Tērauda marķēšana pēc Krievijas, Eiropas un Amerikas sistēmām. Tēraudu ķīmiskais sastāvs un klasifikācija pēc mērķa Tēraudu zīmolu sastāvs un klasifikācija pēc mērķa

Izpratne par tādu jautājumu kā oglekļa tēraudu klasifikācija ir ļoti svarīga, jo tas ļauj pilnībā izprast viena vai otra šī populārā materiāla veida īpašības. , tāpat kā jebkurš cits, ir ne mazāk svarīgs, un speciālistam tas ir jāprot saprast, lai izvēlētos pareizo sakausējumu atbilstoši tā īpašībām un ķīmiskajam sastāvam.

Atšķirīgās īpašības un galvenās kategorijas

Oglekļa tēraudi, kuru pamatā ir dzelzs un ogleklis, ietver sakausējumus, kas satur minimālu papildu piemaisījumu daudzumu. Kvantitatīvais oglekļa saturs ir pamats šādai tēraudu klasifikācijai:

zems oglekļa saturs (oglekļa saturs 0,2% robežās);
vidējs ogleklis (0,2–0,6%);
augsts oglekļa saturs (līdz 2%).

Papildus pienācīgām tehniskajām īpašībām jāatzīmē pieņemamas izmaksas, kas ir svarīgas materiālam, ko plaši izmanto dažādu produktu ražošanā.

Nozīmīgākās dažādu marku oglekļa tēraudu priekšrocības ir:

augsta plastiskums;
laba apstrādājamība (neatkarīgi no metāla sildīšanas temperatūras);
lieliska metināmība;
saglabājot augstu izturību pat ar ievērojamu karsēšanu (līdz 400 °);
laba tolerance pret dinamiskām slodzēm.

Oglekļa tēraudiem ir arī trūkumi, starp kuriem ir vērts izcelt:

sakausējuma elastības samazināšanās, palielinoties oglekļa saturam tā sastāvā;
griešanas spēju pasliktināšanās un cietības samazināšanās, karsējot līdz temperatūrai, kas pārsniedz 200°;
augsta uzņēmība pret korozijas procesu veidošanos un attīstību, kas izvirza papildu prasības izstrādājumiem, kas izgatavoti no šāda tērauda, kas jāpārklāj ar aizsargpārklājumu;
vāji elektriskie raksturlielumi;
tendence uz termisko izplešanos.

Īpaša uzmanība jāpievērš oglekļa sakausējumu klasifikācijai pēc struktūras. Galvenā ietekme uz pārvērtībām tajos ir kvantitatīvajam oglekļa saturam. Tādējādi tēraudiem, kas klasificēti kā hipoeutektoīdi, ir struktūra, kuras pamatā ir ferīta un perlīta graudi. Oglekļa saturs šādos sakausējumos nepārsniedz 0,8%. Palielinoties oglekļa daudzumam, ferīta daudzums samazinās, un attiecīgi palielinās perlīta tilpums. Saskaņā ar šo klasifikāciju tēraudus, kas satur 0,8% oglekļa, klasificē kā eitektoīdus, to struktūras pamatā galvenokārt ir perlīts. Tālāk palielinoties oglekļa daudzumam, sāk veidoties sekundārais cementīts. Tēraudi ar šo struktūru pieder pie hipereutektoīdu grupas.

Oglekļa daudzuma palielināšana tērauda sastāvā līdz 1% noved pie tā, ka ievērojami uzlabojas tādas metāla īpašības kā izturība un cietība, savukārt tecēšanas robeža un elastība, gluži pretēji, pasliktinās. Ja oglekļa daudzums tēraudā pārsniedz 1%, tas var izraisīt rupja sekundārā martensīta tīkla veidošanos tā struktūrā, kas negatīvi ietekmē materiāla izturību. Tāpēc tēraudos, kas klasificēti kā ar augstu oglekļa saturu, oglekļa daudzums, kā likums, nepārsniedz 1,3%.

Oglekļa tēraudu īpašības nopietni ietekmē to sastāvā esošie piemaisījumi. Elementi, kas pozitīvi ietekmē sakausējuma īpašības (uzlabo metāla deoksidāciju), ir silīcijs un mangāns, savukārt fosfors un sērs ir piemaisījumi, kas pasliktina tā īpašības. Augsts fosfora saturs oglekļa tēraudā noved pie tā, ka no tā izgatavotie izstrādājumi pārklājas ar plaisām un pat saplīst, pakļaujoties zemai temperatūrai. Šo parādību sauc par aukstu trauslumu. Parasti tēraudi ar augstu fosfora saturu, ja tie ir uzkarsēti, ir labi piemēroti metināšanai un apstrādei, izmantojot kalšanu, štancēšanu utt.

Produktos, kas izgatavoti no oglekļa tērauda, kas satur ievērojamu daudzumu sēra, var rasties parādība, ko sauc par sarkano trauslumu. Šīs parādības būtība ir tāda, ka metāls, pakļaujot to augstām temperatūrām, kļūst grūti apstrādājams. Oglekļa tēraudu, kas satur ievērojamu daudzumu sēra, struktūru veido graudi ar kausējamiem veidojumiem pie robežām. Šādi veidojumi sāk kust, paaugstinoties temperatūrai, kā rezultātā tiek pārtraukta saikne starp graudiem un līdz ar to metāla konstrukcijā veidojas daudzas plaisas. Tikmēr sēra oglekļa sakausējumu parametrus var uzlabot, ja tie ir mikroleģēti ar cirkoniju, titānu un boru.

Ražošanas tehnoloģijas

Mūsdienās metalurģijas nozarē tiek izmantotas trīs galvenās tehnoloģijas. To galvenās atšķirības ir izmantotā aprīkojuma veids. Šis:

pārveidotāja tipa kausēšanas krāsnis;
atvērtā pavarda bloki;
kausēšanas krāsnis, ko darbina ar elektrību.

Pārveidošanas rūpnīcās tiek izkausētas visas tērauda sakausējuma sastāvdaļas: čuguns un metāllūžņi. Turklāt izkausētais metāls šādās krāsnīs tiek papildus apstrādāts, izmantojot tehnisko skābekli. Gadījumos, kad kausētajā metālā esošie piemaisījumi jāpārvērš izdedžos, tam pievieno sadedzinātu kaļķi.

Oglekļa tērauda ražošanas procesu, izmantojot šo tehnoloģiju, pavada aktīva metāla un tā atkritumu oksidēšana, kuras vērtība var sasniegt līdz 9% no sakausējuma kopējā tilpuma. Šī tehnoloģiskā procesa trūkums ir tāds, ka tas rada ievērojamu daudzumu putekļu, un tādēļ ir nepieciešams izmantot īpašas putekļu tīrīšanas iekārtas. Šādu papildu ierīču izmantošana ietekmē iegūtā produkta izmaksas. Tomēr visus trūkumus, kas raksturo šo tehnoloģisko procesu, pilnībā kompensē tā augstā produktivitāte.

Kausēšana martena krāsnī ir vēl viena populāra tehnoloģija, ko izmanto dažādu šķiru oglekļa tērauda ražošanai. Visas nepieciešamās izejvielas (tērauda lūžņi, čuguns utt.) tiek iekrautas tajā martena krāsns daļā, ko sauc par kausēšanas kameru, kas tiek uzkarsēta līdz kušanas temperatūrai. Kamerā notiek sarežģītas fizikālās un ķīmiskās mijiedarbības, kurās piedalās izkausēts metāls, izdedži un gāzveida vide. Rezultāts ir sakausējums ar nepieciešamajām īpašībām, kas tiek izvadīts šķidrā stāvoklī caur īpašu caurumu krāsns aizmugurējā sienā.

Tērauds, kas ražots kausējot elektriskajās krāsnīs, izmantojot principiāli atšķirīgu apkures avotu, netiek pakļauts oksidējošai videi, kas padara to tīrāku. Dažādu kategoriju oglekļa tērauds, kas iegūts, kausējot elektriskajās krāsnīs, satur mazāk ūdeņraža. Šis elements ir galvenais iemesls pārslu parādīšanās sakausējumu struktūrā, kas ievērojami pasliktina to īpašības.

Neatkarīgi no tā, kā oglekļa sakausējums tiek kausēts un kādai klasifikācijas kategorijai tas pieder, galvenās izejvielas tā ražošanai ir čuguns un metāllūžņi.

Stiprības raksturlielumu uzlabošanas metodes

Ja šķirņu īpašības tiek uzlabotas, to sastāvā ieviešot īpašas piedevas, tad šīs problēmas risinājums attiecībā uz oglekļa sakausējumiem tiek veikts, veicot termisko apstrādi. Viena no pēdējām uzlabotajām metodēm ir virsmas plazmas sacietēšana. Šīs tehnoloģijas izmantošanas rezultātā metāla virsmas slānī veidojas struktūra, kas sastāv no martensīta, kuras cietība ir 9,5 GPa (atsevišķos apgabalos tā sasniedz 11,5 GPa).

Virsmas plazmas sacietēšana noved pie arī metastabila aizturēta austenīta veidošanās metāla konstrukcijā, kura daudzums palielinās, ja tērauda sastāvā palielinās oglekļa procentuālais daudzums. Šis strukturālais veidojums, kas, darbojoties oglekļa tērauda izstrādājumā, var pārveidoties par martensītu, būtiski uzlabo tādas metāla īpašības kā nodilumizturība.

Viens no efektīviem veidiem, kā būtiski uzlabot oglekļa tērauda īpašības, ir ķīmiski termiskā apstrāde. Šīs tehnoloģijas būtība ir tāda, ka tērauda sakausējums, kas uzkarsēts līdz noteiktai temperatūrai, tiek pakļauts ķīmiskai iedarbībai, kas var ievērojami uzlabot tā īpašības. Pēc šādas apstrādes, ko var pielietot dažādu marku oglekļa tēraudiem, palielinās metāla cietība un nodilumizturība, uzlabojas tā izturība pret koroziju mitrā un skābā vidē.

Citi klasifikācijas parametri

Vēl viens parametrs, pēc kura tiek klasificēti oglekļa sakausējumi, ir to attīrīšanas pakāpe no kaitīgiem piemaisījumiem. Tēraudam, kas satur minimālu sēra un fosfora daudzumu, ir labākas mehāniskās īpašības (bet arī augstākas izmaksas). Šis parametrs kļuva par pamatu oglekļa tēraudu klasifikācijai, pēc kuras izšķir sakausējumus:

parastā kvalitāte (B);
kvalitatīvs (B);
paaugstināta kvalitāte (A).

Pirmās kategorijas tēraudus (to ķīmisko sastāvu ražotājs nav norādījis) izvēlas, pamatojoties tikai uz to mehāniskajām īpašībām. Šādiem tēraudiem ir raksturīgas minimālas izmaksas. Tie netiek pakļauti termiskai vai spiediena apstrādei. Augstas kvalitātes tēraudiem ražotājs nosaka ķīmisko sastāvu, bet augstas kvalitātes sakausējumiem – mehāniskās īpašības. Svarīgi ir tas, ka izstrādājumi, kas izgatavoti no pirmo divu kategoriju (B un C) sakausējumiem, var tikt pakļauti termiskai apstrādei un karstai plastiskai deformācijai.

