyártásához. A karburálás után a szerkezeti ötvözeteket sikeresen használják olyan alkatrészek gyártásában, amelyek működés közben erős felületi kopásnak vannak kitéve, és nagy dinamikus terhelésnek vannak kitéve.
A jelölés az ötvözet kémiai összetételét és kategóriáját jelzi. A normál minőségű szénacél megnevezésében az „st” betűk szerepelnek. A GOST hét hagyományos márkaszámot ír elő (0-6), amelyek szintén szerepelnek a megnevezésben. A dezoxidáció mértékét a jelölés végén elhelyezett „kp”, „ps”, „sp” betűk jelzik. A jó minőségű és jó minőségű acélok minőségét olyan számok jelölik, amelyek az ötvözet C-tartalmát századszázalékban jelzik.
Az a tény, hogy az ötvözet műszeres, a jelölés elején található „U” betűből érthető. A betűt követő szám a C-tartalmat tized százalékban jelzi. Az „A” betű, ha szerepel a szerszámacél jelölésében, az ötvözet jobb minőségi jellemzőit jelzi.
A magasabb széntartalmú acélok kevésbé hajlamosak alacsony alakíthatóságú szerkezetek kialakítására. Szerkezeti és hegesztési feszültségeknek kitéve egy alacsony hajlékonyságú fém összeeshet. Ezt elősegíti a benne lévő diffúziós hidrogén és a hegesztési varrat. A hideg repedések megjelenésének megelőzése érdekében módszereket alkalmaznak az ilyen hibák megjelenéséhez hozzájáruló tényezők kiküszöbölésére.
A szénacélt legfeljebb 2,14% széntartalom jellemzi ötvözőelemek jelenléte nélkül, kis mennyiségű szennyeződés a készítményben, valamint kis mennyiségű magnézium, szilícium és mangán. Ez viszont befolyásolja az alkalmazás tulajdonságait és jellemzőit. A kohászati ipar fő terméke.
Összetett
A szén mennyiségétől függően a szén és az ötvözött acél fel van osztva. A szén jelenléte szilárdságot és keménységet ad az anyagnak, valamint csökkenti a viszkozitást és a rugalmasságot. Tartalma az ötvözetben akár 2,14%, és a gyártási folyamatból adódó minimális szennyeződések mennyisége lehetővé teszi, hogy a tömeg legfeljebb 99,5% vasból álljon.
Nagy szilárdság és keménység jellemzi a szénacélt.
A szénacél szerkezetében folyamatosan jelen lévő szennyeződések kis tartalommal rendelkeznek. A mangán és a szilícium nem haladja meg az 1%-ot, a kén és a foszfor pedig 0,1%-on belül van. A szennyeződések mennyiségének növekedése jellemző egy másik típusú acélra, amelyet ötvözöttnek neveznek.
A kész ötvözetből a szennyeződések teljes eltávolításának műszaki képességének hiánya lehetővé teszi a következő elemek beépítését a szénacélba:
- hidrogén;
- nitrogén;
- oxigén;
- szilícium;
- mangán;
- foszfor;
- kén
Ezen anyagok jelenlétét az acél olvasztási módszere határozza meg: konverter, nyitott kandalló vagy egyéb. A szén pedig szándékosan van hozzáadva. Ha a szennyeződések mennyiségét nehéz szabályozni, akkor a szén szintjének beállítása a jövőbeni ötvözet összetételében befolyásolja a késztermék tulajdonságait. Ha az anyag 2,4%-ig szénnel van megtöltve, az acél szénnek minősül.
Jellegzetes
A fém jellemzőit és szerkezetét hőkezeléssel változtatják meg, amivel elérik az acélszerkezet használatához szükséges felületi keménységet vagy egyéb követelményeket. Azonban nem minden szerkezeti tulajdonság módosítható termikus módszerekkel. Az ilyen szerkezetileg érzéketlen jellemzők közé tartozik a merevség, amelyet a rugalmassági modulus vagy a nyírási modulus fejez ki. Ezt figyelembe veszik a kritikus alkatrészek és mechanizmusok tervezésénél a gépészet különböző területein.
Azokban az esetekben, amikor egy szerelvény szilárdságának kiszámításához kis méretű alkatrészeket kell használni, amelyek ellenállnak a szükséges terhelésnek, hőkezelést alkalmaznak. Ez a „nyers” acélra gyakorolt hatás lehetővé teszi az anyag merevségének 2-3-szoros növelését. Az eljárásnak alávetett fémre a szén és egyéb szennyeződések mennyiségére vonatkozó követelmények vonatkoznak. Ezt az acélt kiváló minőségűnek nevezik.
A szénacélok osztályozása
A termékek felhasználási iránya szerint a szénacélt szerszámra és szerkezetre osztják.
Az utolsót különféle épületek és keretrészek építésére használják. A szerszámokat tartós szerszámok készítésére használják bármilyen munkához, beleértve a fémvágást is. A fémtermékek háztartási felhasználása megkövetelte az acél különböző, sajátos tulajdonságokkal rendelkező kategóriákba sorolását: hőálló, kriogén és korrózióálló.
A gyártási módszer szerint a szénacélokat a következőkre osztják:
- elektromos acél;
- nyitott kandalló;
- oxigén konverter.
