Označavanje čelika prema ruskim, europskim i američkim sustavima. Kemijski sastav i podjela čelika prema namjeni Marka sastava čelika i podjela prema namjeni

Razumijevanje takvog pitanja kao što je klasifikacija ugljičnih čelika vrlo je važno, jer vam to omogućuje potpuno razumijevanje karakteristika jedne ili druge vrste ovog popularnog materijala. , kao i svaki drugi, nije manje važan, a stručnjak ga mora razumjeti kako bi odabrao pravu leguru u skladu s njezinim svojstvima i kemijskim sastavom.

Razlikovne karakteristike i glavne kategorije

Ugljični čelici, koji se temelje na željezu i ugljiku, uključuju legure koje sadrže minimum dodatnih nečistoća. Kvantitativni sadržaj ugljika temelj je za sljedeću klasifikaciju čelika:

• niske razine ugljika (sadržaj ugljika unutar 0,2%);
• srednji ugljik (0,2–0,6%);
• visok ugljik (do 2%).

Uz pristojne tehničke karakteristike, valja istaknuti pristupačnu cijenu, što je važno za materijal koji se široko koristi za proizvodnju širokog spektra proizvoda.

Najznačajnije prednosti ugljičnih čelika različitih razreda uključuju:

• visoka plastičnost;
• dobra obradivost (bez obzira na temperaturu zagrijavanja metala);
• izvrsna zavarljivost;
• održavanje visoke čvrstoće čak i uz značajno zagrijavanje (do 400 °);
• dobra tolerancija na dinamička opterećenja.

Ugljični čelici također imaju nedostatke, među kojima je vrijedno istaknuti:

• smanjenje duktilnosti legure s povećanjem sadržaja ugljika u njenom sastavu;
• pogoršanje sposobnosti rezanja i smanjenje tvrdoće pri zagrijavanju na temperature veće od 200 °;
• visoka osjetljivost na stvaranje i razvoj korozijskih procesa, što nameće dodatne zahtjeve za proizvode izrađene od takvog čelika, koji moraju biti obloženi zaštitnim premazom;
• slabe električne karakteristike;
• sklonost toplinskom širenju.

Klasifikacija ugljikovih legura prema strukturi zaslužuje posebnu pozornost. Glavni utjecaj na transformacije u njima ima kvantitativni sadržaj ugljika. Dakle, čelici klasificirani kao hipoeutektoidni imaju strukturu temeljenu na feritnim i perlitnim zrncima. Sadržaj ugljika u takvim legurama ne prelazi 0,8%. S povećanjem količine ugljika, količina ferita se smanjuje, a volumen perlita, sukladno tome, raste. Prema ovoj klasifikaciji, čelici koji sadrže 0,8% ugljika klasificiraju se kao eutektoidni, a temelj njihove strukture je pretežno perlit. Daljnjim povećanjem količine ugljika počinje se stvarati sekundarni cementit. Čelici s ovom strukturom pripadaju hipereutektoidnoj skupini.

Povećanje količine ugljika u sastavu čelika na 1% dovodi do činjenice da se takva svojstva metala kao što su čvrstoća i tvrdoća značajno poboljšavaju, dok se granica razvlačenja i duktilnost, naprotiv, pogoršavaju. Ako količina ugljika u čeliku prelazi 1%, može doći do stvaranja grube mreže sekundarnog martenzita u njegovoj strukturi, što negativno utječe na čvrstoću materijala. Zato u čelicima koji se klasificiraju kao visokougljični, količina ugljika u pravilu ne prelazi 1,3%.

Na svojstva ugljičnih čelika ozbiljno utječu nečistoće sadržane u njihovom sastavu. Elementi koji pozitivno utječu na svojstva legure (poboljšavaju deoksidaciju metala) su silicij i mangan, dok su fosfor i sumpor nečistoće koje pogoršavaju njezina svojstva. Visok sadržaj fosfora u ugljičnom čeliku dovodi do činjenice da proizvodi izrađeni od njega postaju prekriveni pukotinama i čak se lome kada su izloženi niskim temperaturama. Taj se fenomen naziva hladna krtost. Tipično, čelici s visokim sadržajem fosfora, ako su u zagrijanom stanju, dobro su podložni zavarivanju i obradi pomoću kovanja, štancanja itd.

Kod proizvoda izrađenih od ugljičnih čelika koji sadrže značajne količine sumpora može doći do pojave koja se naziva crvena krtost. Suština ovog fenomena je da metal, kada je izložen visokim temperaturama, postaje teško obradiv. Struktura ugljičnih čelika, koji sadrže značajnu količinu sumpora, sastoji se od zrna s topljivim formacijama na granicama. Takve se tvorevine počinju topiti s porastom temperature, što dovodi do poremećaja veze između zrna i, kao posljedica toga, do stvaranja brojnih pukotina u metalnoj strukturi. U međuvremenu, parametri legura sumpornog ugljika mogu se poboljšati ako su mikrolegirane s cirkonijem, titanijem i borom.

Tehnologije proizvodnje

Danas postoje tri glavne tehnologije koje se koriste u metalurškoj industriji. Njihove glavne razlike su vrsta opreme koja se koristi. Ovaj:

• peći za taljenje konverterskog tipa;
• jedinice s otvorenim ognjištem;
• peći za taljenje na električni pogon.

U konverterskim postrojenjima tale se sve komponente čelične legure: lijevano željezo i čelični otpad. Osim toga, rastaljeni metal u takvim pećima dodatno se obrađuje tehničkim kisikom. U slučajevima kada se nečistoće prisutne u rastaljenom metalu trebaju pretvoriti u trosku, dodaje se spaljeno vapno.

Proces proizvodnje ugljičnog čelika ovom tehnologijom prati aktivna oksidacija metala i njegovog otpada, čija vrijednost može doseći i do 9% ukupnog volumena legure. Nedostatak ovog tehnološkog postupka je što stvara značajnu količinu prašine, što zahtijeva korištenje posebnih uređaja za čišćenje prašine. Korištenje takvih dodatnih uređaja utječe na trošak dobivenog proizvoda. Međutim, svi nedostaci koji karakteriziraju ovaj tehnološki proces u potpunosti su kompenzirani njegovom visokom produktivnošću.

Taljenje u peći s otvorenim ognjištem još je jedna popularna tehnologija koja se koristi za proizvodnju ugljičnih čelika različitih stupnjeva. Sve potrebne sirovine (čelični otpad, lijevano željezo i dr.) utovaruju se u onaj dio martovske peći, koji se naziva talionica, koja se zagrijava do temperature taljenja. U komori se odvijaju složene fizikalne i kemijske interakcije u kojima sudjeluju rastaljeni metal, troska i plinoviti okoliš. Rezultat je legura traženih karakteristika, koja se u tekućem stanju ispušta kroz poseban otvor na stražnjoj stijenci peći.

Čelik proizveden taljenjem u električnim pećima, zbog korištenja bitno drugačijeg izvora grijanja, nije izložen oksidirajućoj okolini, što ga čini čišćim. Različite vrste ugljičnog čelika proizvedene taljenjem u električnim pećima sadrže manje vodika. Ovaj element je glavni razlog za pojavu ljuskica u strukturi legura, koje značajno pogoršavaju njihove karakteristike.

Bez obzira kako se legura ugljika topi i bez obzira kojoj kategoriji u klasifikaciji pripada, glavne sirovine za njezinu proizvodnju su lijevano željezo i metalni otpad.

Metode poboljšanja svojstava čvrstoće

Ako se svojstva kvaliteta poboljšavaju uvođenjem posebnih aditiva u njihov sastav, tada se rješenje ovog problema u odnosu na legure ugljika provodi toplinskom obradom. Jedna od naprednih metoda potonjeg je površinsko otvrdnjavanje plazmom. Kao rezultat uporabe ove tehnologije, u površinskom sloju metala formira se struktura koja se sastoji od martenzita, čija je tvrdoća 9,5 GPa (u nekim područjima doseže 11,5 GPa).

Površinsko plazma kaljenje također dovodi do stvaranja metastabilnog zadržanog austenita u metalnoj strukturi, čija se količina povećava ako se povećava postotak ugljika u sastavu čelika. Ova strukturna formacija, koja se može pretvoriti u martenzit tijekom rada u proizvodu od ugljičnog čelika, značajno poboljšava karakteristike metala kao što je otpornost na trošenje.

Jedan od učinkovitih načina značajnog poboljšanja karakteristika ugljičnog čelika je kemijsko-toplinska obrada. Bit ove tehnologije je da se legura čelika, zagrijana na određenu temperaturu, podvrgava kemijskom djelovanju, što može značajno poboljšati njezine karakteristike. Nakon takve obrade, koja se može primijeniti na ugljične čelike različitih stupnjeva, povećava se tvrdoća i otpornost na trošenje metala, a poboljšava se i njegova otpornost na koroziju u vlažnim i kiselim sredinama.

Ostale opcije klasifikacije

Drugi parametar po kojem se klasificiraju legure ugljika je stupanj njihovog pročišćavanja od štetnih nečistoća. Čelici koji sadrže minimalnu količinu sumpora i fosfora imaju bolja mehanička svojstva (ali i veću cijenu). Ovaj je parametar postao temelj za klasifikaciju ugljičnih čelika, prema kojima se razlikuju legure:

• obična kvaliteta (B);
• kvalitativni (B);
• povećana kvaliteta (A).

Čelici prve kategorije (njihov kemijski sastav nije specificiran od strane proizvođača) odabiru se samo na temelju njihovih mehaničkih svojstava. Takvi čelici karakteriziraju minimalni troškovi. Nisu podvrgnuti toplinskoj ili tlačnoj obradi. Za visokokvalitetne čelike proizvođač propisuje kemijski sastav, a za visokokvalitetne legure mehanička svojstva. Ono što je važno jest da se proizvodi izrađeni od legura prve dvije kategorije (B i C) mogu podvrgnuti toplinskoj obradi i toploj plastičnoj deformaciji.

Postoji klasifikacija legura ugljika prema njihovoj glavnoj namjeni. Tako se razlikuju konstrukcijski čelici, od kojih se izrađuju dijelovi za razne namjene, i alatni čelici, koji se koriste u skladu sa svojim nazivom - za izradu raznih alata. Alatne legure se u usporedbi s konstrukcijskim legurama odlikuju povećanom tvrdoćom i čvrstoćom.

