Označevanje jekla po ruskem, evropskem in ameriškem sistemu. Kemična sestava in razvrstitev jekel po namenu Sestava blagovnih znamk jekel in razvrstitev po namenu

Razumevanje takega vprašanja, kot je razvrstitev ogljikovih jekel, je zelo pomembno, saj vam to omogoča popolno razumevanje značilnosti ene ali druge vrste tega priljubljenega materiala. , tako kot katera koli druga, ni nič manj pomembna in strokovnjak jo mora znati razumeti, da lahko izbere pravo zlitino v skladu z njenimi lastnostmi in kemično sestavo.

Posebnosti in glavne kategorije

Ogljikova jekla, ki temeljijo na železu in ogljiku, vključujejo zlitine, ki vsebujejo najmanj dodatnih nečistoč. Kvantitativna vsebnost ogljika je osnova za naslednjo klasifikacijo jekel:

• nizkoogljična (vsebnost ogljika znotraj 0,2%);
• srednji ogljik (0,2–0,6 %);
• visoka vsebnost ogljika (do 2%).

Poleg spodobnih tehničnih lastnosti je treba opozoriti na dostopne stroške, kar je pomembno za material, ki se pogosto uporablja za proizvodnjo najrazličnejših izdelkov.

Najpomembnejše prednosti ogljikovih jekel različnih razredov vključujejo:

• visoka plastičnost;
• dobra obdelovalnost (ne glede na temperaturo ogrevanja kovine);
• odlična varivost;
• ohranjanje visoke trdnosti tudi pri znatnem segrevanju (do 400 °);
• dobra toleranca na dinamične obremenitve.

Ogljikova jekla imajo tudi slabosti, med katerimi velja izpostaviti:

• zmanjšanje duktilnosti zlitine s povečanjem vsebnosti ogljika v njeni sestavi;
• poslabšanje rezalne sposobnosti in zmanjšanje trdote pri segrevanju na temperature nad 200 °;
• visoka dovzetnost za nastanek in razvoj korozijskih procesov, kar nalaga dodatne zahteve za izdelke iz takega jekla, ki morajo biti prevlečeni z zaščitno prevleko;
• šibke električne lastnosti;
• nagnjenost k toplotnemu raztezanju.

Razvrstitev ogljikovih zlitin po strukturi si zasluži posebno pozornost. Glavni vpliv na transformacije v njih ima kvantitativna vsebnost ogljika. Tako imajo jekla, ki so razvrščena kot hipoevtektoidna, strukturo na osnovi feritnih in perlitnih zrn. Vsebnost ogljika v takih zlitinah ne presega 0,8%. S povečanjem količine ogljika se količina ferita zmanjša, prostornina perlita pa se ustrezno poveča. Po tej klasifikaciji so jekla, ki vsebujejo 0,8% ogljika, razvrščena kot evtektoidna, osnova njihove strukture je pretežno perlit. Z nadaljnjim povečevanjem količine ogljika se začne tvoriti sekundarni cementit. Jekla s to strukturo spadajo v hiperevtektoidno skupino.

Povečanje količine ogljika v sestavi jekla na 1% vodi do dejstva, da se lastnosti kovine, kot sta trdnost in trdota, bistveno izboljšajo, medtem ko se meja tečenja in duktilnost, nasprotno, poslabšata. Če je količina ogljika v jeklu večja od 1%, lahko pride do nastanka grobe mreže sekundarnega martenzita v njegovi strukturi, kar negativno vpliva na trdnost materiala. Zato v jeklih, razvrščenih kot visokoogljična, količina ogljika praviloma ne presega 1,3%.