Pastāv oglekļa sakausējumu klasifikācija pēc to galvenā mērķa. Tādējādi tiek nošķirti konstrukciju tēraudi, no kuriem tiek ražotas detaļas dažādiem mērķiem, un instrumentu tēraudi, kas tiek izmantoti pilnībā atbilstoši to nosaukumam - dažādu instrumentu ražošanai. Instrumentu sakausējumiem, salīdzinot ar strukturālajiem sakausējumiem, ir raksturīga paaugstināta cietība un izturība.

Oglekļa tērauda marķējumā var atrast apzīmējumus “sp”, “ps” un “kp”, kas norāda uz tā deoksidācijas pakāpi. Šis ir vēl viens parametrs šādu sakausējumu klasificēšanai.
Burti “sp” marķējumā norāda uz klusiem sakausējumiem, kas var saturēt līdz 0,12% silīcija. Tiem ir raksturīga laba triecienizturība pat zemās temperatūrās, un tiem raksturīga augsta struktūras un ķīmiskā sastāva viendabīgums. Šādiem oglekļa tēraudiem ir arī trūkumi, no kuriem būtiskākie ir tādi, ka no tiem izgatavoto izstrādājumu virsma ir zemākas kvalitātes nekā vārošajiem tēraudiem, un pēc metināšanas darbiem no tiem izgatavoto detaļu īpašības ievērojami pasliktinās.

Daļēji klusiem sakausējumiem (marķējumā apzīmēti ar burtiem “ps”), kuros silīcijs var būt 0,07–0,12% robežās, raksturīgs vienmērīgs piemaisījumu sadalījums to sastāvā. Tas nodrošina no tiem izgatavoto izstrādājumu īpašību konsekvenci.

Verdošajos oglekļa tēraudos, kas satur ne vairāk kā 0,07% silīcija, deoksidācijas process nav pilnībā pabeigts, kas izraisa to struktūras neviendabīgumu. Tikmēr tās izceļas ar vairākām priekšrocībām, no kurām nozīmīgākās ir:

zemas izmaksas, kas izskaidrojams ar nenozīmīgo īpašo piedevu saturu;
augsta plastiskums;
laba metināmība un apstrādājamība, izmantojot plastiskās deformācijas metodes.

Kā tiek marķēti oglekļa tērauda sakausējumi?

Izprast oglekļa tērauda marķēšanas principus ir tikpat viegli kā saprast tā klasifikācijas pamatu: tie daudz neatšķiras no noteikumiem par citu kategoriju tērauda sakausējumu apzīmēšanu. Lai atšifrētu šādus marķējumus, jums pat nav jāskatās īpašās tabulās.

Burts “U” sakausējuma zīmola apzīmējuma pašā sākumā norāda, ka tas pieder instrumentu kategorijai. Marķējuma pašā beigās rakstītie burti “A”, “B” un “C” norāda, kurai kvalitātes grupai pieder oglekļa tērauds. Oglekļa daudzums, ko satur sakausējums, ir norādīts pašā tā marķējuma sākumā. Turklāt augstas kvalitātes tēraudiem (grupa “A”) šī elementa daudzums tiks norādīts procenta simtdaļās, bet “B” un “C” grupas sakausējumiem - desmitdaļās.

Atsevišķu oglekļa tēraudu marķējumā aiz cipariem, kas norāda kvantitatīvo oglekļa saturu, var atrast burtu “G”. Šis burts norāda, ka metāls satur palielinātu elementa, piemēram, mangāna, daudzumu. Apzīmējumi “sp”, “ps” un “kp” norāda, kādai oglekļa tērauda deoksidācijas pakāpei atbilst.

Oglekļa sakausējumi to īpašību un zemo izmaksu dēļ tiek aktīvi izmantoti būvkonstrukciju elementu, mašīnu detaļu, instrumentu un metāla izstrādājumu ražošanai dažādiem mērķiem.

2, vidējais vērtējums: 5,00 no 5)

Tērauds ir kaļams un kalts dzelzs un oglekļa sakausējums (kā pastāvīgs piemaisījums). Satur arī citus leģējošus elementus un citus kaitīgus piemaisījumus. Oglekļa saturs nedrīkst pārsniegt 2,14%. Mainot šī sakausējuma ķīmisko sastāvu, izmantojot oglekļa koncentrāciju un pievienojot leģējošus elementus, ir iespējams iegūt plašu dažādu šī metāla marku klāstu, kam būs dažādas īpašības. Tas ļauj šo materiālu izmantot lielākajā daļā nozaru.

Tērauda klasifikācijas principi

Tērauda klasifikācija un marķēšana notiek saskaņā ar šādus parametrus:

Pēc ķīmiskā sastāva

Atkarībā no ķīmiskā sastāva šis metāls ir sadalīts divos veidos: ogleklis un sakausējums. Savukārt, oglekli iedala:

zems oglekļa saturs (oglekļa saturs zem 0,2%);
vidēja oglekļa (oglekļa saturs 0,2% - 0,45% robežās);
augsts oglekļa saturs (oglekļa saturs virs 0,5%).

Leģētos tēraudus klasificē pēc kopējā leģējošo elementu daudzuma (oglekļa saturs netiek summēts; mangānu sāk uzskatīt par leģējošu elementu, kad tā saturs sakausējumā ir lielāks par 1%, silīcijs - vairāk par 0,8%). Izšķir šādus:

zema sakausējuma (zem 2,5%);
vidēji leģēts (2,5% - 10% robežās);
ļoti leģēts (vairāk nekā 10%).

Pēc struktūras

Šāda klasifikācijas iezīme kā materiāla struktūra tiek uzskatīta par mazāk stabilu, jo tā ir atkarīga no dzesēšanas ātruma, sakausējuma, termiskās apstrādes metodes un dažiem citiem mainīgiem faktoriem. Tomēr gatavā materiāla struktūra joprojām ļauj objektīvi novērtēt tā kvalitāti. Tērauda klasifikācija pēc struktūras atlaidināšanas un normalizācijas stāvokļos. Atkausēšanas stāvoklī izšķir:

Pēc normalizācijas procesa tēraudu iedala šādās klasēs:

perlīts - satur mazu leģējošu elementu daudzumu, struktūra pēc normalizācijas: perlīts, perlīts + ferīts, perlīts + hipereutektoīds karbīds;
martensīts - satur lielu daudzumu leģējošu elementu, kā arī salīdzinoši zemu kritisko sacietēšanas ātrumu;
austenīts - raksturīgs augsts leģējošu elementu saturs, struktūra: austenīts, austenīts + karbīds.

Pēc mērķa

Tādu iemeslu dēļ kā iecelšana Tēraudus iedala strukturālajos, instrumentu un speciālajos tēraudos(ar īpašām īpašībām).

Strukturālās tiek izmantotas visu veidu detaļu ražošanai ierīcēs, mašīnās un būvkonstrukciju elementos. Tie ir sadalīti:

parasta kvalitāte;
uzlabota;
cementēts;
automātiska;
augsta izturība;
pavasaris-pavasaris.

Instrumenti tiek izmantoti griešanas, mērīšanas un citu instrumentu ražošanai. Tie ir sadalīti šādās grupās:

griezējinstrumentu ražošanai;
mērinstrumentu ražošanai;
štancēšanas un presēšanas iekārtu ražošanai.

Īpašs mērķis ir sakausējumi ar īpašām fizikālām un/vai mehāniskām īpašībām. Tur ir:

Pēc kvalitātes un ražošanas metodes

Šajā gadījumā ar kvalitāti saprot visu metāla īpašību kopumu, ko nosaka tā izgatavošanas metalurģijas process. Tērauda kvalitāti nosaka kaitīgo piemaisījumu klātbūtne tajā. Pirmkārt, tie ir ķīmiskie elementi sērs un fosfors. Atkarībā no satura tie ir sadalīti:

parasta kvalitāte - satur līdz 0,06% sēra un 0,07% fosfora;
augstas kvalitātes - līdz 0,035% sēra un 0,035% fosfora;
augstas kvalitātes - ne vairāk kā 0,025% sēra un 0,025% fosfora.
īpaši augstas kvalitātes - ne vairāk kā 0,015% sēra un 0,025% fosfora.

Atbilstoši deoksidācijas pakāpei

Deoksidācija ir skābekļa atdalīšanas process no šķidra sakausējuma. Nedeoksidētam tēraudam ir salīdzinoši zema elastība, un tas ir vairāk pakļauts trausliem lūzumiem termiskās apstrādes laikā zem spiediena. Atkarībā no deoksidācijas pakāpes tos iedala:

mierīgs;
daļēji mierīgs;
vārot.

Negāzētu tēraudu deoksidēšanas process kausēšanas krāsnī/vai kausā, izmantojot mangānu, alumīniju un silīciju. Sacietēšana veidnē notiek klusi, bez gāzes izdalīšanās. Lieto augšdaļā veidojas saraušanās dobums. Šim tipam ir anizotropija, tas ir, mehāniskās īpašības ir atšķirīgas un atkarīgas no virziena - plastmasas īpašības šķērsvirzienā (gar velmēšanas virzienu) ir ievērojami zemākas nekā garenvirzienā. Turklāt lietņa augšējā daļā tiek palielināts sēra, fosfora un oglekļa saturs, bet apakšējā daļā tas tiek samazināts. Tas ievērojami pasliktina produkta īpašības, dažreiz pat līdz noraidīšanai.

Deoksidācija verdošā ūdenī notiek tikai mangāna dēļ. Skābekļa pārpalikums sacietēšanas laikā daļēji reaģē ar oglekli, izdalot gāzes burbuļus (oglekļa monoksīdu). Šeit rodas “vārīšanās” iespaids. Šim tipam praktiski nav nemetālisku ieslēgumu, kas rodas no deoksidācijas produktiem. Tas ir sakausējums ar zemu oglekļa saturu, ar minimālu silīcija saturu un augstu gāzveida piemaisījumu saturu. Izmanto automašīnu virsbūves detaļu ražošanā uc Tam ir laba aukstā formējamība.

Daļēji klusie tēraudi ieņem vidējo pozīciju starp mierīgu un vārošu tēraudu. Deoksidāciju veic divos posmos: daļēji kausēšanas krāsnī un kausā un visbeidzot veidnē. Veidnē deoksidācija notiek metālā esošā oglekļa dēļ.

Tērauda dekodēšana materiālu zinātnē

Pieder klasei: strukturālā oglekļa kvalitāte. Ķīmiskais sastāvs: ogleklis - 0,17−0,24%; silīcijs - 0,17-0,37%; mangāns - 0,35−0,65%; sērs - līdz 0,04%; fosfors - līdz 0,04%. Plaši izmanto katlu ražošanā, caurulēm un apkures cauruļvadiem dažādiem mērķiem, turklāt nozare ražo stieņus un loksnes.

HVG atšifrējums

Pieder klasei: leģēts instrumentāls. Izmanto mērīšanas un griešanas instrumentu, krānu, atstarpju ražošanai.

Tērauds ir galvenais metāla materiāls, ko izmanto mašīnu, instrumentu un ierīču ražošanā. Tā plašā izmantošana ir izskaidrojama ar to, ka šajā materiālā ir vesels vērtīgu tehnoloģisko, mehānisko un fizikāli ķīmisko īpašību komplekss. Turklāt tēraudam ir salīdzinoši zemas izmaksas, un to var ražot lielos daudzumos. Šī materiāla ražošanas process tiek nepārtraukti pilnveidots, pateicoties kam tērauda īpašības un kvalitāte var nodrošināt modernu mašīnu un ierīču netraucētu darbību pie augstiem darbības parametriem.