U označavanju ugljičnog čelika možete pronaći oznake "sp", "ps" i "kp", koje označavaju stupanj njegove deoksidacije. Ovo je još jedan parametar za klasifikaciju takvih legura.
Slova "sp" u oznaci označavaju mirne legure koje mogu sadržavati do 0,12% silicija. Karakterizira ih dobra udarna čvrstoća čak i pri niskim temperaturama te visoka ujednačenost strukture i kemijskog sastava. Takvi ugljični čelici imaju i nedostatke, od kojih su najznačajniji da je površina proizvoda izrađenih od njih lošije kvalitete od površine kipućih čelika, a nakon zavarivanja karakteristike dijelova izrađenih od njih značajno se pogoršavaju.

Polu-mirne legure (označene slovima "ps" u oznakama), u kojima silicij može biti sadržan u rasponu od 0,07-0,12%, karakterizira jednolika raspodjela nečistoća u njihovom sastavu. Time se osigurava postojanost karakteristika proizvoda izrađenih od njih.

U kipućim ugljičnim čelicima koji ne sadrže više od 0,07% silicija, proces deoksidacije nije u potpunosti završen, što uzrokuje heterogenost njihove strukture. U međuvremenu, odlikuju se nizom prednosti, od kojih su najznačajnije:

• niska cijena, što se objašnjava beznačajnim sadržajem posebnih aditiva;
• visoka plastičnost;
• dobra zavarljivost i obradivost metodama plastične deformacije.

Kako se označavaju legure ugljičnog čelika?

Razumijevanje načela označavanja ugljičnog čelika jednako je jednostavno kao i razumijevanje osnove za njegovu klasifikaciju: ne razlikuju se mnogo od pravila za označavanje čeličnih legura drugih kategorija. Da biste dešifrirali takve oznake, ne morate čak ni pogledati posebne tablice.

Slovo "U" na samom početku oznake marke legure označava da pripada kategoriji alata. Slova “A”, “B” i “C” ispisana na samom kraju oznake označavaju kojoj skupini kvalitete pripada ugljični čelik. Količina ugljika sadržana u leguri naznačena je na samom početku njezine oznake. Štoviše, za čelike visoke kvalitete (skupina "A") količina ovog elementa bit će naznačena u stotinkama postotka, a za legure skupina "B" i "C" - u desetinkama.

U označavanju pojedinih ugljičnih čelika možete pronaći slovo "G" nakon brojeva koji označavaju kvantitativni sadržaj ugljika. Ovo slovo označava da metal sadrži povećanu količinu elementa kao što je mangan. Oznake "sp", "ps" i "kp" označavaju kojem stupnju deoksidacije odgovara ugljični čelik.

Legure ugljika, zbog svojih karakteristika i niske cijene, aktivno se koriste za proizvodnju elemenata građevinskih konstrukcija, dijelova strojeva, alata i metalnih proizvoda za različite namjene.

2, prosječna ocjena: 5,00 od 5)

Čelik je kovkasta i kovana legura željeza i ugljika (kao trajne primjese). Također sadrži druge legirajuće elemente i druge štetne nečistoće. Sadržaj ugljika ne smije biti veći od 2,14%. Promjenom kemijskog sastava ove legure korištenjem koncentracije ugljika i dodavanjem legirajućih elemenata, moguće je dobiti širok raspon različitih kvaliteta ovog metala koji će imati različita svojstva. To je ono što omogućuje da se ovaj materijal koristi u većini industrija.

Načela klasifikacije čelika

Razvrstavanje i označavanje čelika odvija se prema sljedeće parametre:

Po kemijskom sastavu

Ovisno o kemijskom sastavu, ovaj metal je podijeljen u dvije vrste: ugljik i legura. Sa svoje strane, ugljični se dijele na:

• niske razine ugljika (sadržaj ugljika ispod 0,2%);
• srednje ugljik (sadržaj ugljika u rasponu od 0,2% - 0,45%);
• visoko ugljik (sadržaj ugljika iznad 0,5%).

Legirani čelici klasificiraju se prema ukupnoj ukupnoj količini legirajućih elemenata (sadržaj ugljika se ne zbraja; mangan se počinje smatrati legirajućim elementom kada je njegov sadržaj u leguri veći od 1%, silicija - više od 0,8%). Razlikuju se sljedeće:

• niske legure (ispod 2,5%);
• srednje legirano (unutar 2,5% - 10%);
• visoko legirani (više od 10%).

Po strukturi

Takva klasifikacijska značajka kao što je struktura materijala smatra se manje stabilnom, budući da ovisi o brzini hlađenja, legiranju, metodi toplinske obrade i nekim drugim promjenjivim čimbenicima. Međutim, struktura gotovog materijala još uvijek omogućuje objektivnu procjenu njegove kvalitete. Podjela čelika prema strukturi u stanjima žarenja i normalizacije. U stanju žarenja razlikuju se:

Nakon procesa normalizacije čelik se dijeli u sljedeće klase:

• perlitni - sadrže malu količinu legirajućih elemenata, struktura nakon normalizacije: perlit, perlit + ferit, perlit + hipereutektoidni karbid;
• martenzitni - sadrže veliku količinu legirajućih elemenata, kao i relativno nisku kritičnu brzinu otvrdnjavanja;
• austenit - karakteriziran visokim sadržajem legirajućih elemenata, struktura: austenit, austenit + karbid.

Po namjeni

Iz razloga kao što je imenovanje Čelici se dijele na konstrukcijske, alatne i namjenske(imaju posebna svojstva).

Konstrukcijske se koriste za izradu svih vrsta dijelova u uređajima, strojevima i elementima građevinskih konstrukcija. Dijele se na:

• obična kvaliteta;
• poboljšan;
• cementiran;
• automatski;
• velika snaga;
• proljeće-proljeće.

Alati služe za izradu reznih, mjernih i drugih alata. Podijeljeni su u sljedeće skupine:

• za proizvodnju alata za rezanje;
• za proizvodnju mjernih instrumenata;
• za proizvodnju opreme za štancanje i prešanje.

Posebne namjene su legure s posebnim fizikalnim i/ili mehaničkim svojstvima. Tamo su:

Po kvaliteti i načinu proizvodnje

U ovom slučaju kvaliteta se podrazumijeva kao cijeli skup svojstava metala, koji su određeni metalurškim procesom njegove proizvodnje. Kvaliteta čelika određena je prisutnošću štetnih nečistoća u njemu. Prije svega, to su kemijski elementi sumpor i fosfor. Ovisno o sadržaju dijele se na:

• obične kvalitete - sadrži do 0,06% sumpora i 0,07% fosfora;
• visokokvalitetni - do 0,035% sumpora i 0,035% fosfora;
• visokokvalitetni - ne više od 0,025% sumpora i 0,025% fosfora.
• posebno visoke kvalitete - ne više od 0,015% sumpora i 0,025% fosfora.

Prema stupnju deoksidacije

Deoksidacija je proces uklanjanja kisika iz tekuće legure. Nedeoksidirani čelik ima relativno nisku duktilnost i osjetljiviji je na krti lom tijekom toplinske obrade pod pritiskom. Prema stupnju deoksidacije dijele se na:

• smiriti;
• polumirno;
• ključanje.

Proces deoksidacije mirnih čelika u peći za taljenje/ili loncu pomoću mangana, aluminija i silicija. Stvrdnjavanje u kalupu odvija se tiho, bez razvijanja plina. U gornjem dijelu ingota formira se šupljina skupljanja. Ova vrsta ima anizotropiju, odnosno mehanička svojstva su različita i ovise o smjeru - plastična svojstva u poprečnom smjeru (uzduž smjera kotrljanja) znatno su niža nego u uzdužnom smjeru. Osim toga, u gornjem dijelu ingota sadržaj sumpora, fosfora i ugljika je povećan, au donjem dijelu smanjen. To značajno pogoršava svojstva proizvoda, ponekad čak i do odbijanja.

Deoksidacija u kipućoj vodi događa se samo zahvaljujući manganu. Višak kisika tijekom skrućivanja djelomično reagira s ugljikom, oslobađajući mjehuriće plina (ugljični monoksid). Tu se stvara dojam “vrenja”. U ovoj vrsti praktički nema nemetalnih inkluzija koje proizlaze iz proizvoda deoksidacije. To je legura s niskim udjelom ugljika, s minimalnim udjelom silicija i visokim udjelom plinovitih nečistoća. Koristi se u proizvodnji dijelova karoserije automobila, itd. Ima dobru sposobnost hladnog oblikovanja.

Polumirni čelici zauzimaju srednji položaj između mirnih i kipućih čelika. Dezoksidacija se provodi u dvije faze: dijelom u peći za taljenje i loncu, a na kraju u kalupu. U kalupu dolazi do deoksidacije zbog ugljika sadržanog u metalu.

Dekodiranje čelika u znanosti o materijalima

Pripada klasi: strukturna kvaliteta ugljika. Kemijski sastav: ugljik - 0,17−0,24%; silicij - 0,17−0,37%; mangan - 0,35−0,65%; sumpor - do 0,04%; fosfor - do 0,04%. Široko se koristi u izradi kotlova, za cijevi i cjevovode za grijanje za razne namjene; ​​osim toga, industrija proizvodi šipke i ploče.

Prijepis HVG

Pripada klasi: legirani instrumental. Koristi se za izradu mjernih i reznih alata, nareznica, broševa.

Čelik je glavni metalni materijal koji se koristi u proizvodnji strojeva, alata i uređaja. Njegova široka uporaba objašnjava se prisutnošću u ovom materijalu čitavog kompleksa vrijednih tehnoloških, mehaničkih i fizikalno-kemijskih svojstava. Osim toga, čelik ima relativno nisku cijenu i može se proizvoditi u velikim količinama. Proces proizvodnje ovog materijala stalno se usavršava, zahvaljujući čemu svojstva i kvaliteta čelika mogu osigurati nesmetan rad suvremenih strojeva i uređaja pri visokim radnim parametrima.