Na lastnosti ogljikovih jekel resno vplivajo nečistoče v njihovi sestavi. Elementa, ki pozitivno vplivata na lastnosti zlitine (izboljšata deoksidacijo kovine) sta silicij in mangan, fosfor in žveplo pa sta primesi, ki poslabšata njene lastnosti. Visoka vsebnost fosforja v ogljikovem jeklu vodi do dejstva, da se izdelki iz njega prekrijejo z razpokami in se celo zlomijo, ko so izpostavljeni nizkim temperaturam. Ta pojav imenujemo hladnokrhkost. Običajno so jekla z visoko vsebnostjo fosforja, če so v segretem stanju, primerna za varjenje in obdelavo s kovanjem, žigosanjem itd.

Pri izdelkih iz ogljikovih jekel, ki vsebujejo velike količine žvepla, lahko pride do pojava, imenovanega rdeča krhkost. Bistvo tega pojava je, da je kovina, ko je izpostavljena visokim temperaturam, težko obdelana. Struktura ogljikovih jekel, ki vsebujejo znatno količino žvepla, je sestavljena iz zrn s taljivimi tvorbami na mejah. Takšne tvorbe se s povišanjem temperature začnejo topiti, kar vodi do motenj vezi med zrni in posledično do nastanka številnih razpok v kovinski strukturi. Parametre žveplovih zlitin ogljika je mogoče izboljšati, če so mikrolegirane s cirkonijem, titanom in borom.

Proizvodne tehnologije

Danes se v metalurški industriji uporabljajo tri glavne tehnologije. Njihove glavne razlike so v vrsti uporabljene opreme. to:

• talilne peči konverterskega tipa;
• enote z odprtim ognjiščem;
• talilne peči na električni pogon.

V pretvorniških obratih se talijo vse komponente jeklene zlitine: lito železo in odpadno jeklo. Poleg tega je staljena kovina v takih pečeh dodatno obdelana s tehničnim kisikom. V primerih, ko je treba nečistoče, ki so v staljeni kovini, pretvoriti v žlindro, ji dodamo žgano apno.

Postopek proizvodnje ogljikovega jekla s to tehnologijo spremlja aktivna oksidacija kovine in njenih odpadkov, katerih vrednost lahko doseže do 9% celotne prostornine zlitine. Pomanjkljivost tega tehnološkega postopka je, da nastaja velika količina prahu, zaradi česar je potrebna uporaba posebnih čistilnih naprav. Uporaba takšnih dodatnih naprav vpliva na stroške nastalega izdelka. Vendar pa so vse pomanjkljivosti, ki so značilne za ta tehnološki proces, v celoti kompenzirane z visoko produktivnostjo.

Taljenje v peči z odprtim ognjiščem je še ena priljubljena tehnologija, ki se uporablja za proizvodnjo ogljikovih jekel različnih razredov. Vse potrebne surovine (jekleni odpadki, lito železo itd.) se naložijo v tisti del martovske peči, ki se imenuje talilna komora, ki se segreje na temperaturo tališča. V komori potekajo kompleksne fizikalne in kemijske interakcije, v katerih sodelujejo staljena kovina, žlindra in plinasto okolje. Rezultat je zlitina zahtevanih lastnosti, ki se v tekočem stanju odvaja skozi posebno luknjo v zadnji steni peči.

Jeklo, proizvedeno s taljenjem v električnih pečeh, zaradi uporabe bistveno drugačnega vira ogrevanja ni izpostavljeno oksidacijskemu okolju, zaradi česar je čistejše. Različne vrste ogljikovega jekla, proizvedenega s taljenjem v električnih pečeh, vsebujejo manj vodika. Ta element je glavni razlog za pojav kosmičev v strukturi zlitin, ki bistveno poslabšajo njihove lastnosti.

Ne glede na to, kako je ogljikova zlitina taljena in ne glede na to, kateri kategoriji v klasifikaciji pripada, sta glavni surovini za njeno proizvodnjo lito železo in kovinski odpadki.