Az ötvözet szerkezetének különbségei az adott olvasztási módszerre jellemző különböző szennyeződések jelenlétéből adódnak.
Az acél és a kémiailag aktív környezet kapcsolata lehetővé tette a termékek felosztását:
- forró;
- félig nyugodt;
- nyugodt.
- hipereutektoid, amelyben a szén mennyisége meghaladja a 0,8% -ot;
- eutektoid, 0,8% tartalommal;
- hypoeutectoid - kevesebb, mint 0,8%.
A fém állapotának meghatározásában a szerkezet a jellemző. A hipoeutektoid acéloknál a szerkezet perlitből és ferritből áll. Az eutektoidok tiszta perlittel rendelkeznek, míg a hipereutektoidok a perlitre jellemzőek másodlagos cementit adalékokkal.
A szén mennyiségének növelésével az acél növeli a szilárdságot és csökkenti a rugalmasságot. Az anyag viszkozitása és ridegsége is nagy hatással van. A szén százalékos arányának növekedésével az ütési szilárdság csökken, és az anyag törékenysége nő. Nem véletlen, hogy ha a tartalom meghaladja a 2,4%-ot, a fémötvözetek már öntöttvasnak minősülnek.
Az ötvözetben lévő szén mennyisége szerint az acél:
- alacsony szén-dioxid-tartalom (legfeljebb 0,29%);
- közepes széntartalmú (0,3-0,6%);
- magas széntartalmú (több mint 0,6%).
Jelzés
A közönséges minőségű szénacélok jelölésénél St betűket használunk, amelyek mellé a széntartalmat jellemző számok is kapcsolódnak. Egy számjegy a mennyiség 10-zel szorozva, két számjegy pedig 100-zal. Az ötvözet mechanikai összetételének garantálásakor a jelölés előtt a B-t, a kémiai összetevőknek való megfelelést pedig a B-vel egészítik ki.
A jelölés végén két betű jelzi a dezoxidáció mértékét: ps - félig csendes, kp - az ötvözetek forráspontja. Nyugodt fémeknél ez a mutató nincs feltüntetve. A megnövekedett mangán mennyiséget a termék szerkezetében G betű jelöli.
A szerszámgyártáshoz használt jó minőségű szénacélok megjelölésénél U betűt használnak, amely mellé egy számot írnak, amely 10-szeres mennyiségben igazolja a szén százalékos arányát, függetlenül attól, hogy kétjegyű vagy egyjegyű. számjegy. A jobb minőségű ötvözetek kiemelésére a szerszámacélok jelölése A betűvel egészül ki.
Példák a szénacélok jelölésére: U8, U12A, St4kp, VSt3, St2G, BSt5ps.
Termelés
A kohászati ipar fémötvözeteket gyárt. A szénacél előállítási eljárásának sajátossága az öntöttvas tuskó feldolgozása a lebegő anyagok, például a kén és a foszfor, valamint a szén megfelelő koncentrációra redukálásával. A szén eltávolításának oxidációs technikájában mutatkozó különbségek lehetővé teszik az olvasztás különböző típusainak megkülönböztetését.
Oxigénátalakító módszer
A technika alapja a Bessemer-módszer volt, amely a levegőt folyékony öntöttvason keresztül fújja át. A folyamat során a szén oxidálódik és eltávolítódik az ötvözetből, majd a vastömbök fokozatosan acéllá alakulnak. Ennek a technikának a termelékenysége magas, de a kén és a foszfor a fémben maradt. Ezenkívül a szénacél gázokkal telített, beleértve a nitrogént is. Ez javítja a szilárdságot, de csökkenti a hajlékonyságot, így az acél hajlamosabb az öregedésre, és sok nem fémes elemet tartalmaz.
A Bessemer-módszerrel előállított acél alacsony minősége miatt a továbbiakban nem használták. Ezt felváltotta az oxigénátalakító módszer, amelynek különbsége a folyékony öntöttvas tisztításánál levegő helyett tiszta oxigén alkalmazása. Az öblítés során bizonyos technikai feltételek alkalmazása jelentősen csökkentette a nitrogén és egyéb káros szennyeződések mennyiségét. Ennek eredményeként az oxigénátalakító módszerrel előállított szénacél minőségében közel áll a nyitott kandallós kemencékben megolvasztott ötvözetekhez.
A konverteres módszer műszaki és gazdasági mutatói megerősítik az ilyen olvasztás megvalósíthatóságát, és lehetővé teszik az elavult acélgyártási módszerek helyettesítését.
Nyitott kandalló módszer
A szénacél előállítására szolgáló módszer egyik jellemzője az öntöttvas ötvözetek szén elégetése nemcsak levegő segítségével, hanem vasércek és rozsdás fémtermékek hozzáadásával is. Ez a folyamat általában a kemencék belsejében megy végbe, ahová fűtött levegőt és éghető gázt juttatnak.
Az ilyen olvasztófürdők mérete nagyon nagy, akár 500 tonna olvadt fémet is képesek tárolni. Az ilyen tartályokban a hőmérsékletet 1700 ºC-on tartják, és a szénégetés több szakaszban megy végbe. Először is, a gyúlékony gázokban lévő oxigéntöbblet miatt, és amikor salak képződik az olvadt fém felett, a vas-oxidokon keresztül. Ha kölcsönhatásba lépnek, foszfát- és szilikátsalakok keletkeznek, amelyeket ezt követően eltávolítanak, és az acél elnyeri a kívánt minőségi tulajdonságokat.