Vispārīgi principi tērauda šķiru klasificēšanai

Galvenās tēraudu klasifikācijas pazīmes: ķīmiskais sastāvs, mērķis, kvalitāte, deoksidācijas pakāpe, struktūra.

Kļūsti pēc ķīmiskā sastāva sadalīts ogleklī un sakausējumā. Pamatojoties uz oglekļa masas daļu, gan pirmās, gan otrās grupas tēraudus iedala: ar zemu oglekļa saturu (mazāk par 0,3% C), ar vidēju oglekļa saturu (C koncentrācija ir diapazonā no 0,3-07%), ar augstu oglekļa saturu. ogleklis - ar oglekļa koncentrāciju vairāk nekā 0,7%.

Leģētie tēraudi ir tie, kas papildus pastāvīgiem piemaisījumiem satur piedevas, kas tiek ieviestas, lai palielinātu šī materiāla mehāniskās īpašības.

Kā leģējošās piedevas tiek izmantots hroms, mangāns, niķelis, silīcijs, molibdēns, volframs, titāns, vanādijs un daudzi citi, kā arī šo elementu kombinācija dažādos procentos. Pēc piedevu skaita Tēraudus iedala zema leģētā (leģējošie elementi mazāk par 5%), vidēji leģētā (5-10%) un augsta leģētā (satur vairāk nekā 10% piedevu).

Atbilstoši tā mērķim Tērauds var būt strukturāli, instrumenti un īpašiem nolūkiem paredzēti materiāli ar īpašām īpašībām.

Plašākā klase ir strukturālie tēraudi, kas paredzēti būvkonstrukciju, ierīču un mašīnu daļu ražošanai. Savukārt konstrukciju tēraudus iedala atsperveida, uzlabotajos, cementētajos un augstas stiprības tēraudos.

Instrumentu tēraudi tiek izdalītas atkarībā no no tiem izgatavotā instrumenta mērķa: mērīšanas, griešanas, karstās un aukstās deformācijas presformas.

Speciālie tēraudi tiek iedalītas vairākās grupās: korozijizturīgs (vai nerūsējošais), karstumizturīgs, karstumizturīgs, elektrisks.

Pēc kvalitātes Tēraudi ir parastas kvalitātes, kvalitatīvi, kvalitatīvi un īpaši kvalitatīvi.

Tērauda kvalitāte tiek saprasta kā īpašību kombinācija, ko nosaka tā ražošanas process. Šādas īpašības ietver: struktūras viendabīgumu, ķīmisko sastāvu, mehāniskās īpašības, izgatavojamību. Tērauda kvalitāte ir atkarīga no gāzu satura materiālā – skābekļa, slāpekļa, ūdeņraža, kā arī kaitīgo piemaisījumu – fosfora un sēra.

Atbilstoši deoksidācijas pakāpei un sacietēšanas procesa raksturs, tēraudi ir mierīgi, daļēji mierīgi un verdoši.

Deoksidācija ir skābekļa atdalīšanas darbība no šķidrā tērauda, kas karstās deformācijas laikā izraisa materiāla trauslumu. Vieglu tēraudu deoksidē ar silīciju, mangānu un alumīniju.

Pēc struktūras Tie atdala tēraudus atkvēlinātā (līdzsvara) stāvoklī un normalizētā stāvoklī. Tēraudu strukturālās formas ir ferīts, perlīts, cementīts, austenīts, martensīts, ledeburīts un citi.

Oglekļa un leģējošo elementu ietekme uz tērauda īpašībām

Rūpnieciskie tēraudi ir ķīmiski sarežģīti dzelzs un oglekļa sakausējumi. Papildus šiem pamatelementiem, kā arī leģētajiem tēraudiem, materiāls satur pastāvīgus un nejaušus piemaisījumus. Tērauda galvenie raksturlielumi ir atkarīgi no šo komponentu procentuālā daudzuma.

Kā pasargāt savas ēkas no: profilakses, ārstēšanas, speciālistu ieteikumi.Mašīnas stiegrojuma griešanai un locīšanai: Uzzināsiet par to, kam tās ir vajadzīgas, kā tās izmantot un cik nepieciešamas būvlaukumā.

Mūsu cenrādī varat uzzināt, kas ir aktuāls Sanktpēterburgā un Ļeņingradas apgabalā.

Ogleklim ir izšķiroša ietekme uz tērauda īpašībām. Pēc atkausēšanas šī materiāla struktūra sastāv no ferīta un cementīta, kuru saturs palielinās proporcionāli oglekļa koncentrācijas pieaugumam. Ferīts ir zemas stiprības un kaļama struktūra, savukārt cementīts ir ciets un trausls. Tāpēc oglekļa satura palielināšanās palielina cietību un izturību, kā arī samazina elastību un stingrību. Ogleklis maina tērauda tehnoloģiskās īpašības: apstrādājamību ar spiedienu un griešanu, metināmību. Oglekļa koncentrācijas palielināšanās izraisa apstrādājamības pasliktināšanos sacietēšanas un samazinātas siltumvadītspējas dēļ. Šķembu atdalīšana no augstas stiprības tērauda palielina radītā siltuma daudzumu, kas izraisa instrumenta kalpošanas laika samazināšanos. Bet zema oglekļa satura tēraudi ar zemu viskozitāti arī ir slikti apstrādāti, jo veidojas skaidas, kuras ir grūti noņemt.

Tēraudiem ar oglekļa saturu 0,3-0,4% ir vislabākā griešanas mehāniskā apstrāde.

Oglekļa koncentrācijas palielināšanās samazina tērauda spēju deformēties karstā un aukstā stāvoklī. Tēraudam, kas paredzēts sarežģītai aukstajai formēšanai, oglekļa daudzums ir ierobežots līdz 0,1%.

Tēraudam ar zemu oglekļa saturu ir laba metināmība. Vidēja un augsta oglekļa satura tēraudu metināšanai tiek izmantota karsēšana, lēna dzesēšana un citas tehnoloģiskas darbības, lai novērstu aukstu un karstu plaisu rašanos.

Lai iegūtu augstas stiprības īpašības, leģējošo komponentu daudzumam jābūt racionālam. Pārmērīga sakausēšana, izņemot niķeļa ievadīšanu, samazina stingrības rezervi un izraisa trauslu lūzumu.

Hroms ir leģējošs komponents bez deficīta, un tam ir pozitīva ietekme uz tērauda mehāniskajām īpašībām, ja tā saturs ir līdz 2%.
Niķelis ir visvērtīgākā un retāk leģējošā piedeva, ko ievada 1-5% koncentrācijā. Tas visefektīvāk samazina aukstuma trausluma slieksni un palīdz palielināt viskozitātes temperatūras rezervi.
Mangānu kā lētāku sastāvdaļu bieži izmanto kā niķeļa aizstājēju. Palielina tecēšanas robežu, bet var padarīt tēraudu jutīgu pret pārkaršanu.
Molibdēns un volframs ir dārgi un ierobežoti elementi, ko izmanto, lai palielinātu ātrgaitas tēraudu karstumizturību.

Tērauda marķēšanas principi saskaņā ar Krievijas sistēmu

Mūsdienu metālizstrādājumu tirgū nav vienotas tērauda marķēšanas sistēmas, kas būtiski apgrūtina tirdzniecības operācijas, izraisot biežas kļūdas pasūtot.

Krievijā ir pieņemta burtu un ciparu apzīmējumu sistēma, kurā tēraudā esošo elementu nosaukumi ir apzīmēti ar burtiem, bet to daudzums - ar cipariem. Burti norāda arī deoksidācijas metodi. Marķējums “KP” apzīmē vārošus tēraudus, “PS” – pusmierīgus tēraudus un “SP” – mierīgus tēraudus.

Parastajiem kvalitātes tēraudiem ir indekss St, pēc kura tiek norādīts nosacīts markas skaitlis no 0 līdz 6. Pēc tam norāda deoksidācijas pakāpi. Priekšpusē novietots grupas numurs: A – tērauds ar garantētām mehāniskajām īpašībām, B – ķīmiskais sastāvs, C – abas īpašības. Parasti A grupas indekss netiek piešķirts. Apzīmējuma piemērs – B KP 2. pants.
Lai apzīmētu strukturālos augstas kvalitātes oglekļa tēraudus, priekšā ir norādīts divciparu skaitlis, kas norāda C saturu procenta simtdaļās. Beigās - deoksidācijas pakāpe. Piemēram, tērauds 08KP. Augstas kvalitātes instrumentu oglekļa tēraudiem priekšā ir burts U un pēc tam divciparu oglekļa koncentrācija procenta desmitdaļās - piemēram, U8 tērauds. Augstas kvalitātes tēraudiem šķiras beigās ir burts A.
Leģētā tērauda kategorijās burti apzīmē leģējošos elementus: “H” ir niķelis, “X” ir hroms, “M” ir molibdēns, “T” ir titāns, “B” ir volframs, “Y” ir alumīnijs. Strukturālajos leģētajos tēraudos C saturs ir norādīts procenta simtdaļās priekšpusē. Instrumentu leģētajos tēraudos ogleklis tiek atzīmēts procenta desmitdaļās, ja šīs sastāvdaļas saturs pārsniedz 1,5%, tā koncentrācija netiek norādīta.
Ātrgaitas instrumentu tēraudus apzīmē ar indeksu P un volframa satura norādi procentos, piemēram, P18.

Tēraudu marķēšana pēc Amerikas un Eiropas sistēmām

Vai plānojat iegādāties metāla velmējumu? Mēs piedāvājam saprātīgas cenas un kvalitāti no ražotāja.

Amerikas Savienotajās Valstīs ir vairākas tērauda marķēšanas sistēmas, ko izstrādājušas dažādas standartizācijas organizācijas. Nerūsējošajiem tēraudiem visbiežāk tiek izmantota AISI sistēma, kas ir spēkā arī Eiropā. Saskaņā ar AISI tēraudu apzīmē ar trim cipariem, kam dažos gadījumos seko viens vai vairāki burti. Pirmais cipars norāda tērauda klasi, ja tā ir 2 vai 3, tad tā ir austenīta klase, ja 4 - ferīta vai martensīta. Nākamie divi cipari norāda materiāla sērijas numuru grupā. Burti apzīmē:

L – oglekļa zemas masas daļa, mazāka par 0,03%;
S – normāla C koncentrācija, mazāka par 0,08%;
N nozīmē, ka ir pievienots slāpeklis;
LN – zems oglekļa saturs kombinācijā ar slāpekļa pievienošanu;
F – paaugstināta fosfora un sēra koncentrācija;
Se – tērauds satur selēnu, B – silīciju, Cu – varu.

Eiropā tiek izmantota EN sistēma, kas atšķiras no krievu sistēmas ar to, ka tajā vispirms ir uzskaitīti visi leģējošie elementi, un pēc tam tādā pašā secībā to masas daļa tiek norādīta skaitļos. Pirmais cipars ir oglekļa koncentrācija procenta simtdaļās.

Ja leģētais tērauds, konstrukcijas un instrumentu tērauds, izņemot ātrgriezējtēraudus, satur vairāk nekā 5% vismaz vienas leģējošās piedevas, burts “X” ir novietots pirms oglekļa satura.