Metode za izboljšanje trdnostnih lastnosti

Če se lastnosti razredov izboljšajo z vnosom posebnih dodatkov v njihovo sestavo, potem se rešitev tega problema v zvezi z ogljikovimi zlitinami izvede s toplotno obdelavo. Ena izmed naprednejših metod slednjega je površinsko plazemsko utrjevanje. Kot rezultat uporabe te tehnologije se v površinski plasti kovine oblikuje struktura, sestavljena iz martenzita, katere trdota je 9,5 GPa (na nekaterih območjih doseže 11,5 GPa).

Površinsko plazemsko utrjevanje povzroči tudi nastanek metastabilnega zadržanega avstenita v kovinski strukturi, katerega količina se poveča, če se poveča odstotek ogljika v sestavi jekla. Ta strukturna tvorba, ki se lahko spremeni v martenzit, ko deluje v izdelku iz ogljikovega jekla, bistveno izboljša lastnosti kovine, kot je odpornost proti obrabi.

Eden od učinkovitih načinov za bistveno izboljšanje lastnosti ogljikovega jekla je kemično-termična obdelava. Bistvo te tehnologije je, da je jeklena zlitina, segreta na določeno temperaturo, izpostavljena kemičnemu delovanju, kar lahko bistveno izboljša njene lastnosti. Po takšni obdelavi, ki jo lahko uporabimo za ogljikova jekla različnih razredov, se poveča trdota in odpornost proti obrabi kovine ter izboljša korozijska odpornost na mokro in kislo okolje.

Druge možnosti razvrščanja

Drug parameter, po katerem so razvrščene ogljikove zlitine, je stopnja njihovega čiščenja pred škodljivimi nečistočami. Jekla, ki vsebujejo minimalno količino žvepla in fosforja, imajo boljše mehanske lastnosti (a tudi višjo ceno). Ta parameter je postal osnova za klasifikacijo ogljikovih jekel, po kateri se razlikujejo zlitine:

• navadna kakovost (B);
• kvalitativno (B);
• povečana kakovost (A).

Jekla prve kategorije (njihove kemične sestave proizvajalec ne navaja) se izberejo samo glede na mehanske lastnosti. Za takšna jekla so značilni minimalni stroški. Niso izpostavljeni toplotni ali tlačni obdelavi. Za kakovostna jekla proizvajalec predpiše kemično sestavo, za kakovostne zlitine pa mehanske lastnosti. Pomembno je, da so izdelki iz zlitin prvih dveh kategorij (B in C) lahko izpostavljeni toplotni obdelavi in ​​vročem plastičnemu deformiranju.

Obstaja klasifikacija ogljikovih zlitin glede na njihov glavni namen. Tako ločimo konstrukcijska jekla, iz katerih se izdelujejo deli za različne namene, in orodna jekla, ki se uporabljajo v celoti v skladu s svojim imenom - za izdelavo različnih orodij. Za orodne zlitine je v primerjavi s konstrukcijskimi zlitinami značilna povečana trdota in moč.

Pri označevanju ogljikovega jekla lahko najdete oznake "sp", "ps" in "kp", ki označujejo stopnjo njegove deoksidacije. To je še en parameter za razvrščanje takšnih zlitin.
Črke "sp" v oznaki označujejo tihe zlitine, ki lahko vsebujejo do 0,12% silicija. Zanje je značilna dobra udarna trdnost tudi pri nizkih temperaturah in visoka enotnost strukture in kemične sestave. Takšna ogljikova jekla imajo tudi slabosti, med katerimi je najpomembnejša ta, da je površina izdelkov iz njih slabše kakovosti kot površina vrelih jekel, po varjenju pa se lastnosti delov iz njih bistveno poslabšajo.

Za polmirne zlitine (označene s črkami "ps" v oznaki), v katerih je lahko silicij v območju 0,07–0,12%, je značilna enakomerna porazdelitev nečistoč v njihovi sestavi. To zagotavlja doslednost lastnosti izdelkov iz njih.