Az acél olvasztása nyitott kandallós kemencékben körülbelül 7 órát vesz igénybe. Ez lehetővé teszi az ötvözet kívánt összetételének beállítását különböző ércek vagy hulladék hozzáadásakor. A szénacélt régóta ezzel a módszerrel gyártják. Ilyen kályhák korunkban megtalálhatók a volt Szovjetunió országaiban, valamint Indiában.
Elektrotermikus módszer
Kiváló minőségű acélt lehet előállítani minimális káros szennyeződésekkel, ha azt elektromos ívű vagy indukciós kemencékben vákuumkemencékben olvasztják. Az elektromos acél továbbfejlesztett tulajdonságainak köszönhetően hőálló és szerszámötvözetek is előállíthatók. A nyersanyagok szénacéllá alakításának folyamata vákuumban történik, aminek következtében a kapott munkadarabok minősége magasabb lesz, mint a korábban tárgyalt módszerek.
Az ilyen fémfeldolgozás költsége drágább, ezért ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha technológiai igény van kiváló minőségű termékre. A technológiai folyamat költségeinek csökkentése érdekében egy speciális üstöt használnak, amelyet vákuumtartályban melegítenek.
Alkalmazás
A szénacél tulajdonságainak köszönhetően széles körben alkalmazható a nemzetgazdaság különböző ágazataiban, különösen a gépiparban. A fém terhelésálló képességének és magas kifáradási határainak felhasználása a tervezési számításokban lehetővé teszi olyan kritikus gépalkatrészek szénacélból történő gyártását, mint: lendkerekek, fogaskerekek, hajtórúdházak, főtengelyek, dugattyús szivattyúdugattyúk és famegmunkálási technológiai berendezések és könnyűipar.
A megnövelt mennyiségű mangánt tartalmazó magas széntartalmú acélokat olyan alkatrészek gyártására használják, mint a rugók, laprugók, torziós rudak és hasonló alkatrészek, amelyek megkövetelik az ötvözet rugalmasságát. A javított minőségű szerszámötvözetek széles körben használatosak a fémmegmunkáláshoz használt szerszámok gyártásában: marók, fúrók, süllyesztők.
, nem tartalmaz ötvöző komponenseket. Az U. s széntartalmától függően. alacsony szén-dioxid-kibocsátású (0,25% C-ig), közepes széntartalmú (0,25-0,6% C) és magas szén-dioxid-tartalmú (több mint 0,6% C). Vannak U. s. rendes minőség és minőségi kivitelezés. Az 1. csoportba tartoznak a melegen hengerelt (szelvényezett, alakított, vastaglemezes, vékonylemezes, széles szalagú) és hidegen hengerelt (vékonylemezes) acélok; a 2. legfeljebb 250 átmérőjű (vagy vastagságú) melegen hengerelt és kovácsolt tuskót tartalmaz mm, kalibrált acél és Serebryanka.MINKET. nyitott kandallóban, kétfürdős, ívkemencékben és oxigénátalakítókban olvasztották. Az U. s. használjon ferromangánt, ferroszilíciumot, ferrovanadiumot, alumíniumot, titánt stb.; A dezoxidáció mértéke alapján megkülönböztetnek forrásban lévő, félig nyugodt és nyugodt vizet. A fizikai-kémiai és technológiai tulajdonságok javítására a szén-dioxid mikroötvözését alkalmazzák. titán, cirkónium, bór, ritkaföldfém elemek. A mikroötvözés hatására az acél finomszemcsés szerkezetet kap, a zónás szegregáció mértéke csökken (Lásd Liquation) , csökken az acél nemfémes zárványokkal való szennyeződése (lásd Nemfémes zárványok) és a forró plasztikus deformáció során a repedésképződésre való hajlam, valamint növekszik az ütőszilárdság fagypont alatti hőmérsékleten, ami lehetővé teszi az ultrahangos acél alkalmazását. különböző éghajlati övezetekben (-40 és 60 ° C között). MINKET. tuskóba öntve (felülről, szifonnal) és tuskóba (folyamatos öntőgépeken); a tömbök tömege eléri a 35-öt T. Ezenkívül az U. s. acélöntvények gyártására használják. Szereplők U. s. a hasonló összetételű deformálható acéltól valamivel alacsonyabb alakíthatóságban és ütésállóságban különbözik.
MINKET. - a legelterjedtebb vasfém típus (lásd Vasfémek) ; ez teszi ki (a 70-es évek közepén) a Szovjetunió vaskohászatának összes acéltermékének több mint 75%-át.
Megvilágított.: Smolyarenko D. A., Quality of carbon steel, 2. kiadás, M., 1969; Csendes acélöntvény minősége, M., 1973.
D. A. Smolyarenko.
Nagy Szovjet Enciklopédia. - M.: Szovjet enciklopédia. 1969-1978 .