ES valstis izmanto EN marķējumu, dažos gadījumos paralēli norādot valsts zīmi, bet ar atzīmi “novecojis”.

Starptautiskie korozijizturīgo un karstumizturīgo tēraudu analogi

Koroziju izturīgi tēraudi

Eiropa (EN)	Vācija (DIN)	ASV (AISI)	Japāna (JIS)	NVS (GOST)
1.4000	X6Cr13	410S	SUS 410 S	08Х13
1.4006	X12CrN13	410	SUS 410	12Х13
1.4021	X20Cr13	(420)	SUS 420 J1	20Х13
1.4028	X30Cr13	(420)	SUS 420 J2	30x13
1.4031	X39Cr13		SUS 420 J2	40Х13
1.4034	X46Cr13	(420)		40Х13
1.4016	X6Cr17	430	SUS 430	12Х17
1.4510	X3CrTi17	439	SUS 430 LX	08Х17Т
1.4301	X5CrNI18-10	304	SUS 304	08Х18Н10
1.4303	X4CrNi18-12	(305)	SUS 305	12Х18Н12
1.4306	X2CrNi19-11	304 l	SUS 304 L	03Х18Н11
1.4541	X6CrNiTi18-10	321	SUS 321	08Х18Н10Т
1.4571	X6CrNiMoTi17-12-2	316 Ti	SUS 316 Ti	10Х17Н13М2Т

Karstumizturīgas tērauda markas

Eiropa (EN)	Vācija (DIN)	ASV (AISI)	Japāna (JIS)	NVS (GOST)
1.4878	X12CrNiTi18-9	321H		12Х18Н10Т
1.4845	X12CrNi25-21	310 S		20Х23Н18

Ātrgaitas tērauda markas

tērauda marka		Analogi ASV standartos
NVS valstis GOST	Eironormas
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

Konstrukciju tērauds

tērauda marka		Analogi ASV standartos
NVS valstis GOST	Eironormas

Pamata nerūsējošā tērauda marku klāsts

NVS (GOST)	Eironormas (EN)	Vācija (DIN)	ASV (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 ХН28 MDT		X3 NiCrCuMoTi 27-23



08 X17 N13 M2		X5CrNiMo 17-13-3
08 X17 N13 M2 T		Х6 CrNiMoTi 17-12-2


		Х6 CrNiTi 18-10










20 Х25 Н20 С2		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 СrNiAlTi 20-20
		X3 CrnImOn 27-5-2


		Х6 CrNiMoNb 17-12-2






		X12 CrMnNiN 18-9-5

Gultņu tērauds

Atsperu tērauds

tērauda marka		Analogi ASV standartos
NVS valstis GOST	Eironormas

Karstumizturīgs tērauds

tērauda marka		Analogi ASV standartos
NVS valstis GOST	Eironormas

GD zvaigžņu vērtējums
WordPress vērtēšanas sistēma

Tērauda marķēšana pēc Krievijas, Eiropas un Amerikas sistēmām, 4,6 no 5 - kopējais balsu skaits: 63

Tērauds- kopīgs inženiertehniskais materiāls.

Tērauds attiecas uz dzelzs un oglekļa sakausējumiem, kas satur no 0,02 līdz 2,14% C. Papildus ogleklim tērauds satur pastāvīgus piemaisījumus Mn, Si, S, P utt., kas ietekmē tā īpašības. Tēraudus klasificē pēc ķīmiskā sastāva, kvalitātes un pielietojuma.

Pēc ķīmiskā sastāva Izšķir oglekļa un leģēto tēraudu. Pamatojoties uz oglekļa saturu, abas tiek iedalītas zemā (mazāk nekā 0,25% C), vidējā (0,30 - 0,70% C) un augsta oglekļa satura (vairāk nekā 0,7% C). Atkarībā no kopējā leģējošo elementu satura izšķir zemu (mazāk par 5%), vidēju (5,0 -10,0%) un augstu leģēto (vairāk nekā 10,0%) tēraudu.

Pēc kvalitātes Ir parastas kvalitātes tēraudi, kvalitatīvi, kvalitatīvi un īpaši kvalitatīvi. Šī klasifikācija nosaka tēraudu metalurģiskās ražošanas nosacījumus un, galvenais, kaitīgo piemaisījumu saturu tajos.

Pie parastas kvalitātes tēraudiem pieder oglekļa tēraudi, kas satur līdz 0,6% - C, līdz 0,060% - S un līdz 0,070% - P. No tiem tiek izgatavoti karsti velmēti garie izstrādājumi: sijas, stieņi, kanāli, leņķi, caurules utt. , kā arī auksti velmētu lokšņu tēraudu.

Saskaņā ar GOST 380-88 tiek ražotas trīs parastās kvalitātes tērauda grupas (A, B un C).

A grupā ietilpst tēraudi, kas tiek piegādāti atbilstoši to mehāniskajām īpašībām, nenorādot to ķīmisko sastāvu. Šīs grupas tēraudus apzīmē ar burtiem St (tērauds) un cipariem 0, 1, 2...6.

Jo lielāks skaitlis, jo lielāks ir oglekļa saturs un stiprība (σ in, MPa) un jo zemāka elastība (δ,%). Šie tēraudi tiek izmantoti piegādes stāvoklī bez turpmākas karstās formēšanas vai termiskās apstrādes. Šīs grupas tērauda piemēri ir šādas kategorijas: St0, St1, St4.

B grupa - tēraudi, kas tiek piegādāti ar garantētu ķīmisko sastāvu.Šīs grupas tērauda markas apzīmējumu ievada burts B, piemēram, BSt0, BSt1 utt.

B grupa ir tēraudi, kas tiek piegādāti ar garantētu ķīmisko sastāvu un mehāniskajām īpašībām. B grupa ir iekļauta šīs grupas tērauda markas apzīmējumā, piemēram, VSt1, VSt5. Tērauda ķīmiskais sastāvs ir tāds pats kā atbilstošajai B grupas kategorijai, un mehāniskās īpašības ir tādas pašas kā A grupai.

B un C grupas tēraudus izmanto gadījumos, kad tērauds jāpakļauj karstai deformācijai vai jānostiprina ar termisko apstrādi.

Parastās kvalitātes tēraudus tālāk iedala mierīgajos, pusklusajos un vārošajos.

Vieglie tēraudi kausēšanas procesā tiek deoksidēti ar mangānu, silīciju, alumīniju un titānu. Tie satur minimālu daudzumu skābekļa un dažādu oksīdu. Silīcija saturs parasti ir 0,15 - 0,35%. Klusos tēraudus apzīmē ar burtiem "sp", piemēram, St3sp, BSt5sp, VSt4sp utt.

Vārošos tēraudus kausēšanas procesā deoksidē tikai ar mangānu, silīcija saturs ir ne vairāk kā 0,1% (pēdas). Pirms ieliešanas tie satur palielinātu skābekļa daudzumu, kas mijiedarbojas ar oglekli, veidojot CO burbuļus. Burbuļu izdalīšanās no metāla rada iespaidu, ka tas vārās. Daļa no tiem paliek metālā, veidojot tā šūnveida struktūru. Vārošos tēraudus papildus apzīmē ar burtiem “kp”, piemēram, BStZkp, St2kp, VSt4kp.

Daļēji klusie tēraudi deoksidācijas pakāpes ziņā ieņem starpstāvokli starp mierīgu un vārošu tēraudu un satur līdz 0,17% silīcija (sākotnēji deoksidēts ar mangānu). Daļēji klusie tēraudi papildus tiek apzīmēti ar burtiem “ps”, piemēram, St1ps, St2ps, VSt5ps utt. Pateicoties lielākai viendabīgumam salīdzinājumā ar verdošu tēraudu, pusmīkstajam tēraudam ir līdzīgas īpašības vieglajam tēraudam. Mīksto tēraudu izmanto velmēto izstrādājumu un formēto lējumu ražošanai; pusmierīgs un vārošs - iznomā.

Augstas kvalitātes tērauds. Ķīmiskā sastāva ziņā tie ir oglekļa leģēti tēraudi, kuros sēra un fosfora saturs nedrīkst pārsniegt 0,035%. Oglekļa satura svārstības kategorijā nedrīkst pārsniegt 0,08%.

Augstas kvalitātes tēraudi. Tie ir oglekļa un leģētie tēraudi, ko galvenokārt kausē elektriskās un skābās martena krāsnīs. Sēra un fosfora saturs nepārsniedz 0,025%, un oglekļa svārstības zīmola ietvaros ir ne vairāk kā 0,07%.

Īpaši augstas kvalitātes tēraudi ir leģētie tēraudi, kas kausēti elektriskajās krāsnīs ar elektrosārņu pārkausēšanu un satur sēru un fosforu ne vairāk kā 0,015% katrs.

Pēc pieteikuma Izšķir šādas tēraudu klases: celtniecības, vispārējas nozīmes mašīnbūve, speciālā pielietojuma mašīnbūve, instrumenti, ar īpašām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām. Šajā darbā mēs aprobežosimies ar būvniecības, vispārējas nozīmes inženiertehnisko un instrumentu tēraudu izskatīšanu, bet pārējais tiks pētīts Materiālzinātnes kursā.

Celtniecības un inženiertehnisko tēraudu marķēšana vispārīgiem nolūkiem. Parastās kvalitātes oglekļa tēraudu marķēšana tika apspriesta iepriekš.

Augstas kvalitātes oglekļa tēraudi saskaņā ar GOST 1050-88 ir apzīmēti ar cipariem 08, 10, 15, 20... 85, kas norāda vidējo oglekļa saturu procenta simtdaļās. Atkarībā no deoksidācijas pakāpes šie tēraudi var būt mierīgi vai vāroši (08 un 08 kp, 10 un 10 kp).

Leģētie tēraudi ir apzīmēti ar cipariem un burtiem, piemēram, 15X; 45HF; 18HGT; 12ХН3А; 20Х2Н4А; 14G2 25G2S utt. Divciparu skaitļi atzīmes sākumā norāda vidējo oglekļa saturu procenta simtdaļās; burti pa labi no cipara apzīmē sakausējuma elementu: A - slāpeklis, B - niobijs, B - volframs, G - mangāns, D - varš, K - kobalts, N - niķelis, M - molibdēns, P - fosfors, P - bors, C - silīcijs, T - titāns, F - vanādijs, X - hroms, C "cirkonijs, Yu - alumīnijs, U - retzeme. Cipari aiz burta (elementa simbols) norāda aptuveno atbilstošā leģējošā elementa saturu veselos procentos skaitļa neesamība norāda, ka tas ir aptuveni 1% vai mazāk. Burts A apzīmējuma beigās norāda, ka tērauds ir kvalitatīvs (12ХИ3А), sākumā - automāts tērauds (A15, A30). ), vidū - slāpeklis.Tēraudiem, ko izmanto atlietā veidā, zīmes beigās liek burtu L (piemēram, 25L, 35GL).

Celtniecības tēraudu izmanto metinātām konstrukcijām, maģistrālajiem naftas un gāzes vadiem, dzelzsbetona konstrukciju armēšanai u.c. Šiem nolūkiem plaši tiek izmantoti augstas kvalitātes zema oglekļa satura un mazleģētie tēraudi, kā arī parastas kvalitātes tēraudi (VStZsp, VSt3Gps, VSt5Gps, 14G2, 17GS, 15HSND utt.).