Pri vrelih ogljikovih jeklih, ki ne vsebujejo več kot 0,07% silicija, proces deoksidacije ni popolnoma zaključen, kar povzroča heterogenost njihove strukture. Medtem jih odlikujejo številne prednosti, med katerimi so najpomembnejše:

• nizki stroški, kar je razloženo z nepomembno vsebnostjo posebnih dodatkov;
• visoka plastičnost;
• dobra varivost in obdelovalnost z metodami plastične deformacije.

Kako so označene zlitine ogljikovega jekla?

Razumevanje načel označevanja ogljikovega jekla je tako enostavno kot razumevanje osnove za njegovo razvrstitev: ne razlikujejo se veliko od pravil za označevanje jeklenih zlitin drugih kategorij. Za dešifriranje takšnih oznak vam sploh ni treba pogledati posebnih tabel.

Črka "U" na samem začetku oznake znamke zlitine pomeni, da pripada kategoriji orodja. Črke »A«, »B« in »C« na samem koncu oznake označujejo, v katero kakovostno skupino spada ogljikovo jeklo. Količina ogljika v zlitini je navedena na samem začetku oznake. Poleg tega bo za jekla visoke kakovosti (skupina "A") količina tega elementa navedena v stotinkah odstotka, za zlitine skupin "B" in "C" pa v desetinah.

Pri označevanju posameznih ogljikovih jekel najdete črko "G" za številkami, ki označujejo količinsko vsebnost ogljika. Ta črka pomeni, da kovina vsebuje povečano količino elementa, kot je mangan. Oznake "sp", "ps" in "kp" označujejo, kateri stopnji deoksidacije ustreza ogljikovo jeklo.

Ogljikove zlitine se zaradi svojih lastnosti in nizkih stroškov aktivno uporabljajo za izdelavo elementov gradbenih konstrukcij, strojnih delov, orodij in kovinskih izdelkov za različne namene.

2, povprečna ocena: 5,00 od 5)

Jeklo je temprana in obdelana zlitina železa in ogljika (kot stalne primesi). Vsebuje tudi druge legirne elemente in druge škodljive primesi. Vsebnost ogljika ne sme presegati 2,14 %. S spreminjanjem kemične sestave te zlitine z uporabo koncentracije ogljika in dodajanjem legirnih elementov je mogoče pridobiti široko paleto različnih razredov te kovine, ki bodo imele različne lastnosti. To je tisto, kar omogoča uporabo tega materiala v večini industrij.

Načela klasifikacije jekel

Razvrstitev in označevanje jekla poteka glede na naslednje parametre:

Po kemični sestavi

Glede na kemično sestavo je ta kovina razdeljena na dve vrsti: ogljik in zlitina. po svoje, ogljikove delimo na:

• nizkoogljično (vsebnost ogljika pod 0,2 %);
• srednje ogljik (vsebnost ogljika v območju 0,2% - 0,45%);
• z visoko vsebnostjo ogljika (vsebnost ogljika nad 0,5 %).

Legirana jekla so razvrščena glede na skupno skupno količino legirnih elementov (vsebnost ogljika se ne sešteje; mangan se začne šteti za legirni element, ko je njegova vsebnost v zlitini večja od 1%, silicij - več kot 0,8%). Razlikujejo se:

• nizko legirana (pod 2,5 %);
• srednje legirano (znotraj 2,5% - 10%);
• visoko legirana (več kot 10%).

Po zgradbi

Takšna klasifikacijska značilnost, kot je struktura materiala, se šteje za manj stabilno, saj je odvisna od hitrosti hlajenja, legiranja, metode toplotne obdelave in nekaterih drugih spremenljivih dejavnikov. Vendar struktura končnega materiala še vedno omogoča objektivno oceno njegove kakovosti. Razvrstitev jekla po strukturi v stanjih žarjenja in normalizacije. V stanju žarjenja ločimo naslednje:

Po postopku normalizacije je jeklo razdeljeno v naslednje razrede:

• perlitni - vsebujejo nizko količino legirnih elementov, struktura po normalizaciji: perlit, perlit + ferit, perlit + hiperevtektoidni karbid;
• martenzitni - vsebujejo veliko količino legirnih elementov, pa tudi relativno nizko kritično stopnjo utrjevanja;
• avstenitna - značilna visoka vsebnost legirnih elementov, struktura: avstenit, avstenit + karbid.