Opća načela za klasifikaciju klasa čelika

Glavne klasifikacijske karakteristike čelika: kemijski sastav, namjena, kvaliteta, stupanj deoksidacije, struktura.

• Postati po kemijskom sastavu dijele se na ugljik i legure. Na temelju masenog udjela ugljika, i prva i druga skupina čelika dijele se na: niskougljične (manje od 0,3% C), srednje ugljične (koncentracija C je u rasponu od 0,3-07%), visoko- ugljik - s koncentracijom ugljika većom od 0,7%.

Legirani čelici su oni koji osim trajnih nečistoća sadrže i aditive uvedene radi povećanja mehaničkih svojstava ovog materijala.

Kao dodaci legiranju koriste se krom, mangan, nikal, silicij, molibden, volfram, titan, vanadij i mnogi drugi, kao i kombinacija ovih elemenata u različitim postocima. Po broju aditivaČelici se dijele na niskolegirane (legirajućih elemenata manje od 5%), srednje legirane (5-10%) i visokolegirane (sadrže više od 10% aditiva).

• Prema svojoj namjeniČelici mogu biti konstrukcijski, alatni i namjenski materijali s posebnim svojstvima.

Najopsežniji razred su konstrukcijski čelici, koji su namijenjeni za izradu građevinskih konstrukcija, dijelova uređaja i strojeva. S druge strane, konstrukcijski čelici podijeljeni su na opružne, poboljšane, cementirane i visoke čvrstoće.

Alatni čelici razlikuju se ovisno o namjeni alata koji se iz njih izrađuje: mjerni, rezni, vrući i hladni deformacijski kalupi.

Čelici za posebne namjene podijeljeni su u nekoliko skupina: otporni na koroziju (ili nehrđajući), otporni na toplinu, otporni na toplinu, električni.

• Po kvalitetiČelici su običnog kvaliteta, visokokvalitetni, visokokvalitetni i posebno kvalitetni.

Kvaliteta čelika podrazumijeva se kao kombinacija svojstava određenih postupkom njegove proizvodnje. Takve karakteristike uključuju: ujednačenost strukture, kemijski sastav, mehanička svojstva, mogućnost izrade. Kvaliteta čelika ovisi o sadržaju plinova u materijalu - kisika, dušika, vodika, kao i štetnih nečistoća - fosfora i sumpora.

• Prema stupnju deoksidacije i naravi procesa skrućivanja čelici su mirni, polumirni i kipući.

Dezoksidacija je operacija uklanjanja kisika iz tekućeg čelika, koja izaziva krti lom materijala tijekom vruće deformacije. Blagi čelici deoksidiraju se silicijem, manganom i aluminijem.

• Po strukturi Oni razdvajaju čelike u žarenom (ravnotežnom) stanju i u normaliziranom stanju. Strukturni oblici čelika su ferit, perlit, cementit, austenit, martenzit, ledeburit i drugi.

Utjecaj ugljika i legirajućih elemenata na svojstva čelika

Industrijski čelici su kemijski složene legure željeza i ugljika. Uz ove osnovne elemente, kao i legirajuće komponente u legiranim čelicima, materijal sadrži stalne i slučajne nečistoće. Glavne karakteristike čelika ovise o postotku ovih komponenti.

Kako zaštititi svoje objekte od: prevencija, liječenje, savjeti stručnjaka Strojevi za rezanje i savijanje armature: Naučit ćete za što su potrebni, kako ih koristiti i koliko su potrebni na gradilištu.

U našem cjeniku možete saznati što je aktualno u Sankt Peterburgu i Lenjingradskoj regiji.

Ugljik ima odlučujući utjecaj na svojstva čelika. Nakon žarenja struktura ovog materijala sastoji se od ferita i cementita, čiji sadržaj raste proporcionalno porastu koncentracije ugljika. Ferit je niske čvrstoće i duktilne strukture, dok je cementit tvrd i krt. Stoga povećanje udjela ugljika dovodi do povećanja tvrdoće i čvrstoće te smanjenja duktilnosti i žilavosti. Ugljik mijenja tehnološke karakteristike čelika: obradivost pritiskom i rezanjem, zavarljivost. Povećanje koncentracije ugljika dovodi do pogoršanja obradivosti zbog otvrdnjavanja i smanjene toplinske vodljivosti. Odvajanje strugotine od čelika visoke čvrstoće povećava količinu proizvedene topline, što uzrokuje smanjenje vijeka trajanja alata. Ali niskougljični čelici s niskom viskoznošću također su slabo obrađeni, jer se stvaraju strugotine koje je teško ukloniti.

Čelici s udjelom ugljika od 0,3-0,4% imaju najbolju obradivost rezanjem.

Povećanje koncentracije ugljika dovodi do smanjenja sposobnosti čelika da se deformira u toplom i hladnom stanju. Za čelik namijenjen složenom hladnom oblikovanju količina ugljika je ograničena na 0,1%.

Niskougljični čelici imaju dobru zavarljivost. Za zavarivanje srednje i visokougljičnih čelika koriste se zagrijavanje, polagano hlađenje i druge tehnološke operacije za sprječavanje pojave hladnih i toplih pukotina.

Da bi se postigla visoka svojstva čvrstoće, količina komponenata za legiranje mora biti racionalna. Prekomjerno legiranje, isključujući uvođenje nikla, dovodi do smanjenja rezerve žilavosti i izaziva krti lom.

• Krom je nedeficitarna legirajuća komponenta i već pri udjelu do 2 % pozitivno utječe na mehanička svojstva čelika.
• Nikal je najvrjedniji i najrjeđi aditiv za legiranje, uvodi se u koncentraciji od 1-5%. Najučinkovitije smanjuje prag hladnokrvnosti i pomaže povećati temperaturnu rezervu viskoznosti.
• Mangan, kao jeftinija komponenta, često se koristi kao zamjena za nikal. Povećava granicu tečenja, ali može učiniti čelik osjetljivim na pregrijavanje.
• Molibden i volfram su skupi i rijetki elementi koji se koriste za povećanje toplinske otpornosti brzoreznih čelika.

Načela označavanja čelika prema ruskom sustavu

Na suvremenom tržištu metalnih proizvoda ne postoji zajednički sustav označavanja čelika, što značajno komplicira trgovinske operacije, što dovodi do čestih pogrešaka prilikom naručivanja.

U Rusiji je usvojen alfanumerički sustav označavanja, u kojem su nazivi elemenata sadržanih u čeliku označeni slovima, a njihove količine označene su brojevima. Slova također označavaju metodu deoksidacije. Oznaka "KP" označava kipuće čelike, "PS" - polumirne čelike, a "SP" - mirne čelike.

• Čelici obične kvalitete imaju indeks St, nakon čega je označen uvjetni broj razreda od 0 do 6. Zatim je naznačen stupanj deoksidacije. Ispred se nalazi broj skupine: A – čelik zajamčenih mehaničkih svojstava, B – kemijski sastav, C – oba svojstva. Indeks skupine A u pravilu se ne dodjeljuje. Primjer oznake – B Članak 2. KP.
• Za označavanje konstrukcijskih visokokvalitetnih ugljičnih čelika ispred je naveden dvoznamenkasti broj koji označava sadržaj C u stotinkama postotka. Na kraju - stupanj deoksidacije. Na primjer, čelik 08KP. Visokokvalitetni alatni ugljični čelici imaju slovo U ispred, a zatim dvoznamenkastu koncentraciju ugljika u desetinkama postotka - na primjer čelik U8. Čelici visoke kvalitete imaju slovo A na kraju razreda.
• U vrstama legiranog čelika, slova označavaju elemente legure: "H" je nikal, "X" je krom, "M" je molibden, "T" je titan, "B" je volfram, "Y" je aluminij. U konstrukcijskim legiranim čelicima, sadržaj C je naznačen u stotinkama postotka na prednjoj strani. U čelicima od legure alata ugljik je označen u desetinkama postotka; ako sadržaj ove komponente prelazi 1,5%, njegova koncentracija nije naznačena.
• Brzorezni alatni čelici označeni su indeksom P i naznakom sadržaja volframa u postocima, na primjer, P18.

Označavanje čelika prema američkom i europskom sustavu

Planirate li kupiti valjani metal? Nudimo razumne cijene i kvalitetu od proizvođača.

U Sjedinjenim Državama postoji nekoliko sustava označavanja čelika koje su razvile razne organizacije za normizaciju. Za nehrđajuće čelike najčešće se koristi AISI sustav koji vrijedi i u Europi. Prema AISI-ju, čelik je označen s tri brojke, u nekim slučajevima iza kojih slijedi jedno ili više slova. Prvi broj označava klasu čelika, ako je 2 ili 3, onda je to austenitna klasa, ako je 4 feritna ili martenzitna. Sljedeće dvije znamenke označavaju redni broj građe u skupini. Slova označavaju:

• L – niski maseni udio ugljika, manji od 0,03%;
• S – normalna koncentracija C, manja od 0,08%;
• N znači da je dodan dušik;
• LN – nizak sadržaj ugljika u kombinaciji s dodatkom dušika;
• F – povećana koncentracija fosfora i sumpora;
• Se – čelik sadrži selen, B – silicij, Cu – bakar.

U Europi se koristi EN sustav, koji se razlikuje od ruskog po tome što prvo navodi sve legirajuće elemente, a zatim istim redoslijedom brojčano označava njihov maseni udio. Prvi broj je koncentracija ugljika u stotinkama postotka.

Ako legirani čelici, konstrukcijski i alatni, osim brzoreznih čelika, sadrže više od 5% barem jednog legirajućeg aditiva, ispred sadržaja ugljika stavlja se slovo "X".

Zemlje EU-a koriste oznaku EN, u nekim slučajevima paralelno označavajući nacionalnu oznaku, ali s oznakom "zastarjelo".