Vispārējas nozīmes inženiertehnisko tēraudu iedala trīs grupās: tēraudi, ko izmanto bez rūdīšanas termiskās apstrādes; rūdīti zemoglekļa (līdz 0,25% C) un uzlaboti vidēja oglekļa (no 0,30-0,50% C) tēraudi. Tie, kā likums, ir oglekļa un mazleģētie tēraudi.

Tēraudi, ko izmanto bez cietēšanas termiskās apstrādes. Tie ir tēraudi, kas tiek piegādāti loksnēs turpmākai štancēšanai, dziļai vilkšanai utt. Ķīmiskā sastāva ziņā tēraudi ir ar zemu oglekļa saturu ar zemu silīcija saturu (kp, ps) un ar zemu sakausējumu (08kp, 08ps, 15kp, 20Khkp utt.).

Cementējams tēraudus izmanto izstrādājumiem, kas pakļauti virsmas piesātinājumam ar oglekli. Pēc karburēšanas, sacietēšanas un zemas rūdīšanas detaļām, kas izgatavotas no šiem tēraudiem, ir cieta virsma (HRC 58-62), laba nodilumizturība un izturīga, izturīga serde (HRC 20-30). Maziem nekritiskiem izstrādājumiem plaši izmanto 10, 15, 20, 15X, 20X tērauda markas. Kritiskākiem un lieliem izstrādājumiem tiek izmantoti leģēti kvalitatīvi un kvalitatīvi tēraudi, piemēram, 18KhGT, 12KhN3A, 20Kh2N4A, 20KhGR, 18Kh2N4VA utt.

Jaunināms Mašīnbūves tēraudus izmanto pēc sacietēšanas un augstas rūdīšanas (uzlabošanas). Izstrādājumiem ar mazu šķērsgriezumu vai strādā pie mazām slodzēm izmanto tērauda markas 35, 40, 45, 50. Detaļām ar lielāku šķērsgriezumu izmanto mazleģētus un vidēji leģētus tēraudus, kuriem ir augsta rūdāmība un nodrošina augstas mehāniskās īpašības visā šķērsgriezumā, piemēram, 40Х, 30ХГТ, 50Г2 , 40ХН, 40ХНМА, ЗОХН2ВФ utt.

Instrumentu tēraudi paredzēts griešanas, mērīšanas, aukstās un karstās formēšanas instrumentu ražošanai. Parasti tie ir tēraudi ar augstu oglekļa saturu, kas satur vairāk nekā 0,70% C (izņemot tēraudus karstās formēšanas instrumentiem, kas tiek klasificēti kā vidēja oglekļa satura tēraudi). Tajos ietilpst augstas kvalitātes un augstas kvalitātes tērauds, ogleklis, sakausējums un ātrgaitas tērauds. Tie ir attiecīgi marķēti.

Oglekļa instrumentu tēraudus apzīmē ar burtu U un cipariem, kas norāda vidējo oglekļa saturu procenta desmitdaļās (U7, U8, U10, U12A utt.).

Leģētie instrumentu tēraudi 9ХС, X, 5ХВГ, 3Х8В2 utt. apzīmē ar skaitli, kas parāda vidējo oglekļa saturu procenta desmitdaļās, ja tas ir mazāks par 1,0%. Ja oglekļa saturs ir 1,0% vai vairāk, tad skaitlis visbiežāk trūkst. Burti norāda leģējošos elementus (skatīt iepriekš), un cipari pēc tiem norāda attiecīgā leģējošā elementa saturu veselos procentos.

Ātrgaitas tēraudi ir apzīmēti ar burtu P (R14F4). Skaitlis aiz tā norāda galvenā leģējošā elementa (volframa) saturu veselos procentos. Oglekļa saturs ātrgaitas tēraudos ir 0,75-1,15%, hroms - 3,8-4,2% tērauda markas apzīmējumā nav norādīts. Turklāt visi ātrgaitas tēraudi satur vanādiju; ja tas ir mazāks par 2,2%, tad zīmolā tas nav norādīts.

Griešanas instrumentiem tiek izmantoti oglekļa tēraudi U8, U10, U8A, U12 GOST 1435-90, leģēti 9ХС, ХВГ, Х (GOST 5950-73), kā arī ātrgaitas augstleģētie tēraudi, markas R18, R12, R6MZ, R6M5, R10K5 (GOST 19265-73). Griezējinstrumentu tēraudu īpatnība ir augstais oglekļa saturs (no 0,70 līdz 1,5%), kas ļauj iegūt augstu cietību IKS 60-65 pēc rūdīšanas un rūdīšanas.

Auksti formētu instrumentu ražošanai bieži izmanto oglekļa un leģēto tēraudu griezējinstrumentiem. Tas izskaidrojams ar to, ka griešanas presformu un griezējinstrumentu darbības apstākļi ir ļoti tuvi. Labākie tēraudi aukstās formēšanas instrumentiem ir X12F1, X12M, X6VF utt.

Tēraudiem presformām, kas deformē metālu karstā stāvoklī, ir jābūt augstām mehāniskajām īpašībām (izturība, stingrība) paaugstinātā temperatūrā un ugunsizturībai, t.i. iztur atkārtotu karsēšanu un dzesēšanu (termiskos ciklus) bez plaisāšanas. Parasti tie ir mazleģēti un vidēji leģēti tēraudi, kas satur oglekli no 0,35 līdz 0,60%, piemēram, 5ХНМ, 5ХНМА, 4Х5В2ФС, ЗХ2В8Ф utt.

Mērinstrumentu tēraudiem jābūt ar augstu cietību, nodilumizturību un jāsaglabā izmēru stabilitāte. Šim nolūkam parasti izmanto zema leģēto tēraudu ar augstu oglekļa saturu X, 9ХС, ХВГ u.c.. Turklāt plakanajiem instrumentiem (lineāliem, skavas, šabloniem u.c.) zema oglekļa satura konstrukciju tēraudus 15, 15Х, 20Х utt., kas pakļauti virsmas piesātinājumam, bieži izmanto oglekli, kam seko sacietēšana.

Pēc struktūras:

< С, тем >perlīts, tērauds ir stiprāks.

Pēc mērķa:

JAUTĀJUMS 14. Tēraudu klasifikācija pēc ražošanas metodes un kvalitātes.

Saskaņā ar ražošanas metodi:

1) Skābā metode;

2) Galvenā metode ir nedeoksidēts tērauds KP, mierīgs SP, ja pēc markas nav burtu, tad tas ir mierīgs tērauds, ja nav pilnībā deoksidēts, tad ps.

Pēc kvalitātes:

Atkarībā no kaitīgo piemaisījumu satura: sēra un fosfora, tēraudu iedala:

Parastas kvalitātes tērauds, sēra saturs līdz 0,06% un fosfora līdz 0,07%. Parastā kvalitātes tērauds arī ir sadalīts 3 grupās atkarībā no piegādes:

1. tērauds A grupa piegādāts patērētājiem, pamatojoties uz mehāniskajām īpašībām (šādam tēraudam var būt augsts sēra vai fosfora saturs);

2. tērauds B grupa - pēc ķīmiskā sastāva;

3. tērauds B grupa- ar garantētām mehāniskajām īpašībām un ķīmisko sastāvu.

1. Augsta kvalitāte- līdz 0,035% sēra un fosfora katrs atsevišķi.

2. Augsta kvalitāte- līdz 0,025% sēra un fosfora.

3. Īpaši augstas kvalitātes, līdz 0,025% fosfora un līdz 0,015% sēra.

Leģētie tēraudi. Leģējošie elementi. Marķējums l/s.

Leģētie tēraudi tiek plaši izmantoti traktortehnikā un lauksaimniecības tehnikā, automobiļu rūpniecībā, smagajā un transporta inženierijā un mazākā mērā darbgaldu ražošanā, instrumentu un cita veida rūpniecībā. Šo tēraudu izmanto ļoti noslogotām metāla konstrukcijām.

Tēraudi, kuros kopējais leģējošo elementu daudzums nepārsniedz 2,5%, tiek klasificēti kā mazleģēti, tie, kas satur 2,5-10%, ir leģēti, un vairāk nekā 10% tiek klasificēti kā augsti leģēti (dzelzs saturs vairāk nekā 45%).

Visplašāk būvniecībā izmanto zemleģēto tēraudu, bet mašīnbūvē – leģēto tēraudu.

Leģētie konstrukciju tēraudi ir apzīmēti ar cipariem un burtiem. Zīmola sākumā norādītie divciparu skaitļi norāda vidējo oglekļa saturu procenta simtdaļās; burti pa labi no cipara norāda sakausējuma elementu. Piemēram, tērauds 12Х2Н4А satur 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni un tiek klasificēts kā augstas kvalitātes, kā to norāda burts IАI klases beigās.

Celtniecības mazleģētie tēraudi

Mazleģētie tēraudi ir tie, kas satur ne vairāk kā 0,22% C un salīdzinoši nelielu daudzumu nedeficītu leģējošu elementu: līdz 1,8% Mn, līdz 1,2% Si, līdz 0,8% Cr un citus.

Šie tēraudi ietver tēraudus 09G2, 09GS, 17GS, 10G2S1, 14G2, 15HSND, 10KHNDP un daudzus citus. Tēraudus lokšņu un profila profilu veidā izmanto būvniecībā un mašīnbūvē metinātām konstrukcijām, galvenokārt bez papildu termiskās apstrādes. Mazleģētie tēraudi ar zemu oglekļa saturu ir metināmi.

Liela diametra cauruļu ražošanai tiek izmantots 17GS tērauds (s0,2=360MPa, sв=520MPa).

Ar karburizāciju stiprinātu detaļu ražošanai tiek izmantoti zema oglekļa satura (0,15-0,25% C) tēraudi. Leģējošo elementu saturs tēraudos nedrīkst būt pārāk augsts, bet tam jānodrošina nepieciešamā virsmas slāņa un serdes rūdāmība.

Hroma tēraudi 15X, 20X ir paredzēti mazu vienkāršas formas izstrādājumu ražošanai, kas cementēti 1,0-1,5 mm dziļumā. Hroma tēraudiem, salīdzinot ar oglekļa tēraudiem, ir augstākas stiprības īpašības ar mazāku lokanību serdē un labāku izturību cementētajā slānī.

Tērauda ražošana.

Salīdzinot ar čugunu, tērauds satur mazāk oglekļa, silīcija, sēra un fosfora. Lai ražotu tēraudu no čuguna, ir jāsamazina vielu koncentrācija ar oksidatīvo kausēšanu.

Mūsdienu metalurģijas nozarē tērauds tiek kausēts galvenokārt trīs vienībās: konvektori, martena krāsnis un elektriskās krāsnis.

Tērauda ražošana pārveidotājos.

Pārveidotājs ir bumbierveida trauks. Augšējo daļu sauc par vizieri vai ķiveri. Tam ir kakls, caur kuru tiek novadīts šķidrais čuguns un tērauds un izdedži. Vidējai daļai ir cilindriska forma. Apakšdaļā ir piestiprināts dibens, kuru nolietojoties nomaina pret jaunu. Apakšā ir piestiprināta gaisa kaste, kurā ieplūst saspiestais gaiss.