Nézze meg, mi a „szénacél” más szótárakban:
C-t (0,04 2%) és tartós szennyeződéseket (Mn, Si, S, P) tartalmazó ötvözetlen szerkezeti vagy szerszámacél. Vannak alacsony (0,25% C-ig), közepes (0,25 - 0,6% C) és magas széntartalmú (0,6% C felett) acélok... Nagy enciklopédikus szótár
SZÉNACÉL- cm… Nagy Politechnikai Enciklopédia
- (Szénacél) vas és szén ötvözete (legfeljebb 2%). Az ötvözött (komplex speciális acélokkal) ellentétben nem tartalmaz különleges szennyeződéseket. Samoilov K.I. Tengerészeti szótár. M. L.: A Szovjetunió NKVMF Állami Tengerészeti Kiadója, 1941 ... Tengerészeti szótár
szénacél- Minden acélminőség, a rozsdamentes acélok kivételével. [Angol-orosz szótár épületszerkezetek tervezéséről. MNTKS, Moszkva, 2011] Témák: épületszerkezetek EN szénacél ... Műszaki fordítói útmutató
szénacél- speciálisan bevitt ötvözőelemeket nem tartalmazó acél (ötvözetlen acél). Szénacél, kivéve az alap Fe (97 99,5%) és C (Encyclopedic Dictionary of Metallurgy)
C-t (0,04 2%) és idegen szennyeződéseket (Mn, Si, S, P) tartalmazó ötvözetlen szerkezeti vagy szerszámacél. Léteznek alacsony (0,25% C-ig), közepes (0,25-0,6% C) és magas széntartalmú (0,6% C feletti) acélok. * * * SZÉNACÉL… … enciklopédikus szótár
szénacél- 3,15 szénacél: Vas és szén ötvözete, amely legfeljebb 0,8% szenet és legfeljebb 0,8% mangánt, valamint maradék mennyiségű egyéb elemet tartalmaz, kivéve azokat, amelyeket bizonyos mennyiségben szándékosan adnak hozzá deoxidáció céljából... ... A normatív és műszaki dokumentáció kifejezéseinek szótár-referenciája
Szénacél Szénacél. Az acél, amely legfeljebb a standard koncentrációban tartalmaz 1,65% mangánt, 0,60% szilíciumot és 0,60% rezet, és csak jelentéktelen mennyiségű más elemet tartalmaz, kivéve a szén, a szilícium, a mangán, a réz, a kén és a... Kohászati szakkifejezések szótára
szénacél- anglinis plienas statusas T sritis chemija apibrėžtis Nelegiruotas plienas, kuriame be anglies yra gamybos metu patekusių Mn, Si, S ir P priemaišų. atitikmenys: engl. szénacél; közönséges acél; nem ötvözött acél rus. szénacél... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Szénacél- ötvözetlen acél, amely %: C 0,04 2 és tartós szennyeződéseket tartalmaz (Mn 1-ig; Si 0,4-ig; S 0,07-ig; P 0,09-ig). A szénacélt tartalma szerint alacsony széntartalmú (0,25% C-ig), közepes széntartalmú (0,25-0,6% C) és nagy széntartalmú... ... Enciklopédiai Kohászati Szótár
A szénacél olyan ötvözetlen szerkezeti vagy szerszámacél, amely kevesebb, mint 2,14% szenet tartalmaz. A szénacélokat szerkezet, gyártási és dezoxidációs módszer, valamint minőség szerint osztályozzák. Szerkezetét tekintve a szénacél lehet hipoeutektoid (legfeljebb 0,8% szenet tartalmaz, a szerkezet ferritből és perlitből áll), eutektoid (kb. 0,8% szenet tartalmaz, a szerkezet csak perlitből áll), hipereutektoid (0,8-2 , 14% szén, a szerkezet cementithálóval határolt perlitszemcsékből áll). A gyártási mód szerint szénacélokat különböztetnek meg, elektromos kemencékben, nyitott kandallókemencékben és oxigénátalakítós módszerrel olvasztják. A dezoxidáció módszere szerint a forráspontú, a félig nyugodt és a nyugodt acélokat megkülönböztetik. A szénacélokat rendeltetésük szerint szerkezeti acélokra és szerszámacélokra osztják; Létezik egy speciális célú szénacél csoport is. Széntartalom alapján a szénacélokat alacsony széntartalmú acélokra osztják, amelyek széntartalma legfeljebb 0,25%; közepes széntartalmú, 0,3-0,6% széntartalommal; magas széntartalmú, 0,6% feletti széntartalommal. Vannak közönséges szénacélok és kiváló minőségű szénacélok is.
Az acél széntartalma meghatározza az acél szerkezetét és tulajdonságait, mivel az acél szénkoncentrációjának növekedésével a szerkezetében növekszik a cementit mennyisége. A 0,8%-nál kisebb széntartalmú acél szerkezete ferritből és perlitből áll, az acélszerkezetben magasabb széntartalommal a perlit mellett szerkezetileg szabad másodlagos cementit jelenik meg. A ferrit szerkezetű acél meglehetősen képlékeny, de alacsony szilárdságú; A cementit szerkezetű acél törékeny, de nagy keménységű. A széntartalom növekedésével (akár 0,8-1,0%) az ötvözetlen acélok keménysége és szilárdsága nő, szívósságuk és hajlékonyságuk viszont csökken. A széntartalom befolyásolja az acél olyan technológiai tulajdonságait, mint a hegeszthetőség, nyomás és vágási képesség. Az alacsony széntartalmú acélokat enyhén terhelt alkatrészek és szerkezetek gyártására használják, a közepes széntartalmú acélok a fő szerkezeti anyag az általános és közlekedéstechnikában, a magas széntartalmú acélok a nagy kopásállóságú alkatrészek gyártásához, valamint mérő-, vágó-, ütő- és sajtolószerszámok gyártásához.