Međunarodni analozi čelika otpornih na koroziju i toplinu

Čelici otporni na koroziju

Europa (EN)	Njemačka (DIN)	SAD (AISI)	Japan (JIS)	CIS (GOST)
1.4000	X6Cr13	410S	SUS 410 S	08H13
1.4006	X12CrN13	410	SUS 410	12H13
1.4021	X20Cr13	(420)	SUS 420 J1	20H13
1.4028	X30Cr13	(420)	SUS 420 J2	30H13
1.4031	X39Cr13		SUS 420 J2	40H13
1.4034	X46Cr13	(420)		40H13
1.4016	X6Cr17	430	SUS 430	12H17
1.4510	X3CrTi17	439	SUS 430 LX	08H17T
1.4301	X5CrNI18-10	304	SUS 304	08H18N10
1.4303	X4CrNi18-12	(305)	SUS 305	12H18N12
1.4306	X2CrNi19-11	304 L	SUS 304 L	03H18N11
1.4541	X6CrNiTi18-10	321	SUS 321	08H18N10T
1.4571	X6CrNiMoTi17-12-2	316 Ti	SUS 316 Ti	10H17N13M2T

Vrste čelika otporne na toplinu

Europa (EN)	Njemačka (DIN)	SAD (AISI)	Japan (JIS)	CIS (GOST)
1.4878	X12CrNiTi18-9	321H		12H18N10T
1.4845	X12CrNi25-21	310 S		20H23N18

Vrste brzoreznog čelika

stupanj čelika			Analogi u američkim standardima
Zemlje ZND-a GOST	Euronorme
R0 M2 SF10-MP
R2 M10 K8-MP
R6 M5 K5-MP
R6 M5 F3-MP
R6 M5 F4-MP
R6 M5 F3 K8-MP
R10 M4 F3 K10-MP
R6 M5 F3 K9-MP
R12 M6 F5-MP
R12 F4 K5-MP
R12 F5 K5-MP

Konstrukcijski čelik

stupanj čelika			Analogi u američkim standardima
Zemlje ZND-a GOST	Euronorme

Osnovni raspon vrsta nehrđajućeg čelika

CIS (GOST)	Euronorme (EN)	Njemačka (DIN)	SAD (AISI)
03 X17 N13 M2		X2 CrNiMo 17-12-2
03 X17 N14 M3		X2 CrNiMo 18-4-3
03 X18 N10 T-U
06 HN28 MDT		X3 NiCrCuMoTi 27-23
08 X17 N13 M2		X5CrNiMo 17-13-3
08 X17 N13 M2 T		H6 CrNiMoTi 17-12-2
		H6 CrNiTi 18-10
20 H25 N20 S2		X56 CrNiSi 25-20
03 X19 N13 M3
02 X18 M2 BT
02 X28 N30 MDB		X1 NiCrMoCu 31-27-4
03 X17 N13 AM3		X2 CrNiMoN 17-13-3
03 X22 N5 AM2		X2 CrNiMoN 22-5-3
03 X24 N13 G2 S
08 X16 N13 M2 B		X1 CrNiMoNb 17-12-2
08 X18 N14 M2 B	1,4583 X10 CrNiMoNb	X10 CrNiMoNb 18-12
		X8 SrNiAlTi 20-20
		X3 CrnImOn 27-5-2
		H6 CrNiMoNb 17-12-2
		X12 CrMnNiN 18-9-5

Čelik za ležajeve

Opružni čelik

stupanj čelika			Analogi u američkim standardima
Zemlje ZND-a GOST	Euronorme

Čelik otporan na toplinu

stupanj čelika			Analogi u američkim standardima
Zemlje ZND-a GOST	Euronorme

Ocjena GD zvjezdicama
WordPress sustav ocjenjivanja

Označavanje čelika prema ruskim, europskim i američkim sustavima, 4,6 od 5 - ukupno glasova: 63

Željezo- uobičajeni inženjerski materijal.

Čelik se odnosi na legure željeza i ugljika koje sadrže od 0,02 do 2,14% C. Osim ugljika, čelik sadrži trajne nečistoće Mn, Si, S, P itd., koje utječu na njegova svojstva. Čelici se klasificiraju prema kemijskom sastavu, kakvoći i primjeni.

Po kemijskom sastavu Razlikuju se ugljični i legirani čelici. Na temelju sadržaja ugljika, obje se dijele na niske (manje od 0,25% C), srednje (0,30 - 0,70% C) i visoke (više od 0,7% C). Ovisno o ukupnom sadržaju legirajućih elemenata, razlikuju se niskolegirani (manje od 5%), srednje (5,0-10,0%) i visokolegirani (više od 10,0%) čelici.

Po kvaliteti Postoje čelici obične kvalitete, visokokvalitetni, visokokvalitetni i posebno visokokvalitetni. Ova klasifikacija određuje uvjete metalurške proizvodnje čelika i, prije svega, sadržaj štetnih nečistoća u njima.

U čelike obične kvalitete ubrajaju se ugljični čelici koji sadrže do 0,6% - C, do 0,060% - S i do 0,070% - P. Od njih se izrađuju toplovaljani dugi proizvodi: grede, šipke, kanalice, uglovi, cijevi i dr. , kao i hladno valjani čelični lim.

U skladu s GOST 380-88 proizvode se tri skupine (A, B i C) čelika obične kvalitete.

Grupa A uključuje čelike koji se isporučuju prema njihovim mehaničkim svojstvima bez navođenja njihovog kemijskog sastava. Čelici ove skupine označavaju se slovima St (čelik) i brojevima 0, 1, 2...6.

Što je veći broj, to je veći sadržaj ugljika i čvrstoća (σ in, MPa) i niža duktilnost (δ,%). Ovi se čelici koriste u stanju isporuke bez naknadnog toplog oblikovanja ili toplinske obrade. Primjeri čelika u ovoj skupini su sljedeće klase: St0, St1, St4.

Grupa B - čelici koji se isporučuju sa zajamčenim kemijskim sastavom. Oznaci razreda čelika ove grupe prethodi slovo B, na primjer, BSt0, BSt1 itd.

Grupa B predstavlja čelike isporučene sa zajamčenim kemijskim sastavom i mehaničkim svojstvima. Skupina B uvodi se u oznaku razreda čelika ove skupine, na primjer, VSt1, VSt5. Kemijski sastav čelika je isti kao kod odgovarajućeg razreda grupe B, a mehanička svojstva su ista kao kod grupe A.

Čelici skupine B i C koriste se u slučajevima kada se čelik mora podvrgnuti vrućoj deformaciji ili ojačati toplinskom obradom.

Čelici obične kvalitete dalje se dijele na mirne, polumirne i kipuće.

Blagi čelici deoksidiraju se tijekom procesa taljenja pomoću mangana, silicija, aluminija i titana. Sadrže minimalnu količinu kisika i raznih oksida. Sadržaj silicija je obično 0,15 - 0,35%. Tihi čelici označeni su slovima "sp", na primjer, St3sp, BSt5sp, VSt4sp itd.

Kipući čelici deoksidiraju se tijekom procesa taljenja samo manganom, sadržaj silicija nije veći od 0,1% (u tragovima). Prije izlijevanja sadrže povećanu količinu kisika, koji u interakciji s ugljikom stvara mjehuriće CO. Oslobađanje mjehurića iz metala daje dojam da vrije. Neki od njih ostaju u metalu, tvoreći njegovu strukturu poput saća. Kipući čelici dodatno su označeni slovima "kp", na primjer, BStZkp, St2kp, VSt4kp.

Polumirni čelici, u smislu stupnja dezoksidacije, zauzimaju srednji položaj između mirnih i kipućih čelika i sadrže do 0,17% silicija (prethodno deoksidiranog manganom). Polumirni čelici dodatno su označeni slovima "ps", na primjer St1ps, St2ps, VSt5ps itd. Zbog veće homogenosti u usporedbi s kipućim čelikom, polumeki čelik ima svojstva bliska onima mekog čelika. Meki čelik koristi se za proizvodnju valjanih proizvoda i oblikovanih odljevaka; polumirno i kipuće - iznajmljujem.

Čelik visoke kvalitete. Što se tiče kemijskog sastava, to su ugljični legirani čelici, u kojima sadržaj sumpora i fosfora ne smije biti veći od 0,035%. Oscilacije u sadržaju ugljika unutar stupnja ne smiju prelaziti 0,08%.

Čelici visoke kvalitete. To su ugljični i legirani čelici, taljeni prvenstveno u električnim i kiselim otvorenim pećima. Sadržaj sumpora i fosfora nije veći od 0,025% svaki, a fluktuacije ugljika unutar marke nisu veće od 0,07%.

Osobito kvalitetni čelici su legirani čelici taljeni u električnim pećima s elektropretaljivanjem troske i sadrže sumpor i fosfor najviše 0,015% svaki.

Primjenom Razlikuju se sljedeće klase čelika: konstrukcijski, za strojogradnju opće namjene, za strojogradnju posebne namjene, alatni, s posebnim kemijskim i fizikalnim svojstvima. U ovom radu ograničit ćemo se na razmatranje konstrukcijskih, inženjerskih i alatnih čelika opće namjene, a ostalo ćemo proučavati u kolegiju Znanost o materijalima.

Označavanje građevinskih i inženjerskih čelika za opće namjene. Gore je bilo riječi o označavanju ugljičnih čelika uobičajene kvalitete.

Visokokvalitetni ugljični čelici prema GOST 1050-88 označeni su brojevima 08, 10, 15, 20... 85, koji označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka. Ovisno o stupnju deoksidacije ovi čelici mogu biti mirni i kipući (08 i 08kp, 10 i 10kp).

Legirani čelici označeni su brojevima i slovima, na primjer, 15X; 45HF; 18HGT; 12HN3A; 20H2N4A; 14G2 25G2S, itd. Dvoznamenkasti brojevi na početku oznake označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka; slova desno od broja označavaju legirajući element: A - dušik, B - niobij, B - volfram, G - mangan, D - bakar, K - kobalt, N - nikal, M - molibden, P - fosfor, P - bor, C - silicij, T - titan, F - vanadij, X - krom, C "cirkonij, Yu - aluminij, U - rijetka zemlja. Brojevi nakon slova (simbol elementa) označavaju približan sadržaj odgovarajućeg legirajućeg elementa u cijelim postocima, odsutnost broja znači da je oko 1% ili manje. Slovo A na kraju oznake označava da je čelik visoke kvalitete (12HI3A), na početku - automatski čelik (A15, A30 ), u sredini - dušik. Za čelike koji se koriste u lijevanom obliku, slovo L nalazi se na kraju oznake ( na primjer, 25L, 35GL).