Mūsdienu konvektoru jauda ir 60 - 100 tonnas vai vairāk, un gaisa strūklas spiediens ir 0,3-1,35 Mn/m. 1 tonnas čuguna apstrādei nepieciešamais gaisa daudzums ir 350 kubikmetri.

Pirms čuguna ieliešanas konvektors tiek pagriezts horizontālā stāvoklī, kurā tuyere caurumi atrodas virs ielietā čuguna līmeņa. Pēc tam tas lēnām tiek atgriezts vertikālā stāvoklī un tajā pašā laikā tiek pielietots sprādziens, kas neļauj metālam caur tuyeru caurumiem iekļūt gaisa kastē. Pūšot gaisu caur šķidro čugunu, izdeg silīcijs, mangāns, ogleklis un daļēji dzelzs.

Kad tiek sasniegta nepieciešamā oglekļa koncentrācija, konvektors tiek atgriezts horizontālā stāvoklī un gaisa padeve tiek pārtraukta. Gatavo metālu deoksidē un ielej kausā.

Bessemer process. Pārveidotājā ielej šķidru čugunu ar diezgan augstu silīcija (līdz 2,25% un vairāk), mangāna (0,6-0,9%) un minimālo sēra un fosfora saturu.

Pamatojoties uz notiekošās reakcijas raksturu, Bessemer procesu var iedalīt trīs periodos. Pirmais periods sākas pēc sprādziena palaišanas pārveidotājā un ilgst 3-6 minūtes. No pārveidotāja kakliņa kopā ar gāzēm izlido nelieli šķidrā čuguna pilieni, veidojot dzirksteles. Šajā periodā silīcijs, mangāns un daļēji dzelzs tiek oksidēti atbilstoši reakcijām:

2Mn + O2 = 2MnO,

2Fe + O2 = 2FeO.

Iegūtais dzelzs oksīds daļēji izšķīst šķidrajā metālā, veicinot tālāku silīcija un mangāna oksidēšanos. Šīs reakcijas notiek, izdaloties lielam siltuma daudzumam, kas izraisa metāla sasilšanu. Izdedži izrādās skābi (40-50% SiO2).

Otrais periods sākas pēc gandrīz pilnīgas silīcija un mangāna izdegšanas. Šķidrais metāls tiek uzkarsēts pietiekami labi, lai radītu labvēlīgus apstākļus oglekļa oksidēšanai reakcijā C + FeO = Fe + CO, kas notiek ar siltuma absorbciju. Oglekļa sadegšana ilgst 8-10 minūtes, un to pavada neliela šķidrā metāla temperatūras pazemināšanās. Iegūtais oglekļa monoksīds sadeg gaisā. Virs konvektora kakla parādās spoža liesma.

Samazinoties oglekļa saturam metālā, liesma virs kakla samazinās un sākas trešais periods. No iepriekšējiem periodiem tas atšķiras ar brūnu dūmu parādīšanos virs pārveidotāja kakla. Tas liecina, ka no čuguna gandrīz pilnībā izdedzis silīcijs, mangāns un ogleklis un sākusies ļoti spēcīga dzelzs oksidēšanās. Trešais periods ilgst ne vairāk kā 2–3 minūtes, pēc tam konvektors tiek pagriezts horizontālā stāvoklī un vannā tiek ievadīti deoksidējošie līdzekļi (feromangāns, ferosilīcijs vai alumīnijs), lai samazinātu skābekļa saturu metālā. Reakcijas notiek metālā

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiO2 + Fe,

3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.

Gatavo tēraudu no konvektora ielej kausā un pēc tam nosūta liešanai.

Lai iegūtu tēraudu ar iepriekš noteiktu oglekļa daudzumu (piemēram, 0,4 - 0,7% C), metāla pūšanu pārtrauc brīdī, kad ogleklis no tā vēl nav izdegis, vai arī var ļaut oglei pilnībā izdegt, un pēc tam pievienojiet noteiktu daudzumu čuguna vai oglekļa, kas satur noteiktu daudzumu dzelzs sakausējumu.

Lielāko daļu atvērtā kamīna krāšņu silda ar domnas, koksa un ģeneratora gāzu maisījumu. Tiek izmantota arī dabasgāze. Martena krāsnī, kas darbojas ar mazutu, ir ģeneratori tikai gaisa sildīšanai.

Uzlādes materiāli (lūžņi, čuguns, kušņi) tiek ielādēti krāsnī ar piepildītu mašīnu caur pildīšanas logiem. Lādiņa uzkarsēšana, metāla un izdedžu kušana krāsnī notiek kausēšanas telpā, kad materiāli saskaras ar karstu gāzu lāpu. Gatavais metāls tiek izvadīts no krāsns caur caurumiem, kas atrodas kurtuves zemākajā daļā. Kausēšanas laikā izplūdes atvere ir aizsērējusi ar ugunsizturīgu mālu.

Kausēšanas process atvērtā kamīna krāsnīs var būt skābs vai bāzisks. Skābajā procesā krāsns ugunsizturīgo mūri veido no silīcija ķieģeļiem. Kurtuves augšējās daļas metinātas ar kvarca smiltīm un pēc katras kausēšanas salabotas. Kausēšanas procesā tiek iegūti skābi izdedži ar augstu silīcija dioksīda saturu (42-58%).

Galvenā kausēšanas procesā kurtuve un kurtuves sienas ir izliktas no magnezīta ķieģeļiem, bet jumts ir izgatavots no silīcija dioksīda vai hroma-magnezīta ķieģeļiem. Kurtuves augšējos slāņus metina ar magnezīta vai dolomīta pulveri un pēc katras kausēšanas salabo. Kausēšanas procesā tiek iegūti skābie izdedži ar augstu 54 – 56% CaO saturu.

Pamata martena process. Pirms kausēšanas uzsākšanas nosaka izejvielu (čuguna, metāllūžņu, kaļķakmens, dzelzsrūdas) daudzumu un to iekraušanas krāsnī secību. Izmantojot liešanas mašīnu, krāsns kausēšanas telpā tiek ievietota veidne (speciālā kaste) ar vārpstu un apgriezta, kā rezultātā lādiņš tiek izliets uz krāsns apakšas. Vispirms tiek iekrauti mazi lūžņi, pēc tam lielāki lūžņi un pēc tam kaļķa gabaliņi (3 - 5% no metāla svara). Pēc iekrauto materiālu karsēšanas atlikušie tērauda lūžņi un čuguns tiek padoti divās vai trīs porcijās.

Lai intensīvāk apgādātu metāla vannu ar skābekli, sārņos tiek ievadīta dzelzsrūda. Skābeklis, kas izšķīdināts metālā, oksidē silīciju, mangānu, fosforu un oglekli atbilstoši iepriekš apskatītajām reakcijām.

Kamēr viss lādiņš izkūst, ievērojama daļa fosfora nonāk sārņos, jo tie satur pietiekamu daudzumu dzelzs oksīda un kaļķa. Lai izvairītos no fosfora apgrieztās pārejas metālā, pirms vannas sāk vārīties, 40 - 50% primāro izdedžu no krāsns.

Pēc primāro izdedžu lejupielādes krāsnī iepilda kaļķi, veidojot jaunus un vienkāršākus izdedžus. Krāsns siltuma slodze palielinās tā, ka ugunsizturīgie kaļķi ātri pārvēršas par izdedžiem, un palielinās metāla vannas temperatūra. Pēc kāda laika, 15-20 minūtes, krāsnī tiek ielādēta dzelzs rūda, kas palielina dzelzs oksīdu saturu izdedžos un izraisa oglekļa oksidācijas reakciju metālā.

[C] + (FeO) = Co gāze.

Oglekļa monoksīds veidojas un izdalās no metāla burbuļu veidā, radot viršanas iespaidu, kas veicina metāla sajaukšanos, metāla ieslēgumu un izšķīdušo gāzu izdalīšanos, kā arī vienmērīgu temperatūras sadalījumu visā telpā. vannas dziļums. Lai vanna labi uzvārītu, ir nepieciešams piegādāt siltumu, jo šo reakciju pavada siltuma absorbcija. Vannas viršanas perioda ilgums ir atkarīgs no krāsns jaudas un tērauda kvalitātes un svārstās no 1,25 līdz 2,5 stundām vai vairāk.

Parasti dzelzsrūdu krāsnī pievieno pirmajā viršanas periodā, ko sauc par metāla pulēšanu. Oglekļa oksidēšanās ātrums šajā periodā modernās lielas jaudas martena krāsnīs ir 0,3–0,4% stundā.

Vārīšanās perioda otrajā pusē vannā netiek ievadīta dzelzsrūda. Metāls vārās ar maziem burbuļiem sārņos uzkrāto dzelzs oksīdu dēļ. Oglekļa izdegšanas ātrums šajā periodā ir 0,15 - 0,25% stundā. Vārīšanās periodā sārņu bāziskuma un plūstamības uzraudzība.

Kad oglekļa saturs metālā ir nedaudz mazāks nekā nepieciešams gatavajam tēraudam, sākas pēdējais kausēšanas posms - metāla apdares un deoksidācijas periods. Krāsnī ievada noteiktu daudzumu feromangāna gabaliņu (12% Mn), bet pēc 10-15 minūtēm ferosilīciju (12-16% Si). Mangāns un silīcijs mijiedarbojas ar metālā izšķīdušo skābekli, kā rezultātā tiek apturēta oglekļa oksidēšanās reakcija. Ārēja pazīme metāla atbrīvošanai no skābekļa ir oglekļa monoksīda burbuļu izdalīšanās pārtraukšana uz sārņu virsmas.

Galvenajā kausēšanas procesā reakcijā notiek daļēja sēra atdalīšana no metāla

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

Tam nepieciešama augsta temperatūra un pietiekams izdedžu bāziskums.

Skābes atvērtā pavarda process.Šis process sastāv no tādiem pašiem periodiem kā galvenais. Izmantotais lādiņš ir ļoti tīrs fosfora un sēra ziņā. Tas izskaidrojams ar to, ka iegūtie skābie sārņi nevar noturēt šos kaitīgos piemaisījumus.

Krāsnis parasti darbojas ar cietu lādiņu. Lūžņu daudzums ir vienāds ar 30–50% no metāla lādiņa masas. Lādējumā ir atļauts ne vairāk kā 0,5% Si. Dzelzsrūdu nevar ievadīt krāsnī, jo tā var mijiedarboties ar pavarda silīcija dioksīdu un to iznīcināt, veidojoties zemas kušanas savienojumam 2FeO*SiO2. Lai iegūtu primāros izdedžus, krāsnī tiek iekrauts noteikts daudzums kvarcīta vai martena izdedžu. Pēc tam lādiņu silda ar krāsns gāzēm; dzelzs, silīcijs, mangāns oksidējas, to oksīdi sakausējas ar kušņiem un veido skābus izdedžus, kas satur līdz 40–50% SiO2. Šajos izdedžos lielākā daļa dzelzs oksīda ir silikāta formā, kas apgrūtina pārnešanu no sārņiem uz metālu. Vannas vārīšana skābes procesa laikā sākas vēlāk nekā galvenajā procesā un notiek lēnāk pat ar labu metāla karsēšanu. Turklāt skābajiem sārņiem ir paaugstināta viskozitāte, kas negatīvi ietekmē oglekļa izdegšanu.