Az acél tulajdonságait befolyásolja az állandó (mangán, szilícium, kén, foszfor) és rejtett (oxigén, nitrogén, hidrogén) szennyeződések tartalma. A jótékony szennyeződések a mangán és a szilícium, amelyeket az olvasztási folyamat során visznek be az acélba deoxidáció céljából. A szénacél káros szennyeződései a kén és a foszfor. A fiziko-kémiai és technológiai tulajdonságok javítása érdekében szénacél mikroötvözetét alkalmazzák titánnal, cirkóniummal, bórral és ritkaföldfémekkel.
A forrásban lévő acél jellegzetessége a dezoxidáció tökéletlen folyamata. Ennek az acélnak megnövekedett a rugalmassága, jól sajtolható és hegeszthető. Olcsóbb, mivel olvasztása minimális mennyiségű speciális adalékanyagot használ, és biztosítja a megfelelő termék maximális hozamát. A forrásban lévő acél hátránya a kialakult szegregáció, aminek következtében a hengerelt acél szerkezetében és mechanikai tulajdonságaiban heterogén.
A nyugodt acélt ferromangánnal, ferroszilíciummal, alumíniummal deoxidálják, és homogénebb összetételű. A maradék alumínium csökkenti a szemcsésedési hajlamot, így a nyugodt és finomszemcsés acélból készült hengerelt termékek szilárdsága és hidegállósága nagyobb, mint a forrásban lévő acélból készült hengerelt termékeké. A félig csendes acélt közepes fokú dezoxidáció jellemzi. A forrásban lévő acéltól eltérően öntés előtt kis mennyiségű dezoxidálószerrel kezelik. Tulajdonságait tekintve köztes helyet foglal el a forrásban lévő és a nyugodt acélok között.
A normál minőségű szénacélokban a káros szennyeződések magasabb tartalma megengedett, mint a jó minőségű szénacélokban. Az olvasztást nagyméretű nyitott kandallós kemencékben és oxigénátalakítókban végzik, amelyeket St betűkkel és 0-tól 6-ig terjedő számokkal jelölnek. A számok az acélminőség egyezményes számát jelzik a kémiai összetételtől függően. A jel végén található kp, ps, sp betűk a dezoxidáció módját jelzik: kp - forrás, ps - félig nyugodt, sp - nyugodt. A normál minőségű szénacélok közé tartozik a melegen hengerelt acél (szelvények, formázott, vastag lemezek, vékony lemezek, széles lemezek) és a hidegen hengerelt acél (vékony lemezek).
A jó minőségű szénacélokra szigorú követelmények vonatkoznak a káros szennyeződések tartalmára vonatkozóan (kéntartalom nem haladhatja meg a 0,04%-ot, a foszfor - 0,035%). Elektromos kemencékben, oxigénátalakítókban és nyitott kandallós kemencékben olvasztják. A jó minőségű szénacélokat kétjegyű számok (05, 10, 15) jelölik, amelyek az átlagos széntartalmat századszázalékban jelzik. A jel végén lévő A betű a kohászati minőség javulását jelzi. A forrásban lévő vagy félig nyugodt acél megjelölésénél a dezoxidáció mértékét kell feltüntetni: kp, ps. Enyhe acél esetén a dezoxidáció mértéke nincs feltüntetve.
Az olvasztási körülményeknek megfelelően a szénacélok a következő szennyeződéseket tartalmazzák: szén, szilícium, mangán, kén, foszfor, oxigén, hidrogén és nitrogén. Ezeket a szennyeződéseket állandónak (vagy elkerülhetetlennek) nevezik. A szén döntően befolyásolja a szénacélok tulajdonságait. Például a széntartalom növekedésével az acél keménysége és szilárdsága növekszik, míg a hajlékonysága és szívóssága csökken. A félenyhe acélok egyes fajtáit magas mangántartalommal olvasztják meg.
A GOST-nak megfelelően a szénacélok következő fő típusait olvasztják: alacsony széntartalmú (kevesebb, mint 0,3% C), közepes széntartalmú (0,3–0,7% C) és magas széntartalmú (több mint 0,7% C); rendeltetés szerint: normál és jó minőségű szerkezeti minőséghez (beleértve a cementezett, javított, nagy szilárdságú és rugós-rugós), szerszámok forgácsolásához és méréséhez, valamint hideg (200 ° C alatti) és meleg sajtoló szerszámokhoz.
Normál minőségű, szerkezeti szénacél a GOST 380–85 szerint megolvasztják, és rudak, lemezek és egyéb hengerelt profilok formájában szállítják a fogyasztóknak. A céltól és a kohászati üzem által garantált jellemzőktől függően az acélt három csoportra osztják: A, B, C, amelyek viszont kategóriákra vannak osztva.