Po namenu

Iz razlogov, kot je imenovanje Jekla delimo na konstrukcijska, orodna in namenska(s posebnimi lastnostmi).

Konstrukcijske se uporabljajo za izdelavo vseh vrst delov v napravah, strojih in elementih gradbenih konstrukcij. Razdeljeni so na:

• navadna kakovost;
• izboljšano;
• cementirano;
• avtomatsko;
• visoka moč;
• pomlad-pomlad.

Orodja se uporabljajo za izdelavo rezilnih, merilnih in drugih orodij. Razdeljeni so v naslednje skupine:

• za izdelavo rezilnega orodja;
• za proizvodnjo merilnih instrumentov;
• za izdelavo opreme za štancanje in stiskanje.

Posebne namene so zlitine s posebnimi fizikalnimi in/ali mehanskimi lastnostmi. Obstajajo:

Po kakovosti in načinu proizvodnje

V tem primeru se kakovost razume kot celoten niz lastnosti kovine, ki jih določa metalurški proces njene izdelave. Kakovost jekla je določena s prisotnostjo škodljivih nečistoč v njem. Najprej sta to kemična elementa žveplo in fosfor. Glede na vsebino jih delimo na:

• navadna kakovost - vsebuje do 0,06% žvepla in 0,07% fosforja;
• visokokakovosten - do 0,035% žvepla in 0,035% fosforja;
• visokokakovosten - ne več kot 0,025% žvepla in 0,025% fosforja.
• še posebej visoke kakovosti - ne več kot 0,015% žvepla in 0,025% fosforja.

Glede na stopnjo deoksidacije

Deoksidacija je postopek odstranjevanja kisika iz tekoče zlitine. Nedeoksidirano jeklo ima relativno nizko duktilnost in je bolj dovzetno za krhek lom med toplotno obdelavo pod pritiskom. Glede na stopnjo deoksidacije jih delimo na:

• miren;
• polmirno;
• Vreti.

Postopek deoksidacije mirnih jekel v talilni peči/ali loncu z uporabo mangana, aluminija in silicija. Strjevanje v kalupu poteka tiho, brez nastajanja plina. V zgornjem delu ingotov se oblikuje skrčilna votlina. Ta vrsta ima anizotropijo, to pomeni, da so mehanske lastnosti različne in odvisne od smeri - plastične lastnosti v prečni smeri (vzdolž smeri valjanja) so bistveno nižje kot v vzdolžni smeri. Poleg tega se v zgornjem delu ingota poveča vsebnost žvepla, fosforja in ogljika, v spodnjem delu pa se zmanjša. To bistveno poslabša lastnosti izdelka, včasih celo do zavrnitve.

Deoksidacija v vreli vodi se pojavi samo zaradi mangana. Presežek kisika med strjevanjem delno reagira z ogljikom, pri čemer se sproščajo plinski mehurčki (ogljikov monoksid). Tu se ustvari vtis "vrenja". Pri tej vrsti praktično ni nekovinskih vključkov, ki izhajajo iz produktov deoksidacije. Je nizkoogljična zlitina z minimalno vsebnostjo silicija in visoko vsebnostjo plinastih primesi. Uporablja se pri izdelavi karoserijskih delov itd. Ima dobro hladno preoblikovanje.

Polmirna jekla zavzemajo srednji položaj med mirnimi in vrelimi jekli. Dezoksidacija poteka v dveh fazah: delno v talilni peči in loncu, na koncu pa v kalupu. V kalupu pride do deoksidacije zaradi ogljika, ki ga vsebuje kovina.