Tā kā tērauds tiek kausēts zem skābu izdedžu slāņa ar zemu brīvā dzelzs oksīda saturu, šie izdedži aizsargā metālu no skābekļa piesātinājuma. Pirms iziešanas no krāsns tērauds satur mazāk izšķīdušā skābekļa nekā tērauds, kas izkausēts galvenajā procesā.

Lai pastiprinātu martena procesu, gaiss tiek bagātināts ar skābekli, kas tiek piegādāts liesmai. Tas ļauj iegūt augstāku temperatūru liesmā, palielināt tās izstarojošo spēju, samazināt sadegšanas produktu daudzumu un līdz ar to palielināt krāsns siltuma jaudu.

Skābekli var ievadīt arī krāsns vannā. Skābekļa ievadīšana deglā un krāsns vannā samazina kušanas periodus un palielina krāsns produktivitāti par 25-30%. Hroma-magnezīta velvju izgatavošana dinas velvju vietā ļauj palielināt krāšņu siltuma jaudu, palielināt kapitālā remonta laiku par 2-3 reizes un palielināt produktivitāti par 6-10%.

Metālu kausēšana ar elektronu staru kūli. Īpaši tīru metālu un sakausējumu iegūšanai izmanto elektronu kūļa kausēšanu. Kušanas pamatā ir brīvo elektronu kinētiskās enerģijas izmantošana, kas paātrināta augstsprieguma elektriskajā laukā. Elektronu plūsma tiek vērsta uz metālu, izraisot tā uzkaršanu un kušanu.

Elektronu staru kausēšanai ir vairākas priekšrocības: elektronu stari ļauj iegūt augstu sildīšanas enerģijas blīvumu, regulēt kušanas ātrumu plašās robežās, novērst kausējuma piesārņojumu ar tīģeļa materiālu un izmantot lādiņu jebkurā formā. Izkausētā metāla pārkaršana kombinācijā ar zemiem kušanas ātrumiem un dziļu vakuumu rada efektīvus apstākļus metāla attīrīšanai no dažādiem piemaisījumiem.

Elektrosārņu pārkausēšana. Ļoti daudzsološa metode augstas kvalitātes metāla ražošanai ir elektrosārņu pārkausēšana. Metāla pilieni, kas veidojas sagataves pārkausēšanas laikā, iziet cauri šķidrā metāla slānim un tiek attīrīti. Apstrādājot metālu ar izdedžiem un virzot lietņa kristalizāciju no apakšas uz augšu, sēra saturs sagatavē tiek samazināts par 30–50%, bet nemetālisko ieslēgumu saturs - divas līdz trīs reizes.

Tērauda sūkšana. Vakuuma kausēšana tiek plaši izmantota augstas kvalitātes tērauda ražošanai. Liets satur gāzes un noteiktu daudzumu nemetālisku ieslēgumu. Tos var ievērojami samazināt, ja izmantosiet tērauda evakuāciju tā kausēšanas un liešanas laikā. Izmantojot šo metodi, šķidrais metāls tiek turēts slēgtā kamerā, no kuras tiek noņemts gaiss un citas gāzes. Tērauda evakuāciju veic kausā pirms ieliešanas veidnēs. Vislabākos rezultātus iegūst, ja tēraudu pēc evakuācijas kausā lej veidnēs arī vakuumā. Metālu kausēšana vakuumā tiek veikta slēgtās indukcijas krāsnīs.

Tērauda rafinēšana kausā ar šķidriem sintētiskajiem izdedžiem. Šīs metodes būtība ir tāda, ka tēraudu attīra no sēra, skābekļa un nemetāliskiem ieslēgumiem, intensīvi sajaucot tēraudu kausā ar tajā iepriekš ielietiem izdedžiem, kas sagatavoti speciālā sārņu kausēšanas krāsnī. Tēraudam pēc apstrādes ar šķidriem izdedžiem ir augstas mehāniskās īpašības. Samazinot attīrīšanas periodu loka krāsnīs, kuru produktivitāti var palielināt par 10 - 15%. Ar sintētiskiem sārņiem apstrādāta kurināmā krāsns pēc kvalitātes ir tuva elektriskajās krāsnīs kausētā tērauda kvalitātei.

Tērauds (no vācu valodas Stahl) ir dzelzs sakausējums (cietais šķīdums) ar oglekli (un citiem elementiem), kam raksturīga eitektoīda transformācija. Oglekļa saturs tēraudā nav lielāks par 2,14%. Ogleklis piešķir dzelzs sakausējumiem izturību un cietību, samazinot elastību un stingrību.

Ņemot vērā, ka tēraudam var pievienot leģējošus elementus, tērauds ir dzelzs sakausējums ar oglekli un leģējošiem elementiem, kas satur vismaz 45% dzelzs (leģētais, augsti leģētais tērauds).

Lietojumprogrammas

Tēraudus ar augstām elastības īpašībām plaši izmanto mehāniskajā un instrumentu ražošanā. Mašīnbūvē tos izmanto atsperu, amortizatoru, spēka atsperu ražošanai dažādiem mērķiem, instrumentu ražošanā - daudziem elastīgiem elementiem: membrānām, atsperēm, releju plāksnēm, silfoniem, lencēm, balstiekārtām.

Atsperes, mašīnu atsperes un ierīču elastīgie elementi raksturo dažādas formas, izmēri un dažādi darbības apstākļi. Viņu darba īpatnība ir tāda, ka pie lielām statiskām, cikliskām vai triecienslodzēm tajos nav pieļaujama paliekošā deformācija. Šajā sakarā visiem atsperu sakausējumiem papildus mehāniskajām īpašībām, kas raksturīgas visiem konstrukcijas materiāliem (stiprībai, plastiskumam, stingrībai, izturībai), jābūt ar augstu izturību pret nelielām plastiskām deformācijām. Īslaicīgas statiskās slodzes apstākļos izturību pret nelielām plastiskām deformācijām raksturo elastības robeža, bet ilgstošas statiskās vai cikliskās slodzes gadījumā - ar relaksācijas pretestību.

Klasifikācija

Tēraudus iedala strukturāli Un instrumentāls. Instrumentu tērauda veids ir ātrgaitas tērauds.

Pēc ķīmiskā sastāva tēraudus iedala ogleklī un sakausējumos; tai skaitā pēc oglekļa satura - zemoglekļa (līdz 0,25% C), vidēja oglekļa (0,3-0,55% C) un augsta oglekļa satura (0,6-2% C); Leģētos tēraudus pēc leģējošo elementu satura iedala mazleģētos - līdz 4% leģējošo elementu, vidēji leģētos - līdz 11% leģējošo elementu un augsti leģētos - virs 11% leģējošo elementu.

Tēraudi, atkarībā no to ražošanas metodes, satur dažādu daudzumu nemetālisku ieslēgumu. Piemaisījumu saturs ir pamats tēraudu klasifikācijai pēc kvalitātes: parasta kvalitāte, kvalitatīva, kvalitatīva un īpaši kvalitatīva.

Tērauda īpašības

Blīvums: 7700-7900 kg/m³,

Īpatnējais svars: 75500-77500 N/m³ (7700-7900 kgf/m³ MKGSS sistēmā),

Īpatnējā siltumietilpība pie 20 °C: 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)),

Kušanas temperatūra: 1450-1520 °C,

Īpatnējais saplūšanas siltums: 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 Wh/kg),

Siltumvadītspējas koeficients 100 °C temperatūrā. Hroma-niķeļa-volframa tērauds 15,5 W/(m K)

Hroma tērauds 22,4 W/(mK)

Molibdēna tērauds 41,9 W/(mK)

Oglekļa tērauds (30. klase) 50,2 W/(mK)

Oglekļa tērauds (15. klase) 54,4 W/(mK)

Lineārās termiskās izplešanās koeficients aptuveni 20 °C temperatūrā: tērauds St3 (20. klase) 1/°C

nerūsējošais tērauds 1/°C

Sliežu tērauds 690-785 MPa

Tērauda ražošana

Čuguna pārstrādes tēraudā procesa būtība ir samazināt līdz vajadzīgajai koncentrācijai oglekļa un kaitīgo piemaisījumu - fosfora un sēra saturu, kas padara tēraudu trauslu un trauslu. Atkarībā no oglekļa oksidēšanas metodes čuguna pārstrādei tēraudā ir dažādas metodes: pārveidotājs, martens un elektrotermiskā.

Bessemer metode

Ar Bessemer metodi apstrādā čugunu, kas satur maz fosfora un sēra un ir bagāts ar silīciju (vismaz 2%). Kad skābeklis tiek izpūsts cauri, silīcijs vispirms tiek oksidēts, izdalot ievērojamu siltuma daudzumu. Rezultātā čuguna sākotnējā temperatūra no aptuveni 1300°C strauji paaugstinās līdz 1500-1600°C. 1% Si izdegšana izraisa temperatūras paaugstināšanos par 200°C. Apmēram 1500°C sākas intensīva oglekļa izdegšana. Līdz ar to dzelzs arī intensīvi oksidējas, īpaši silīcija un oglekļa izdegšanas beigās:

Si + O2 = SiO2

2C + O2 = 2CO

2Fe + O2 = 2FeO

Iegūtais dzelzs monoksīds FeO labi šķīst kausētā čugunā un daļēji pāriet tēraudā un daļēji reaģē ar SiO2 un dzelzs silikāta veidā FeSiO3 nonāk izdedžos:

FeO + SiO2 = FeSiO3

Fosfors pilnībā pāriet no čuguna uz tēraudu, tāpēc P2O5 ar SiO2 pārpalikumu nevar reaģēt ar bāzes oksīdiem, jo SiO2 enerģiskāk reaģē ar pēdējiem. Tāpēc ar šo metodi fosfora čugunu nevar pārstrādāt tēraudā.

Visi procesi pārveidotājā notiek ātri - 10-20 minūšu laikā, jo caur čugunu izpūstais gaisa skābeklis nekavējoties reaģē ar attiecīgajām vielām visā metāla tilpumā. Pūšot ar skābekli bagātinātu gaisu, procesi tiek paātrināti. Oglekļa monoksīds CO, kas veidojas, ogleklim izdegot, šņāc uz augšu un deg tur, veidojot vieglas liesmas lāpu virs pārveidotāja kakla, kas samazinās, ogleklim izdegot, un pēc tam pilnībā izzūd, kas kalpo kā zīme process. Iegūtais tērauds satur ievērojamu daudzumu izšķīdušā dzelzs monoksīda FeO, kas ievērojami samazina tērauda kvalitāti. Tāpēc pirms liešanas tērauds ir jādeoksidē, izmantojot dažādus deoksidējošus līdzekļus - ferosilīciju, feromangānu vai alumīniju:

2FeO + Si = 2Fe + SiO2

FeO + Mn = Fe + MnO

3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3

Mangāna monoksīds MnO kā galvenais oksīds reaģē ar SiO2 un veido mangāna silikātu MnSiO3, kas nonāk izdedžos. Alumīnija oksīds kā šādos apstākļos nešķīstoša viela arī uzpeld uz augšu un pārvēršas par izdedžiem. Neskatoties uz vienkāršību un augsto produktivitāti, Bessemer metode tagad nav pietiekami izplatīta, jo tai ir vairāki būtiski trūkumi. Tādējādi Bessemer metodes čugunam jābūt ar viszemāko fosfora un sēra saturu, kas ne vienmēr ir iespējams. Izmantojot šo metodi, notiek ļoti liela metāla izdegšana, un tērauda iznākums ir tikai 90% no čuguna masas, kā arī tiek patērēts daudz deoksidētāju. Nopietns trūkums ir nespēja regulēt tērauda ķīmisko sastāvu.