Građevinski čelik koristi se za zavarene konstrukcije, magistralne naftovode i plinovode, za armiranje armiranobetonskih konstrukcija itd. U ove svrhe naširoko se koriste niskougljični i niskolegirani visokokvalitetni čelici, te čelici obične kvalitete (VStZsp, VSt3Gps, VSt5Gps, 14G2, 17GS, 15HSND itd.).

Inženjerski čelik opće namjene dijeli se u tri skupine: čelici koji se koriste bez toplinske obrade kaljenja; kaljeni niskougljični (do 0,25% C) i poboljšani srednje ugljični (od 0,30-0,50% C) čelici. To su u pravilu ugljični i niskolegirani čelici.

Čelici koji se koriste bez toplinske obrade kaljenja. To su čelici koji se isporučuju u listovima za naknadno štancanje, duboko izvlačenje itd. Po kemijskom sastavu čelici su niskougljični s niskim sadržajem silicija (kp, ps) i niskolegirani (08kp, 08ps, 15kp, 20Khkp itd.).

Može se cementiratičelici se koriste za proizvode podvrgnute površinskom zasićenju ugljikom. Nakon naugljičavanja, kaljenja i niskog popuštanja, dijelovi izrađeni od ovih čelika imaju tvrdu površinu (HRC 58-62), dobru otpornost na trošenje i žilavu, jaku jezgru (HRC 20-30). Za male nekritične proizvode naširoko se koriste čelični razredi 10, 15, 20, 15X, 20X. Za kritičnije i velike proizvode koriste se legirani visokokvalitetni i visokokvalitetni čelici, na primjer, 18KhGT, 12KhN3A, 20Kh2N4A, 20KhGR, 18Kh2N4VA itd.

Mogućnost nadogradnje Strojograđevni čelici koriste se nakon kaljenja i visokog popuštanja (poboljšanja). Za proizvode s malim poprečnim presjekom ili koji rade pod malim opterećenjima koriste se čelici razreda 35, 40, 45, 50. Za dijelove s većim poprečnim presjekom koriste se nisko i srednje legirani čelici koji imaju visoku prokaljivost i pružaju visoka mehanička svojstva po cijelom presjeku, npr. 40H, 30HGT, 50G2 , 40HN, 40HNMA, ZOHN2VF itd.

Alatni čelici dizajniran za proizvodnju reznih, mjernih, hladno oblikovanih i toplo oblikovanih alata. To su u pravilu visokougljični čelici koji sadrže preko 0,70% C (osim čelika za alate za toplo oblikovanje koji se svrstavaju u srednje ugljične čelike). To uključuje visokokvalitetne i visokokvalitetne čelike, ugljične, legirane i brze čelike. Označeni su u skladu s tim.

Ugljični alatni čelici označavaju se slovom U i brojevima koji označavaju prosječni sadržaj ugljika u desetinkama postotka (U7, U8, U10, U12A itd.).

Legirani alatni čelici 9HS, X, 5HVG, 3H8V2 itd. označena brojem koji pokazuje prosječni sadržaj ugljika u desetinkama postotka, ako je manji od 1,0%. Ako je udio ugljika 1,0% ili veći, brojka najčešće nedostaje. Slova označavaju legirajuće elemente (vidi gore), a brojevi iza njih označavaju cijeli postotak odgovarajućeg legirajućeg elementa.

Brzorezni čelici se označavaju slovom P (R14F4). Broj iza njega označava sadržaj glavnog legirajućeg elementa (volframa) u cijelim postocima. Sadržaj ugljika u brzoreznim čelicima je 0,75-1,15%, krom - 3,8-4,2% nije naznačen u oznaci razreda čelika. Osim toga, svi brzorezni čelici sadrže vanadij; ako je manji od 2,2%, tada nije naznačen u marki.

Za alate za rezanje koriste se ugljični čelici U8, U10, U8A, U12 GOST 1435-90, legirani 9HS, HVG, H (GOST 5950-73), kao i brzorezni visokolegirani čelici razreda R18, R12, R6MZ, R6M5, R10K5 (GOST 19265-73). Posebnost alatnih čelika za alate za rezanje je njihov visok sadržaj ugljika (od 0,70 do 1,5%), što omogućuje postizanje visoke tvrdoće IKS 60-65 nakon kaljenja i kaljenja.

Za izradu hladno oblikovanih alata često se koriste ugljični i legirani čelici za rezne alate. To se objašnjava činjenicom da su radni uvjeti reznih matrica i alata za rezanje vrlo bliski. Najbolji čelici za alate za hladno oblikovanje su X12F1, X12M, X6VF itd.

Čelici za kalupe koji deformiraju metal u vrućem stanju moraju imati visoka mehanička svojstva (čvrstoća, žilavost) na povišenim temperaturama i otpornost na vatru, tj. izdržati ponovljeno zagrijavanje i hlađenje (toplinski ciklusi) bez pucanja. To su u pravilu nisko i srednje legirani čelici koji sadrže ugljik od 0,35 do 0,60%, kao što su 5HNM, 5HNMA, 4H5V2FS, ZH2V8F itd.

Čelici za mjerne instrumente moraju imati visoku tvrdoću, otpornost na trošenje i održavati dimenzijsku stabilnost. U tu svrhu obično se koriste visokougljični niskolegirani čelici razreda X, 9HS, HVG itd. Osim toga, za ravne alate (ravnala, spajalice, šablone itd.) koriste se niskougljični konstrukcijski čelici 15, 15H, 20H, itd., podvrgnuti površinskom zasićenju, često se koristi ugljik nakon čega slijedi kaljenje.

Po strukturi:

< С, тем >perlit, čelik je jači.

Po namjeni:

1)

PITANJE 14. Podjela čelika prema načinu proizvodnje i kvaliteti.

Prema načinu proizvodnje:

1) Kisela metoda;

2) Glavna metoda je nedeoksidirani čelik KP, mirni SP, ako nema slova nakon marke, onda je to mirni čelik, ako nije potpuno deoksidiran, onda ps.

Po kvaliteti:

Ovisno o sadržaju štetnih nečistoća: sumpora i fosfora, čelik se dijeli na:

Čelik obične kvalitete, sadržaj do 0,06% sumpora i do 0,07% fosfora. Čelik obične kvalitete također se dijeli u 3 skupine na temelju zaliha:

1. čelik skupina A isporučuje se potrošačima na temelju mehaničkih svojstava (takav čelik može imati visok sadržaj sumpora ili fosfora);

2. čelik skupina B - po kemijskom sastavu;

3. čelik Grupa B- sa zajamčenim mehaničkim svojstvima i kemijskim sastavom.

1. Visoka kvaliteta- do 0,035% sumpora i fosfora svaki zasebno.

2.Visoka kvaliteta- do 0,025% sumpora i fosfora.

3. Posebno visoke kvalitete, do 0,025% fosfora i do 0,015% sumpora.

Legirani čelici. Legirajući elementi. Označavanje l/s.

Legirani čelici imaju široku primjenu u traktorskoj i poljoprivrednoj tehnici, u automobilskoj industriji, teškoj i transportnoj tehnici, au manjoj mjeri u strojogradnji, alatnoj i drugim vrstama industrije. Ovaj se čelik koristi za teško opterećene metalne konstrukcije.

Čelici u kojima ukupna količina legirajućih elemenata ne prelazi 2,5% klasificirani su kao niskolegirani, oni koji sadrže 2,5-10% su legirani, a više od 10% klasificirani su kao visokolegirani (sadržaj željeza više od 45%).

Niskolegirani čelici najviše se koriste u građevinarstvu, a legirani čelici u strojogradnji.

Legirani konstrukcijski čelici označavaju se brojevima i slovima. Dvoznamenkasti brojevi navedeni na početku marke označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka; slova s ​​desne strane broja označavaju legirajući element. Na primjer, čelik 12H2N4A sadrži 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni i klasificiran je kao visokokvalitetan, što je označeno slovom IAI na kraju razreda.

Građevinski niskolegirani čelici

Niskolegirani čelici su oni koji ne sadrže više od 0,22% C i relativno malu količinu nedeficitarnih legirajućih elemenata: do 1,8% Mn, do 1,2% Si, do 0,8% Cr i drugi.

U te čelike spadaju čelici 09G2, 09GS, 17GS, 10G2S1, 14G2, 15HSND, 10KHNDP i mnogi drugi. Čelici u obliku limova i profiliranih profila koriste se u građevinarstvu i strojogradnji za zavarene konstrukcije, uglavnom bez dodatne toplinske obrade. Niskolegirani niskougljični čelici su zavarljivi.

Za izradu cijevi velikog promjera koristi se čelik 17GS (s0,2=360MPa, sv=520MPa).

Za izradu dijelova ojačanih karburizacijom koriste se čelici s niskim udjelom ugljika (0,15-0,25% C). Sadržaj legirajućih elemenata u čelicima ne smije biti prevelik, već treba osigurati potrebnu prokaljivost površinskog sloja i jezgre.

Kromni čelici 15X, 20X namijenjeni su za izradu malih proizvoda jednostavnog oblika, cementiranih do dubine od 1,0-1,5 mm. Kromni čelici, u usporedbi s ugljičnim čelicima, imaju veća svojstva čvrstoće s nešto manjom duktilnošću u jezgri i boljom čvrstoćom u cementiranom sloju.

Proizvodnja čelika.

U usporedbi s lijevanim željezom, čelik sadrži manje ugljika, silicija, sumpora i fosfora. Za proizvodnju čelika od lijevanog željeza potrebno je smanjiti koncentraciju tvari oksidativnim taljenjem.

U modernoj metalurškoj industriji čelik se tali uglavnom u tri jedinice: konvektorima, otvorenim pećima i električnim pećima.

Proizvodnja čelika u konvertorima.

Pretvarač je posuda kruškolikog oblika. Gornji dio naziva se vizir ili kaciga. Ima grlo kroz koje se odvodi tekući lijev i čelik te troska. Srednji dio ima cilindrični oblik. U donjem dijelu nalazi se pričvršćeno dno koje se po istrošenosti mijenja novim. Na dnu je pričvršćena kutija za zrak u koju ulazi komprimirani zrak.