Dekodiranje jekel v znanosti o materialih

Spada v razred: kakovost strukturnega ogljika. Kemična sestava: ogljik - 0,17−0,24%; silicij - 0,17−0,37%; mangan - 0,35−0,65%; žveplo - do 0,04%; fosfor - do 0,04%. Široko se uporablja pri izdelavi kotlov, za cevi in ​​ogrevalne cevovode za različne namene; poleg tega industrija proizvaja palice in pločevine.

Prepis HVG

Spada v razred: legirana instrumentalna. Uporablja se za izdelavo merilnih in rezalnih orodij, navojev, broš.

Jeklo je glavni kovinski material, ki se uporablja v proizvodnji strojev, orodij in naprav. Njegova široka uporaba je razložena s prisotnostjo v tem materialu celotnega kompleksa dragocenih tehnoloških, mehanskih in fizikalno-kemijskih lastnosti. Poleg tega ima jeklo razmeroma nizke stroške in ga je mogoče proizvesti v velikih količinah. Proizvodni proces tega materiala se nenehno izboljšuje, zaradi česar lahko lastnosti in kakovost jekla zagotavljajo nemoteno delovanje sodobnih strojev in naprav pri visokih obratovalnih parametrih.

Splošna načela za razvrščanje razredov jekla

Glavne klasifikacijske značilnosti jekel: kemična sestava, namen, kakovost, stopnja deoksidacije, struktura.

• Postanite po kemični sestavi razdeljen na ogljik in zlitine. Glede na masni delež ogljika delimo tako prvo kot drugo skupino jekel na: nizkoogljična (manj kot 0,3 % C), srednje ogljična (koncentracija C je v območju 0,3-07 %), visoko-ogljična jekla. ogljik - s koncentracijo ogljika več kot 0,7%.

Legirana jekla so tista, ki poleg trajnih primesi vsebujejo dodatke, uvedene za povečanje mehanskih lastnosti tega materiala.

Kot legirni dodatki se uporabljajo krom, mangan, nikelj, silicij, molibden, volfram, titan, vanadij in mnogi drugi, pa tudi kombinacija teh elementov v različnih odstotkih. Po številu dodatkov Jekla delimo na nizkolegirana (z legirnimi elementi manj kot 5%), srednje legirana (5-10%) in visoko legirana (vsebujejo več kot 10% dodatkov).

• Glede na svoj namen Jekla so lahko konstrukcijski, orodni in namenski materiali s posebnimi lastnostmi.

Najobsežnejši razred so konstrukcijska jekla, ki so namenjeni izdelavi gradbenih konstrukcij, delov naprav in strojev. Po drugi strani so konstrukcijska jekla razdeljena na vzmetna, izboljšana, cementirana in visoko trdna.

Orodna jekla ločimo glede na namen orodja, izdelanega iz njih: merilne, rezalne, vroče in hladne deformacijske matrice.

Jekla za posebne namene so razdeljeni v več skupin: odporni proti koroziji (ali nerjavni), toplotno odporni, toplotno odporni, električni.

• Po kakovosti Jekla so navadne kakovosti, visokokakovostna, visokokakovostna in posebno kakovostna.

Kakovost jekla razumemo kot kombinacijo lastnosti, ki jih določa proces njegove izdelave. Takšne značilnosti vključujejo: enotnost strukture, kemično sestavo, mehanske lastnosti, sposobnost izdelave. Kakovost jekla je odvisna od vsebnosti plinov v materialu - kisika, dušika, vodika, pa tudi škodljivih nečistoč - fosforja in žvepla.

• Glede na stopnjo deoksidacije in naravi procesa strjevanja so jekla mirna, polmirna in vrela.

Deoksidacija je postopek odstranjevanja kisika iz tekočega jekla, ki povzroči krhek lom materiala med vročo deformacijo. Blaga jekla so deoksidirana s silicijem, manganom in aluminijem.