Az A csoportba tartozó acélt a mechanikai tulajdonságok szerint szállítják, és a következő minőségekben gyártják: St0, St1 kp (sp), St2 kp (ps és sp), St3 kp (ps, gps, gsp), St4 kp (ps), St5 ps, St6sp (ps ).
A B csoportba tartozó acélt garantált kémiai összetétel szerint szállítják, és a következő minőségekben gyártják: BSt0, BSt1, BSt2, BSt3, BSt4, BSt5, BSt6.
A B csoportba tartozó acélt garantált mechanikai tulajdonságokkal és kémiai összetétellel szállítjuk, és a következő minőségekben gyártják: VSt1, VSt2, VSt3, VSt4, VSt5.
A kémiai összetétel ismerete akkor szükséges, ha a fogyasztó acélját melegsajtolásnak, a belőle készült alkatrészeket pedig hőkezelésnek vetik alá, mivel a fűtési hőmérsékletet az acél széntartalmától függően választják meg.
A dezoxidáció mértéke szerint az 1, 2, 3, 4 számú csoportok acélja forrásban lévő, nyugodt és félig nyugodt, az 5-ös és 6-os számmal pedig csak nyugodt és félig csendes. Az St0 és BSt0 acélokat nem különbözteti meg a dezoxidáció mértéke. A VSt1, VSt2, VSt3 acélminőségek minden dezoxidációs fokán hegeszthetőségi garanciával vannak ellátva.
A márkák magyarázata:
a) B és B betű az St betűk előtt – acélcsoport; Az A csoport nincs feltüntetve, például St3, BSt3, VSt3;
b) St betűk – acél, számok, 0-tól 6-ig – hagyományos márkaszám; A szám növekedésével az acél széntartalma és szilárdsága növekszik. Például az St3 és St5 acélokban a széntartalom rendre: 0,14–0,22 és 0,23–0,37%; átmeneti ellenállás σ B: 380–490 (38–49) és 560–640 (56–64) MPa (kgf/mm 2);
c) a márkaszám után hozzáadott betűk - a dezoxidáció mértéke: kp - forráspont, ps - félig nyugodt, sp - nyugodt, például St3kp;
d) G betű – megnövekedett mangántartalom (St3Gps, VSt3Gsp);
Alkalmazási terület:
– vasút – d. kerekek, tengelyek, tárcsák, fogaskerekek;
– emelőgépek alkatrészei;
– gépek és készülékek enyhén terhelt részei;
– hegesztett rácsok, különféle keretek; vasbeton szerkezetek.
Kiváló minőségű szerkezeti acél A GOST 1050–88 szerint olvasztva, a következő osztályok kémiai összetételének és mechanikai tulajdonságainak megfelelően szállítva: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60. A minőség a átlagos széntartalom (tömeghányad) századszázalékban. A fentieken kívül 05 és 58 acélminőséget szállítanak (55 pp csökkentett edzhetőségű acél).
Által deoxidáció az acélokat olvasztják: forráspontú acél (kp) - 05 kp, 08 kp, 10 kp, 15 kp, 20 kp; félig csendes (ps) – 08 ps, 10 ps, 15 ps, 20 ps (acéllemez hidegsajtoláshoz); nyugodt (sp) – 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60 (az sp indexet nem tartalmazza a bélyeg).
Által feltétel az acél hőkezelés nélkül készül, hőkezelt T (lágyított, erősen temperált vagy normalizált) és hidegen megmunkált H (kalibrált, ezüst).
Által célja acél alcsoportokat különböztetnek meg: a – melegnyomásos kezelésre; b – hideg megmunkáláshoz (esztergálás, marás, marás stb.); c - hidegrajzoláshoz.
Alkalmazási terület:
– hidegsajtoláshoz és mélyhúzáshoz (0,5–20);
– autó- és autógyártás;
– enyhén terhelt fogaskerekek és bütykök;
– konténerek, csövek, kannák.
A rugók és rugók a GOST 14959–79 (szén- és ötvözött rugóacél) szerint megolvasztott acélból készülnek. A szénrugós acélt kerek, négyzet alakú és profilrudak, szalagok és tekercsek formájában szállítjuk, a következő minőségekben: 65, 70, 75, 80 és 85.
Karbon szerszámacél a GOST 1435–90 szerint olvasztva, a kémiai összetétel és a mechanikai tulajdonságok (keménység) szerint szállítva. A kémiai összetétel szerint az acélt jó minőségűre és kiváló minőségűre osztják. A kiváló minőségű acélok legfeljebb 0,03 ként és 0,035% foszfort tartalmaznak káros szennyeződéseket. A jó minőségű acélokban legfeljebb 0,02% kén és 0,03% foszfor, kevesebb a nemfémes zárvány, mint a jó minőségű acélokban, a szilícium és a mangán határértékei pedig szűkebbek. Az acélt lágyított állapotban szállítjuk, keménysége: NV 187–217. Keménység oltás után H.R.C. 62.
Acélminőségek: minőség – U7, U8, U9, U10, U11, U12, U13; kiváló minőségű - U7A, U8A, U9A, U10A, U11A, U12A, U13A. Magas mangántartalmú acélokat is gyártanak, U8G és U8GA minőségű acélokat, amelyekben a mangántartalom 0,35-0,60% tartományban van.