Kapacitet suvremenih konvektora je 60 - 100 tona ili više, a tlak zračnog udara 0,3-1,35 Mn/m. Količina zraka potrebna za obradu 1 tone lijevanog željeza je 350 kubnih metara.

Prije lijevanja lijevanog željeza, konvektor se okreće u vodoravan položaj, pri čemu su otvori tuyera iznad razine lijevanog željeza. Zatim se polako vraća u okomiti položaj i istovremeno se vrši mlaz zraka koji sprječava prodiranje metala kroz rupe tuyera u zračnu kutiju. U procesu puhanja zraka kroz tekuće lijevano željezo izgaraju silicij, mangan, ugljik i djelomično željezo.

Kada se postigne potrebna koncentracija ugljika, konvektor se vraća u horizontalni položaj i prekida dovod zraka. Gotov metal se deoksidira i izlije u lonac.

Bessemerov proces. U pretvarač se ulijeva tekuće lijevano željezo s prilično visokim udjelom silicija (do 2,25% i više), mangana (0,6-0,9%) i minimalne količine sumpora i fosfora.

Na temelju prirode reakcije koja se odvija, Bessemerov proces može se podijeliti u tri razdoblja. Prvi period počinje nakon pokretanja miniranja u konverteru i traje 3-6 minuta. Male kapljice tekućeg lijevanog željeza izlaze iz grla pretvarača zajedno s plinovima, stvarajući iskre. Tijekom tog razdoblja silicij, mangan i djelomično željezo oksidiraju se prema reakcijama:

2Mn + O2 = 2MnO,

2Fe + O2 = 2FeO.

Nastali željezni oksid djelomično se otapa u tekućem metalu, potičući daljnju oksidaciju silicija i mangana. Ove se reakcije odvijaju uz oslobađanje velike količine topline, što uzrokuje zagrijavanje metala. Troska se ispostavlja kiselom (40-50% SiO2).

Drugo razdoblje počinje nakon gotovo potpunog izgaranja silicija i mangana. Tekući metal se dovoljno dobro zagrije da se stvore povoljni uvjeti za oksidaciju ugljika reakcijom C + FeO = Fe + CO, koja nastaje uz apsorpciju topline. Sagorijevanje ugljika traje 8-10 minuta i prati ga lagani pad temperature tekućeg metala. Nastali ugljikov monoksid izgara u zraku. Iznad grla konvektora pojavljuje se svijetli plamen.

Kako se sadržaj ugljika u metalu smanjuje, plamen iznad vrata se smanjuje i počinje treća perioda. Od prijašnjih razdoblja razlikuje se po pojavi smeđeg dima iznad grla pretvarača. To pokazuje da su silicij, mangan i ugljik gotovo potpuno izgorjeli iz lijevanog željeza i da je započela vrlo jaka oksidacija željeza. Treće razdoblje traje ne više od 2-3 minute, nakon čega se konvektor okreće u vodoravni položaj i u kadu se uvode sredstva za deoksidaciju (feromangan, ferosilicij ili aluminij) kako bi se smanjio sadržaj kisika u metalu. Reakcije se odvijaju u metalu

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiO2 + Fe,

3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.

Gotovi čelik izlijeva se iz konvektora u lonac i šalje na lijevanje.

Za dobivanje čelika s unaprijed određenom količinom ugljika (na primjer, 0,4 - 0,7% C), puhanje metala se zaustavlja u trenutku kada ugljik još nije izgorio iz njega, ili možete dopustiti da ugljik potpuno izgori, a zatim dodati određenu količinu lijevanog željeza ili ugljika koji sadrži određenu količinu ferolegura.

Većina peći s otvorenim ložištem grije se mješavinom plinova visoke peći, koksa i generatora. Koristi se i prirodni plin. Otvorena peć na loživo ulje ima generatore samo za zagrijavanje zraka.

Materijali šarže (otpad, lijevano željezo, topilice) ubacuju se u peć punjenim strojem kroz prozore za punjenje. Zagrijavanje šarže, taljenje metala i troske u peći događa se u prostoru za taljenje kada materijali dođu u kontakt s bakljom vrućih plinova. Gotovi metal se ispušta iz peći kroz rupe koje se nalaze u najnižem dijelu ložišta. Tijekom topljenja izlazna rupa je začepljena vatrostalnom glinom.

Proces taljenja u otvorenim pećima može biti kiseli i bazični. U kiselom postupku, vatrostalno zidanje peći izrađeno je od silikatne opeke. Gornji dijelovi ložišta su zavareni kvarcnim pijeskom i popravljeni nakon svakog taljenja. Tijekom procesa taljenja dobiva se kisela troska s visokim sadržajem silicija (42-58%).

Tijekom glavnog procesa taljenja, ložište i zidovi peći su postavljeni od magnezitnih opeka, a krov je izrađen od silikatne ili krom-magnezitne opeke. Gornji slojevi ložišta su zavareni magnezitom ili dolomitnim prahom i popravljeni nakon svakog taljenja. Tijekom procesa taljenja dobiva se kisela troska s visokim udjelom CaO od 54 – 56%.

Osnovni proces na otvorenom ognjištu. Prije početka taljenja određuje se količina sirovina (sirovina, otpadni čelik, vapnenac, željezna ruda) i redoslijed njihovog utovara u peć. Pomoću stroja za izlijevanje kalup (specijalna kutija) s osovinom uvodi se u prostor za taljenje peći i okreće, čime se šarža izlijeva na dno peći. Najprije se utovaruje sitni otpad, zatim krupniji otpad i tek onda komadno vapno (3 - 5% težine metala). Nakon zagrijavanja utovarenih materijala, preostali čelični otpad i lijevano željezo dodaju se u dva ili tri obroka.

Za intenzivniju opskrbu metalne kupelji kisikom, u trosku se uvodi željezna ruda. Kisik otopljen u metalu oksidira silicij, mangan, fosfor i ugljik u skladu s gore navedenim reakcijama.

Dok se cjelokupno punjenje otopi, značajan dio fosfora prelazi u trosku, budući da potonja sadrži dovoljnu količinu željeznog oksida i vapna. Kako bi se izbjegao obrnuti prijelaz fosfora u metal, prije nego što kupka počne kuhati, 40 - 50% primarne troske iz peći.

Nakon preuzimanja primarne troske, vapno se puni u peć kako bi se stvorila nova i bazičnija troska. Toplinsko opterećenje peći se povećava tako da se vatrostalno vapno brzo pretvara u trosku, a temperatura metalne kupelji raste. Nakon nekog vremena, 15-20 minuta, željezna rudača se puni u peć, što povećava sadržaj željeznih oksida u troski i uzrokuje reakciju oksidacije ugljika u metalu

[C] + (FeO) = Co plin.

Ugljični monoksid nastaje i oslobađa se iz metala u obliku mjehurića, stvarajući dojam vrenja, što pridonosi miješanju metala, oslobađanju metalnih uključaka i otopljenih plinova, kao i ravnomjernoj raspodjeli temperature po cijelom prostoru. dubina kupke. Za dobro vrenje kupke potrebno je opskrbiti toplinom, budući da je ova reakcija popraćena apsorpcijom topline. Trajanje razdoblja vrenja kupelji ovisi o kapacitetu peći i stupnju čelika, a kreće se od 1,25 do 2,5 sata ili više.

Obično se željezna rudača dodaje u peć tijekom prvog razdoblja vrenja, što se naziva poliranje metala. Brzina oksidacije ugljika tijekom tog razdoblja u modernim pećima s otvorenim ognjištem velikog kapaciteta iznosi 0,3–0,4% po satu.

Tijekom druge polovice perioda vrenja, željezna rudača se ne dovodi u kadu. Metal vrije s malim mjehurićima zbog željeznih oksida nakupljenih u troski. Stopa sagorijevanja ugljika tijekom tog razdoblja je 0,15 - 0,25% po satu. Tijekom vrenja, praćenje bazičnosti i fluidnosti troske.

Kada je sadržaj ugljika u metalu nešto niži od potrebnog za gotov čelik, počinje posljednja faza taljenja - razdoblje dorade i deoksidacije metala. U peć se unosi određena količina grumenastog feromangana (12% Mn), a zatim nakon 10 - 15 minuta ferosilicij (12-16% Si). Mangan i silicij stupaju u interakciju s kisikom otopljenim u metalu, zbog čega se reakcija oksidacije ugljika prekida. Vanjski znak oslobađanja metala od kisika je prestanak oslobađanja mjehurića ugljičnog monoksida na površini troske.

Tijekom glavnog procesa taljenja, reakcijom se javlja djelomično uklanjanje sumpora iz metala

+ (CaO) = (CaO) + (FeO).

To zahtijeva visoku temperaturu i dovoljnu bazičnost troske.

Kiseli proces s otvorenim ognjištem. Ovaj se proces sastoji od istih razdoblja kao i glavni. Upotrijebljeno punjenje je vrlo čisto u smislu fosfora i sumpora. To se objašnjava činjenicom da nastala kisela troska ne može zadržati te štetne nečistoće.

Peći obično rade na čvrsto punjenje. Količina otpada jednaka je 30–50% mase metalnog punjenja. U šarži nije dopušteno više od 0,5% Si. Željezna ruda se ne može unijeti u peć, jer može stupiti u interakciju sa silicijevim dioksidom ložišta i uništiti ga kao rezultat stvaranja spoja niskog tališta 2FeO*SiO2. Za dobivanje primarne troske u ložište se ubacuje određena količina kvarcita ili troske iz otvorenog ložišta. Nakon toga, punjenje se zagrijava plinovima iz peći; željezo, silicij, mangan se oksidiraju, njihovi oksidi se stapaju s topilima i tvore kiselu trosku koja sadrži do 40–50% SiO2. U ovoj troski većina željeznog oksida je u silikatnom obliku, što otežava prijenos iz troske u metal. Vrenje kupelji tijekom kiselog procesa počinje kasnije nego tijekom glavnog procesa, a događa se sporije čak i uz dobro zagrijavanje metala. Osim toga, kisele troske imaju povećanu viskoznost, što negativno utječe na izgaranje ugljika.