Bessemer tērauds parasti satur mazāk nekā 0,2% oglekļa, un to izmanto kā rūpniecisko dzelzi stiepļu, skrūvju, jumta dzelzs u.c. ražošanā.

Tomasa metode

Tomasa metode apstrādā čugunu ar augstu fosfora saturu (līdz 2% vai vairāk). Galvenā atšķirība starp šo metodi un Bessemer metodi ir tā, ka pārveidotāja oderējums ir izgatavots no magnija un kalcija oksīdiem. Turklāt čugunam pievieno līdz 15% CaO. Rezultātā izdedžus veidojošās vielas satur ievērojamu oksīdu pārpalikumu ar pamata īpašībām.

Šādos apstākļos fosfāta anhidrīds P2O5, kas rodas fosfora sadegšanas laikā, mijiedarbojas ar lieko CaO, veidojot kalcija fosfātu un nonāk izdedžos:

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2

Fosfora sadegšanas reakcija ir viens no galvenajiem siltuma avotiem šajā metodē. Kad tiek sadedzināts 1% fosfora, pārveidotāja temperatūra paaugstinās par 150 ° C. Sērs izdalās sārņos kalcija sulfīda CaS veidā, kas nešķīst kausētā tēraudā, kas veidojas šķīstošā FeS mijiedarbības rezultātā ar CaO atbilstoši reakcijai:

FeS + CaO = FeO + CaS

Visi pēdējie procesi notiek tāpat kā ar Bessemer metodi. Tomasa metodes trūkumi ir tādi paši kā Bessemer metodes trūkumi. Tomasa tērauds ir arī ar zemu oglekļa saturu, un to izmanto kā tehnisko dzelzi stiepļu, jumta dzelzs u.c. ražošanā.

Atvērta kamīna krāsns

Martena metode no pārveidotāja metodes atšķiras ar to, ka liekā oglekļa sadegšana čugunā notiek ne tikai atmosfēras skābekļa, bet arī dzelzs oksīdu skābekļa dēļ, kas tiek pievienoti dzelzsrūdas un sarūsējušu dzelzs lūžņu veidā.

Martena krāsns sastāv no kausēšanas vannas, kas pārklāta ar ugunsizturīgu ķieģeļu arku, un īpašām reģeneratora kamerām gaisa un degošās gāzes priekšsildīšanai. Reģeneratori ir piepildīti ar ugunsizturīgu ķieģeļu iepakojumu. Kad pirmos divus reģeneratorus silda ar krāsns gāzēm, caur sarkano karsto trešo un ceturto reģeneratoru krāsnī tiek iepūsta degošā gāze un gaiss. Pēc kāda laika, kad pirmie divi reģeneratori uzsilst, gāzes plūsma tiek virzīta pretējā virzienā utt.

Jaudīgo martena krāšņu kausēšanas vannas ir līdz 16 m garas, līdz 6 m platas un vairāk nekā 1 m augstas.Šādu vannu jauda sasniedz 500 tonnas tērauda. Kausēšanas vannā tiek iekrauti metāllūžņi un dzelzsrūda. Kaļķakmeni pievieno arī maisījumam kā plūsmu. Cepeškrāsns temperatūra tiek uzturēta 1600-1650° C un augstāka. Oglekļa un čuguna piemaisījumu izdegšana pirmajā kušanas periodā notiek galvenokārt skābekļa pārpalikuma dēļ degmaisījumā ar tādām pašām reakcijām kā pārveidotājā, un, kad virs izkausētā čuguna veidojas izdedžu slānis - dzelzs oksīdu dēļ.

4Fe2O3 + 6Si = 8Fe + 6SiO2

2Fe2O3 + 6Mn = 4Fe + 6MnO

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

5Fe2O3 + 2P = 10FeO + P2O5

FeO + C = Fe + CO

Bāzisko un skābo oksīdu mijiedarbības rezultātā veidojas silikāti un fosfāti, kas pārvēršas izdedžos. Sērs nonāk arī izdedžos kalcija sulfīda veidā:

MnO + SiO2 = MnSiO3

3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

FeS + CaO = FeO + CaS

Atvērtās kurtuves krāsnis, tāpat kā pārveidotāji, darbojas periodiski. Pēc tērauda liešanas krāsns atkal tiek noslogota ar lādiņu utt. Čuguna pārvēršana tēraudā atklātos pavardos notiek salīdzinoši lēni 6-7 stundu laikā. Atšķirībā no pārveidotāja martena krāsnīs var viegli regulēt tērauda ķīmisko sastāvu, pievienojot čugunam lūžņus un rūdu vienā vai otrā proporcijā. Pirms kausēšanas beigām krāsns sildīšanu pārtrauc, izdedžus notecina un pēc tam pievieno skābos oksīdus. Leģēto tēraudu var ražot arī atvērtos pavardos. Lai to izdarītu, kausēšanas procesa beigās tēraudam pievieno atbilstošus metālus vai sakausējumus.

Elektrotermiskā metode

Elektrotermiskajai metodei ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar martena metodi un īpaši pārveidotāja metodi. Šī metode ļauj iegūt ļoti augstas kvalitātes tēraudu un precīzi regulēt tā ķīmisko sastāvu. Gaisa pieeja elektriskajai krāsnij ir niecīga, tāpēc daudz mazāk veidojas dzelzs monoksīda FeO, kas piesārņo tēraudu un samazina tā īpašības. Temperatūra elektriskajā krāsnī nav zemāka par 2000° C. Tas ļauj kausēt tēraudu, izmantojot ļoti bāziskus izdedžus (kurus ir grūti izkausēt), kuros fosfors un sērs tiek pilnībā izvadīti. Turklāt ļoti augstās temperatūras dēļ elektriskajās krāsnīs ir iespējams leģēt tēraudu ar ugunsizturīgiem metāliem - molibdēnu un volframu. Bet elektriskās krāsnis patērē daudz elektroenerģijas - līdz 800 kW/h uz 1 tonnu tērauda. Tāpēc šo metodi izmanto tikai augstas kvalitātes speciālā tērauda ražošanai.

Elektriskās krāsnis ir dažādas jaudas - no 0,5 līdz 180 tonnām.. Krāsns apšuvums parasti ir izgatavots no galvenā (ar CaO un MgO). Maksas sastāvs var būt atšķirīgs. Dažkārt tas sastāv no 90% metāllūžņu un 10% čuguna, dažreiz dominē čuguns ar piedevām noteiktā dzelzsrūdas un metāllūžņu proporcijā. Kaļķakmeni vai kaļķi pievieno arī maisījumam kā kušņu. Ķīmiskie procesi tērauda kausēšanas laikā elektriskajās krāsnīs ir tādi paši kā atklātajos kurtuvēs.

Tērauda īpašības

Fizikālās īpašības

blīvums ρ ≈ 7,86 g/cm3; lineārās termiskās izplešanās koeficients α = 11 ... 13 10−6 K−1;

siltumvadītspējas koeficients k = 58 W / (m K);

Janga modulis E = 210 GPa;

bīdes modulis G = 80 GPa;

Puasona koeficients ν = 0,28 ... 0,30;

pretestība (20 °C, 0,37-0,42% oglekļa) = 1,71 10-7 omi m

Perlīts ir eitektoīds divu fāžu - ferīta un cementīta maisījums, satur 1/8 cementīta, tāpēc tam ir paaugstināta izturība un cietība salīdzinājumā ar ferītu. Tāpēc hipoeutektoīdie tēraudi ir daudz elastīgāki nekā hipereutektoīdie tēraudi.

Tērauds satur līdz 2,14% oglekļa. Tērauda kā dzelzs un oglekļa sakausējuma zinātnes pamats ir dzelzs-oglekļa sakausējumu fāzes diagramma - dzelzs-oglekļa sakausējumu fāzes stāvokļa grafisks attēlojums atkarībā no to ķīmiskā sastāva un temperatūras. Lai uzlabotu tēraudu mehāniskās un citas īpašības, tiek izmantota leģēšana. Lielākās daļas tēraudu leģēšanas galvenais mērķis ir palielināt stiprību, izšķīdinot leģējošus elementus ferītā un austenītā, veidojot karbīdus un palielinot cietību. Turklāt leģējošie elementi var palielināt izturību pret koroziju, karstumizturību, karstumizturību utt. Tādi elementi kā hroms, mangāns, molibdēns, volframs, vanādijs un titāns veido karbīdus, bet niķelis, silīcijs, varš un alumīnijs neveido karbīdus. Turklāt leģējošie elementi dzēšanas laikā samazina kritisko dzesēšanas ātrumu, kas jāņem vērā, piešķirot dzēšanas režīmus (sildīšanas temperatūras un dzesēšanas līdzekļi). Ar ievērojamu leģējošo elementu daudzumu struktūra var būtiski mainīties, kas izraisa jaunu strukturālo klašu veidošanos salīdzinājumā ar oglekļa tēraudiem.

Tērauda apstrāde

Termiskās apstrādes veidi

Tērauds sākotnējā stāvoklī ir diezgan plastisks, to var apstrādāt ar deformāciju: kalšanu, velmēšanu, štancēšanu. Tēraudam raksturīga iezīme ir tā spēja būtiski mainīt tā mehāniskās īpašības pēc termiskās apstrādes, kuras būtība ir mainīt tērauda struktūru karsēšanas, turēšanas un dzesēšanas laikā, saskaņā ar īpašu režīmu. Izšķir šādus termiskās apstrādes veidus:

atkausēšana;

normalizācija;

sacietēšana;

Atvaļinājums.

Jo tērauds ir bagātāks ar oglekli, jo cietāks tas ir pēc termiskās apstrādes. Tērauds ar oglekļa saturu līdz 0,3% (tehniskā dzelzs) praktiski nav rūdāms.

Karburizācija (C) palielina vieglā tērauda virsmas cietību, jo palielinās oglekļa koncentrācija virsmas slāņos.

13. JAUTĀJUMS. Tēraudu klasifikācija pēc struktūras un mērķa.

Pēc struktūras:

1) hipoeutektoīds (ogleklis 0-0,8), kas atrodams šajā struktūrā. Ferīts un perlīts. Kā< С, тем >perlīts, tērauds ir stiprāks.

2) eitektoīds (C=0,8). To struktūrā ir tikai perlīts, tērauds ir izturīgs.

3) avtektoīds (C 0,8-2,14). To struktūrā P un C ir otrais, tie ir kļuvuši ļoti cieti, mazāk viskozi un plastiski.

Pēc mērķa:

1) konstrukcija (C 0,8-2,14) šie tēraudi ir diezgan izturīgi, var labi velmēt un metināt.

2) Mašīnbūve (C 0,3-0,8). Tajos ir vairāk perlīta, tāpēc tie ir vairāk TV nekā celtniecības materiāli, lai gan to viskozitāte un elastība ir samazināta.

3) Instrumentālais (C no 0,7-1,3). Tas ir tērauds ar augstu oglekļa saturu, ļoti ciets, nav elastīgs.

4) Lietie tēraudi - sakausējumi tiek izmantoti tērauda lējumiem. C=0,035. zema oglekļa satura tēraudi.