A márkajelzésben az U betű karbon szerszámacélt, a számok a szén átlagos tömegtartalmát tizedszázalékban, az A betű a jó minőségű acélt, a G betű a magas mangántartalmat jelenti.
Alkalmazási terület:
– vésők, kalapácsok, csavarhúzók, esztergaközpontok (U7, U7A);
– lyukasztók, matricák, ollók, fűrészek (U8, U8A);
– magok, famegmunkáló szerszámok (U9, U9A);
– marók, menetfúrók, dörzsárak, marók (U10, U10A);
– vágószerszámok, fűrészek, formák (U11, U11A);
– marók, fúrók, marók, menetfúrók (U12, U13, U13A).
Automata acél A GOST 1414–75 szerint olvasztják a következő osztályokba: A11, A12, A20, A30, A35E, A40G. Az acél 0,08–0,25 ként és 0,06–0,15% foszfort tartalmaz. A forgácsolással történő megmunkálhatóság javítása érdekében ólmot (akár 0,3%), mangánt (1,5%) és szelént (legfeljebb 0,1%) visznek be az acélba (AC14, AC35G és A35E).
Alkalmazási terület:
– rögzítőelemek (csavarok, anyák);
– perselyek, görgők, motoralkatrészek.
Öntödei acél a GOST 977–79 szerint olvasztják a következő osztályokba: 15L, 20L, ..., 55L.
Alkalmazási terület:
– kis és nagy gépészeti alkatrészek öntvényei;
– öntött főtengelyek;
– a gördülőállomány részei.
2.1.2 Ötvözött acélok, típusaik és osztályaik
Az ötvözött acélok különböznek a szénacéloktól:
– fokozott hőállóság, korrózióállóság;
– jelentős ütőszilárdság;
– σ t és γ magas értékei;
- nagy elektromos ellenállás;
– jobb edzhetőségűek;
– növelje a visszatartott ausztenit mennyiségét.
A fázisdiagramon a Fe – a Ni és Mn ötvözőelem – kiterjeszti a γ-fázis létezési tartományát; Mo, Ti – szűkíti a γ-fázis létezési tartományát; Si, Al, W, Sn, Mo és Ti – kiterjeszti az α-fázis régiót. Az acél fő ötvözőelemei a Cr, Ni, Si, Mn. Nikkel – növeli az acél rugalmasságát és szívósságát; csökkenti a hideg ridegség küszöbértékét; csökkenti az acél feszültségkoncentrációra való érzékenységét. A króm növeli az acél hőállóságát és korrózióállóságát; növeli az elektromos ellenállást; csökkenti a lineáris tágulási együtthatót; növeli az acél edzhetőségét; lassítja a martenzit bomlását. A szilícium növeli az acél hőállóságát; megnehezíti a cementit részecskék képződését és növekedését; deoxidálószerként használják az acél olvasztásához.
W, Mo, V, Ti, B – tovább javítják az acél tulajdonságait. Mo és W – növeli az acél edzhetőségét (+ Ni); elősegíti a gabona őrlését; elnyomja az acél indulat ridegségét.
V, Ti, Ni, Zr – ausztenitben nehezen oldódó karbidokat képeznek; (legfeljebb 0,15%) őrölje meg a szemeket; csökkenti a hideg ridegség küszöbét.
BAN BEN– növeli az acél szilárdságát és edzhetőségét (0,001–0,005%).
Az ötvözetelemek hatékonyságát optimális acéltartalommal érik el.
Az ötvözött acélok osztályozása:
Az egyensúlyi szerkezet típusa szerint;
Szerkezet normalizálás után;
Kémiai összetétel;
Célja.
Az ötvözött acélok besorolása: hipoeutektoid (ferrit + ötvözött perlit); hipereutektoid (ötvözött perlit + karbidok); eutektoid.
Az acélok 3 fő osztályba sorolhatók:
– perlit (szorbit, trosztit és bainit);
– martenzites (ötvözött);
– ausztenites (erősen ötvözött).
Az ötvözött acélok a következőkre oszthatók:
- által kémiai összetétel: krómhoz; mangán; króm-nikkel; króm-nikkel-molibdén stb.;
- által a bennük lévő ötvözőelemek teljes mennyisége: alacsony ötvözethez (2,5%-ig); ötvözött (2,5-10%); erősen ötvözött (több mint 10%);
- által célja: szerkezeti (cementezett, javított); hangszeres; speciális tulajdonságokkal („automata” rugós, golyóscsapágyas, kopásálló, korrózióálló, hőálló, hőálló, elektromos stb. acélok).
Ötvözött acélok jelölése: A – nitrogén, B – nióbium, C – volfrám, D – mangán, D – réz, E – szelén, T – titán, K – kobalt, N – nikkel, M – molibdén, P – foszfor, P – bór, C – szilícium, F – vanádium, X – króm, C – cirkónium, Ch – ritkaföldfém, Yu – alumínium.