Budući da se čelik tali ispod sloja kisele troske s niskim sadržajem slobodnog željeznog oksida, ta troska štiti metal od oksigenacije. Prije izlaska iz peći čelik sadrži manje otopljenog kisika nego čelik taljen u glavnom procesu.

Da bi se intenzivirao proces otvorenog ognjišta, zrak se obogaćuje kisikom koji se dovodi u plamen. Time je moguće postići više temperature u plamenu, povećati njegovu emisivnost, smanjiti količinu produkata izgaranja i time povećati toplinsku snagu ložišta.

Kisik se također može unijeti u kupku peći. Uvođenjem kisika u plamenik i kupku peći skraćuju se razdoblja taljenja i povećava produktivnost peći za 25-30%. Proizvodnja krom-magnezitnih svodova umjesto dinas svodova omogućuje povećanje toplinske snage peći, povećanje razdoblja remonta za 2-3 puta i povećanje produktivnosti za 6-10%.

Taljenje metala elektronskim snopom. Za dobivanje posebno čistih metala i legura koristi se taljenje elektronskim snopom. Taljenje se temelji na korištenju kinetičke energije slobodnih elektrona ubrzanih u visokonaponskom električnom polju. Mlaz elektrona je usmjeren na metal, uzrokujući njegovo zagrijavanje i taljenje.

Taljenje elektronskim snopom ima niz prednosti: elektronski snop omogućuje postizanje visoke gustoće energije grijanja, reguliranje brzine taljenja u širokim granicama, uklanjanje onečišćenja taline materijalom lončića i korištenje punjenja u bilo kojem obliku. Pregrijavanje rastaljenog metala u kombinaciji s malim brzinama taljenja i dubokim vakuumom stvara učinkovite uvjete za čišćenje metala od raznih nečistoća.

Elektropretaljivanje troske. Vrlo obećavajuća metoda za proizvodnju visokokvalitetnog metala je elektropretaljivanje. Kapljice metala nastale tijekom ponovnog taljenja izratka prolaze kroz sloj tekućeg metala i pročišćavaju se. Pri obradi metala troskom i usmjerenom kristalizacijom ingota odozdo prema gore, sadržaj sumpora u izratku smanjuje se za 30–50%, a sadržaj nemetalnih inkluzija dva do tri puta.

Vakumiranje čelika. Vakuumsko taljenje naširoko se koristi za proizvodnju visokokvalitetnog čelika. Ingot sadrži plinove i određenu količinu nemetalnih inkluzija. Oni se mogu značajno smanjiti ako koristite evakuaciju čelika tijekom njegovog taljenja i lijevanja. U ovoj metodi, tekući metal se drži u zatvorenoj komori, iz koje se uklanjaju zrak i drugi plinovi. Pražnjenje čelika provodi se u loncu prije izlijevanja u kalupe. Najbolji rezultati postižu se kada se čelik nakon vakumiranja u loncu lije u kalupe također u vakuumu. Taljenje metala u vakuumu provodi se u zatvorenim indukcijskim pećima.

Pročišćavanje čelika u loncu s tekućom sintetskom troskom. Suština ove metode je da se čelik pročišćava od sumpora, kisika i nemetalnih inkluzija intenzivnim miješanjem čelika u loncu s prethodno ulivenom troskom, pripremljenom u posebnoj peći za taljenje troske. Čelik nakon obrade tekućom troskom ima visoka mehanička svojstva. Smanjenjem razdoblja rafiniranja u elektrolučnim pećima, čija se produktivnost može povećati za 10 - 15%. Peć s otvorenim ložištem prerađena sintetskom troskom po kvaliteti je bliska kvaliteti čelika taljenog u električnim pećima.

Čelik (od njemačkog Stahl) je legura (kruta otopina) željeza s ugljikom (i drugim elementima), karakterizirana eutektoidnom transformacijom. Sadržaj ugljika u čeliku nije veći od 2,14%. Ugljik daje željeznim legurama čvrstoću i tvrdoću, smanjujući duktilnost i žilavost.

S obzirom da se čeliku mogu dodavati legirni elementi, čelik je legura željeza s ugljikom i legirnim elementima koja sadrži najmanje 45% željeza (legirani, visokolegirani čelik).

Prijave

Čelici s visokim elastičnim svojstvima imaju široku primjenu u strojarstvu i izradi instrumenata. U strojogradnji se koriste za izradu opruga, amortizera, pogonskih opruga za razne namjene, u instrumentarstvu za brojne elastične elemente: membrane, opruge, relejne ploče, mijehove, spone, ovjese.

Opruge, strojne opruge i elastični elementi uređaja odlikuju se raznolikošću oblika, veličina i različitim radnim uvjetima. Osobitost njihovog rada je da pod velikim statičkim, cikličkim ili udarnim opterećenjima u njima nije dopuštena zaostala deformacija. U tom smislu sve legure za opruge, osim mehaničkih svojstava karakterističnih za sve konstrukcijske materijale (čvrstoća, duktilnost, žilavost, izdržljivost), moraju imati visoku otpornost na male plastične deformacije. U uvjetima kratkotrajnog statičkog opterećenja otpornost na male plastične deformacije karakterizira granica elastičnosti, a pod dugotrajnim statičkim ili cikličkim opterećenjem - otpornost na relaksaciju.

Klasifikacija

Čelici se dijele na strukturalni I instrumental. Vrsta alatnog čelika je brzorezni čelik.

Prema kemijskom sastavu čelici se dijele na ugljične i legirane; uključujući sadržaj ugljika - u niske ugljika (do 0,25% C), srednje ugljika (0,3-0,55% C) i visokog ugljika (0,6-2% C); Legirani čelici, prema sadržaju legirajućih elemenata, dijele se na niskolegirane - do 4% legirajućih elemenata, srednjelegirane - do 11% legirajućih elemenata i visokolegirane - preko 11% legirajućih elemenata.

Čelici, ovisno o načinu proizvodnje, sadrže različite količine nemetalnih uključaka. Sadržaj primjesa je osnova za razvrstavanje čelika po kvaliteti: obične kakvoće, visokokvalitetne, visokokvalitetne i posebno kvalitetne.

Karakteristike čelika

Gustoća: 7700-7900 kg/m³,

Specifična težina: 75500-77500 N/m³ (7700-7900 kgf/m³ u MKGSS sustavu),

Specifični toplinski kapacitet na 20 °C: 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)),

Talište: 1450-1520 °C,

Specifična toplina taljenja: 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 Wh/kg),

Koeficijent toplinske vodljivosti pri temperaturi od 100 °C. Krom-nikal-volfram čelik 15,5 W/(m K)

Kromirani čelik 22,4 W/(mK)

Molibden čelik 41,9 W/(mK)

Ugljični čelik (stupanj 30) 50,2 W/(mK)

Ugljični čelik (razred 15) 54,4 W/(mK)

Koeficijent linearnog toplinskog širenja na temperaturi od oko 20 °C: čelik St3 (razred 20) 1/°C

nehrđajući čelik 1/°C

Čelik za tračnice 690-785 MPa

Proizvodnja čelika

Bit procesa prerade lijevanog željeza u čelik je smanjiti na potrebnu koncentraciju sadržaj ugljika i štetnih primjesa - fosfora i sumpora, koji čelik čine lomljivim i lomljivim. Ovisno o načinu oksidacije ugljika, postoje različiti načini prerade lijevanog željeza u čelik: konverterski, otvoreni i elektrotermički.

Bessemerova metoda

Bessemerovom metodom obrađuje se lijevano željezo koje sadrži malo fosfora i sumpora, a bogato je silicijem (najmanje 2%). Kada se kisik upuhuje, silicij prvo oksidira, oslobađajući značajnu količinu topline. Kao rezultat toga, početna temperatura lijevanog željeza od približno 1300° C brzo raste na 1500-1600° C. Izgaranje 1% Si uzrokuje povećanje temperature za 200° C. Na oko 1500° C počinje intenzivno sagorijevanje ugljika. Uz to intenzivno oksidira i željezo, osobito pri kraju izgaranja silicija i ugljika:

Si + O2 = SiO2

2C + O2 = 2CO

2Fe + O2 = 2FeO

Nastali željezni monoksid FeO dobro se otapa u rastaljenom lijevanom željezu i djelomično prelazi u čelik, a djelomično reagira sa SiO2 i u obliku željeznog silikata FeSiO3 prelazi u trosku:

FeO + SiO2 = FeSiO3

Fosfor potpuno prelazi iz lijevanog željeza u čelik, tako da P2O5 s viškom SiO2 ne može reagirati s bazičnim oksidima, budući da SiO2 snažnije reagira s potonjim. Stoga se fosforni lijev ne može preraditi u čelik ovom metodom.

Svi procesi u pretvaraču odvijaju se brzo - unutar 10-20 minuta, budući da kisik iz zraka koji se upuhuje kroz lijevano željezo reagira s odgovarajućim tvarima odmah u cijelom volumenu metala. Pri propuhivanju zrakom obogaćenim kisikom procesi se ubrzavaju. Ugljični monoksid CO, koji nastaje izgaranjem ugljika, žubori prema gore i tamo gori, tvoreći baklju laganog plamena iznad vrata pretvarača, koji se smanjuje kako ugljik izgara, a zatim potpuno nestaje, što služi kao znak kraja postupak. Dobiveni čelik sadrži značajne količine otopljenog željeznog monoksida FeO, što uvelike smanjuje kvalitetu čelika. Stoga se prije lijevanja čelik mora deoksidirati pomoću različitih sredstava za deoksidaciju - ferosilicij, feromangan ili aluminij:

2FeO + Si = 2Fe + SiO2

FeO + Mn = Fe + MnO

3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3

Manganov monoksid MnO kao glavni oksid reagira sa SiO2 i stvara manganov silikat MnSiO3 koji prelazi u trosku. Aluminijev oksid, kao tvar netopljiva u tim uvjetima, također ispliva na vrh i pretvara se u trosku. Unatoč svojoj jednostavnosti i visokoj produktivnosti, Bessemerova metoda sada nije dovoljno raširena, jer ima niz značajnih nedostataka. Dakle, lijevano željezo za Bessemerovu metodu mora imati najmanji sadržaj fosfora i sumpora, što nije uvijek moguće. Ovom metodom dolazi do vrlo velikog izgaranja metala, a iskorištenje čelika je samo 90% mase lijevanog željeza, a troši se i puno deoksidacijskih sredstava. Ozbiljan nedostatak je nemogućnost reguliranja kemijskog sastava čelika.