Gépgyártási edzett acélok 0,1-0,3% szenet és 0,2% tartalmaznak – 4,4% ötvözőelemek. Szénnel való telítés, kioltás és alacsony megeresztés után az ilyen acélokból készült alkatrészek nagy felületi keménységgel rendelkeznek (akár 58-63 H.R.C.) viszkózus központi résszel. A 15ХФ, 15Х, 20Х (legfeljebb 700 MPa folyáshatárú) acélokat olyan kis terhelésű alkatrészek gyártására használják, amelyek mérsékelt váltakozó és ütési terhelést szenvednek. A 12ХНЗА, 20ХНЗА, 20ХН4А (több mint 700 MPa folyáshatárú) acélokat közepes és nagy méretű alkatrészek gyártására használják, amelyek intenzív kopás és megnövekedett terhelés mellett üzemelnek. A különösen kritikus alkatrészek, például a repülőgép- és hajómotorok fogaskerekei 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА acélból készülnek. A gazdaságosan ötvözött 18KhGT, ZOKhG, 25KhGT acélok örökletes finomszemcsés szerkezettel rendelkeznek, ami lehetővé teszi az alkatrészfeldolgozás technológiai ciklusának csökkentését. Az ilyen acélokat kritikus alkatrészek gyártására használják nagyüzemi és tömeggyártáshoz.
Gépészeti fejleszthető ötvözött acélok 0,3-0,5% szenet és legfeljebb 5% ötvözőelemeket tartalmaznak. Főleg javítás után használják (keményedés és magas temperálás 500 °C-on – 600 °C a szorbit esetében). A fő alkalmazási terület a kritikus gépalkatrészek, amelyek ciklikus vagy lökésterhelés alatt működnek. Mérsékelten terhelt kis gépalkatrészek és mechanizmusok jelentős dinamikus terhelés nélküli gyártásához 30Х, 38Х, 40Х, 50Х krómacélokat használnak. A széntartalom növekedésével ezeknek az acéloknak a szilárdsága növekszik, de szívósságuk és hajlékonyságuk valamelyest csökken. A 40KhN, 50KhN króm-nikkel acélokból, valamint a 30KhGSA, 35KhGSA króm-szilícium-mangán acélokból, amelyek nagy szilárdsági és szívóssági tulajdonságokkal rendelkeznek, olyan kritikus alkatrészek készülnek, amelyek dinamikus terhelés hatására működnek.
Króm-nikkel-molibdén acélok A 40ХНМА, 38ХМЗМА megnövelt mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik akár 450 °C hőmérsékleten.
Martenzit nagyszilárdságú acélok(1800-2000 MPa szakítószilárdsággal) – szénmentes (legfeljebb 0,03% C) vas és nikkel ötvözet, kobalttal, molibdénnel, titánnal és egyéb elemekkel ötvözve. A HI8K9M5T, H12KI5M10 acélok magas mechanikai tulajdonságait a martenzites g ® a átalakulás, a martenzites öregedés és a szilárd oldatos ötvözés kombinálásával érik el. Ezek az acélok magas mechanikai jellemzőket megtartanak alacsony hőmérsékleten egészen a cseppfolyósított gáz hőmérsékletéig. Az ilyen acélok 500 °C hőmérsékletig hőállóak – 700 °C. A légi közlekedés és a hajógyártás kritikus részeihez használják.
Kopásálló szerkezeti acélok nagy az érintkezési kifáradás és kopásállóság a nagy keménységnek, a szerkezet egységességének, a nem fémes zárványok minimális tartalmának és a kohászati hibáknak köszönhetően. Az ShKh15GS acél hőkezelése (hűtés és alacsony megeresztés) biztosítja a keménységüket H.R.C. 60–66. Agresszív környezetben (tengervíz, gyenge savas oldatok, lúgok) működő alkatrészekhez korrózióálló, magas széntartalmú 95X18 acélt használnak. A lökésterhelés hatására üzemeltetett, felületi keményedést és ennek következtében a hagyományos acélok kopásállóságának csökkenését okozó alkatrészek G13L ausztenites magas mangántartalmú acélból készülnek. A csúszósúrlódási körülmények között üzemeltetett alkatrészek gyártásához grafitizált acélt használnak, amely ferrit-cementit keverék és grafit szerkezetű. Ez utóbbi kenőanyag szerepét tölti be, amely megakadályozza az érintkező részek beszorulását.
Korrózióálló acélok és ötvözetek ellenáll a levegőben, vízben (beleértve a tengervizet is) és számos savnak, sónak és lúgnak a korróziójának. A ferrites szerkezetű X25T, X28 krómacélokból olyan alkatrészeket készítenek, amelyeket erősen agresszív környezetben, például forrásban lévő salétromsavban használnak. A 04Х18Н10, 08Х18Н10, 12Х12Н10Т króm-nikkel acélokat, amelyek ausztenites szerkezetűek, a repülőgép- és hajógyártásban használják.
Hőálló acélok és ötvözetek biztosítsa az alkatrészek működését 500 °C feletti hőmérsékleten. 500 °C hőmérsékletű környezetben üzemeltetett alkatrészekhez – 580 °C, használjon alacsony szén-dioxid-kibocsátású, lamellás perlit szerkezetű, kobalttal, molibdénnel, vanádiummal ötvözött acélokat, különösen 16M, 25ХМ, 12Х1МФ. A 450-470 °C-ig terjedő hőmérsékletű környezetben üzemeltetett terhelt alkatrészek 15X11NMF, 1HKVNMF magas krómtartalmú acélból készülnek, amelyek a megeresztési hőmérséklettől függően szorbit vagy troosztit szerkezetűek.