Bessemer čelik obično sadrži manje od 0,2% ugljika i koristi se kao industrijsko željezo za proizvodnju žice, vijaka, krovnog željeza itd.

Thomasova metoda

Thomasovom metodom obrađuje se lijevano željezo s visokim udjelom fosfora (do 2% ili više). Glavna razlika između ove metode i Bessemerove metode je u tome što je obloga pretvarača izrađena od magnezijevih i kalcijevih oksida. Osim toga, u lijevano željezo dodaje se do 15% CaO. Kao rezultat toga, tvari koje stvaraju trosku sadrže značajan višak oksida s bazičnim svojstvima.

U tim uvjetima, anhidrid fosfata P2O5, koji nastaje izgaranjem fosfora, u interakciji s viškom CaO stvara kalcijev fosfat i prelazi u trosku:

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2

Reakcija izgaranja fosfora jedan je od glavnih izvora topline u ovoj metodi. Kada se sagorijeva 1% fosfora, temperatura pretvarača raste za 150 ° C. Sumpor se oslobađa u trosku u obliku kalcijevog sulfida CaS, netopljivog u rastaljenom čeliku, koji nastaje kao rezultat interakcije topljivog FeS s CaO prema reakciji:

FeS + CaO = FeO + CaS

Svi potonji procesi odvijaju se na isti način kao kod Bessemerove metode. Nedostaci Thomasove metode isti su kao i kod Bessemerove metode. Thomas čelik je također niskougljični i koristi se kao tehničko željezo za proizvodnju žice, krovnog željeza itd.

Peć s otvorenim ložištem

Metoda s otvorenim ognjištem razlikuje se od metode pretvarača u tome što se spaljivanje viška ugljika u lijevanom željezu događa ne samo zbog atmosferskog kisika, već i kisika željeznih oksida, koji se dodaju u obliku željezne rude i zahrđalog željeznog otpada.

Peć s otvorenim ložištem sastoji se od kupelji za taljenje, prekrivene lukom od vatrostalne opeke, i posebnih regeneratorskih komora za predgrijavanje zraka i zapaljivog plina. Regeneratori su ispunjeni vatrostalnom opekom. Kada se prva dva regeneratora zagrijavaju plinovima peći, zapaljivi plin i zrak upuhuju se u peć kroz užareni treći i četvrti regenerator. Nakon nekog vremena, kada se prva dva regeneratora zagriju, protok plina se usmjerava u suprotnom smjeru itd.

Kupelji za taljenje snažnih peći s otvorenim ognjištem duge su do 16 m, široke do 6 m i visoke više od 1 m. Kapacitet takvih kupki doseže 500 tona čelika. Otpadno željezo i željezna rudača utovaruju se u kupelj za taljenje. U smjesu se također dodaje vapnenac kao sredstvo za otapanje. Temperatura pećnice održava se na 1600-1650° C i više. Izgaranje nečistoća ugljika i lijevanog željeza u prvom razdoblju taljenja događa se uglavnom zbog viška kisika u zapaljivoj smjesi s istim reakcijama kao u konvertoru, a kada se iznad rastaljenog lijevanog željeza stvori sloj troske - zbog željeznih oksida.

4Fe2O3 + 6Si = 8Fe + 6SiO2

2Fe2O3 + 6Mn = 4Fe + 6MnO

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

5Fe2O3 + 2P = 10FeO + P2O5

FeO + C = Fe + CO

Međusobnim djelovanjem bazičnih i kiselih oksida nastaju silikati i fosfati koji prelaze u trosku. Sumpor također prelazi u trosku u obliku kalcijevog sulfida:

MnO + SiO2 = MnSiO3

3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

FeS + CaO = FeO + CaS

Peći s otvorenim ložištem, poput pretvarača, rade periodički. Nakon lijevanja čelika, peć se ponovno puni šaržom, itd. Proces pretvaranja lijevanog željeza u čelik na otvorenim ložištima odvija se relativno sporo tijekom 6-7 sati. Za razliku od pretvarača, u otvorenim pećima možete lako prilagoditi kemijski sastav čelika dodavanjem starog željeza i rude u lijevano željezo u jednom ili onom omjeru. Prije završetka taljenja zagrijavanje peći se zaustavlja, troska se ispušta, a zatim se dodaju kiseli oksidi. Legirani čelik također se može proizvoditi u otvorenim ložištima. Da bi se to postiglo, čeliku se na kraju procesa taljenja dodaju odgovarajući metali ili legure.

Elektrotermalna metoda

Elektrotermička metoda ima niz prednosti u odnosu na metodu otvorenog ognjišta, a posebno konvertersku metodu. Ovom metodom moguće je dobiti vrlo kvalitetan čelik i precizno regulirati njegov kemijski sastav. Pristup zraka električnoj peći je neznatan, stoga se stvara puno manje željeznog monoksida FeO, koji zagađuje čelik i smanjuje njegova svojstva. Temperatura u električnoj peći nije niža od 2000° C. To omogućuje taljenje čelika korištenjem visoko bazičnih troski (koje se teško tope), u kojima su fosfor i sumpor potpunije uklonjeni. Osim toga, zbog vrlo visoke temperature u električnim pećima, moguće je legirati čelik s vatrostalnim metalima - molibdenom i volframom. Ali električne peći troše puno električne energije - do 800 kW / h po 1 toni čelika. Stoga se ova metoda koristi samo za proizvodnju visokokvalitetnog specijalnog čelika.

Električne peći dolaze u različitim kapacitetima - od 0,5 do 180 tona.Obloga peći obično je izrađena od glavnog (s CaO i MgO). Sastav naboja može biti različit. Ponekad se sastoji od 90% starog željeza i 10% lijevanog željeza, ponekad dominira lijevano željezo s dodacima u određenom omjeru željezne rude i starog željeza. U smjesu se također dodaje vapnenac ili vapno kao topilo. Kemijski procesi tijekom taljenja čelika u električnim pećima isti su kao i kod otvorenih ložišta.

Svojstva čelika

Fizička svojstva

gustoća ρ ≈ 7,86 g/cm3; koeficijent linearne toplinske ekspanzije α = 11 ... 13 10−6 K−1;

koeficijent toplinske vodljivosti k = 58 W / (m K);

Youngov modul E = 210 GPa;

modul smicanja G = 80 GPa;

Poissonov omjer ν = 0,28 ... 0,30;

otpornost (20 °C, 0,37-0,42% ugljika) = 1,71 10−7 ohm m

Perlit je eutektoidna smjesa dviju faza - ferita i cementita, sadrži 1/8 cementita i zbog toga ima povećanu čvrstoću i tvrdoću u odnosu na ferit. Stoga su hipoeutektoidni čelici mnogo duktilniji od hipereutektoidnih čelika.

Čelici sadrže do 2,14% ugljika. Temelj znanosti o čeliku, kao leguri željeza i ugljika, je fazni dijagram legura željezo-ugljik - grafički prikaz faznog stanja legura željezo-ugljik ovisno o njihovom kemijskom sastavu i temperaturi. Za poboljšanje mehaničkih i drugih svojstava čelika koristi se legiranje. Glavna svrha legiranja velike većine čelika je povećanje čvrstoće otapanjem legiranih elemenata u feritu i austenitu, stvaranjem karbida i povećanjem prokaljivosti. Osim toga, legirajući elementi mogu povećati otpornost na koroziju, otpornost na toplinu, otpornost na toplinu itd. Elementi kao što su krom, mangan, molibden, volfram, vanadij i titan tvore karbide, ali nikal, silicij, bakar i aluminij ne tvore karbide. Osim toga, legirajući elementi smanjuju kritičnu brzinu hlađenja tijekom kaljenja, što se mora uzeti u obzir pri dodjeljivanju načina kaljenja (temperature zagrijavanja i rashladni medij). Uz značajnu količinu legirajućih elemenata, struktura se može značajno promijeniti, što dovodi do stvaranja novih strukturnih klasa u usporedbi s ugljičnim čelicima.

Obrada čelika

Vrste toplinske obrade

Čelik je u svom početnom stanju prilično plastičan, može se obraditi deformacijom: kovanjem, valjanjem, štancanjem. Karakteristična značajka čelika je njegova sposobnost značajne promjene mehaničkih svojstava nakon toplinske obrade, čija je suština promjena strukture čelika tijekom zagrijavanja, držanja i hlađenja, prema posebnom režimu. Razlikuju se sljedeće vrste toplinske obrade:

žarenje;

normalizacija;

otvrdnjavanje;

Odmor.

Što je čelik bogatiji ugljikom, to je tvrđi nakon toplinske obrade. Čelik s udjelom ugljika do 0,3% (tehničko željezo) praktički se ne može kaliti.

Karburizacija (C) povećava površinsku tvrdoću mekog čelika zbog povećane koncentracije ugljika u površinskim slojevima.

PITANJE 13. Podjela čelika po strukturi i namjeni.

Po strukturi:

1) hipoeutektoid (ugljik 0-0,8) koji se nalazi u ovoj strukturi. Ferit i perlit. Kako< С, тем >perlit, čelik je jači.

2) eutektoid (C=0,8). U svojoj strukturi imaju samo perlit, čelik je jak.

3) avtektoid (C 0,8-2,14). Imaju P i C drugi u svojoj strukturi, postali su vrlo tvrdi, manje viskozni i plastični.

Po namjeni:

1) konstrukcija (C 0,8-2,14) ovi su čelici prilično čvrsti, mogu se dobro valjati i zavarivati.

2) Strojarstvo (C 0,3-0,8). Imaju više perlita, pa su više TV nego građevinski materijali, iako im je smanjena viskoznost i duktilnost.

3) Instrumental (C od 0,7-1,3). Ovo je čelik s visokim udjelom ugljika, vrlo tvrd, nije duktilan.

4) Čelici za lijevanje – za odljevke čelika koriste se legure. C=0,035. niskougljični čelici.