• Po zgradbi Ločujejo jekla v žarjenem (ravnotežnem) stanju in v normaliziranem stanju. Strukturne oblike jekel so ferit, perlit, cementit, avstenit, martenzit, ledeburit in druge.

Vpliv ogljika in legirnih elementov na lastnosti jekla

Industrijska jekla so kemično kompleksne zlitine železa in ogljika. Poleg teh osnovnih elementov, kot tudi legirnih komponent v legiranih jeklih, material vsebuje stalne in naključne nečistoče. Glavne značilnosti jekla so odvisne od odstotka teh komponent.

Kako zaščititi vaše objekte pred: preventiva, zdravljenje, nasveti strokovnjakov Stroji za rezanje in krivljenje armature: Spoznali boste, za kaj so potrebni, kako jih uporabljati in kako potrebni so na gradbišču.

V našem ceniku lahko izveste, kaj je aktualno v Sankt Peterburgu in Leningradski regiji.

Ogljik odločilno vpliva na lastnosti jekla. Po žarjenju strukturo tega materiala sestavljata ferit in cementit, katerih vsebnost narašča sorazmerno z večanjem koncentracije ogljika. Ferit je nizkotrdna in duktilna struktura, medtem ko je cementit trd in krhek. Zato povečanje vsebnosti ogljika povzroči povečanje trdote in trdnosti ter zmanjšanje duktilnosti in žilavosti. Ogljik spreminja tehnološke lastnosti jekla: obdelovalnost s pritiskom in rezanjem, varivost. Povečanje koncentracije ogljika povzroči poslabšanje obdelovalnosti zaradi utrjevanja in zmanjšane toplotne prevodnosti. Ločevanje odrezkov iz jekla visoke trdnosti poveča količino proizvedene toplote, kar povzroči zmanjšanje življenjske dobe orodja. Toda nizkoogljična jekla z nizko viskoznostjo so tudi slabo obdelana, saj nastanejo odrezki, ki jih je težko odstraniti.

Jekla z vsebnostjo ogljika 0,3-0,4% imajo najboljšo rezalno obdelovalnost.

Povečanje koncentracije ogljika vodi do zmanjšanja sposobnosti jekla za deformacijo v vročem in hladnem stanju. Za jeklo, namenjeno kompleksnemu hladnemu preoblikovanju, je količina ogljika omejena na 0,1 %.

Nizkoogljična jekla imajo dobro varivost. Pri varjenju srednje- in visokoogljičnih jekel se uporabljajo segrevanje, počasno ohlajanje in drugi tehnološki postopki, ki preprečujejo nastanek hladnih in vročih razpok.

Za pridobitev lastnosti visoke trdnosti mora biti količina legirnih komponent racionalna. Prekomerno legiranje, razen vnosa niklja, vodi do zmanjšanja rezerve žilavosti in povzroči krhek zlom.

• Krom je nedeficitarna legirna komponenta in že pri vsebnosti do 2 % pozitivno vpliva na mehanske lastnosti jekla.
• Nikelj je najbolj dragocen in redek legirni dodatek, uveden v koncentraciji 1-5%. Najučinkoviteje zmanjša prag mrzle krhkosti in pomaga povečati temperaturno rezervo viskoznosti.
• Mangan kot cenejša komponenta se pogosto uporablja kot nadomestek za nikelj. Poveča mejo tečenja, vendar lahko jeklo postane občutljivo na pregrevanje.
• Molibden in volfram sta draga in redka elementa, ki se uporabljata za povečanje toplotne odpornosti hitroreznih jekel.

Načela označevanja jekla po ruskem sistemu

Na sodobnem trgu kovinskih izdelkov ni skupnega sistema označevanja jekla, kar bistveno otežuje trgovinske operacije, kar vodi do pogostih napak pri naročanju.

V Rusiji je bil sprejet alfanumerični sistem označevanja, v katerem so imena elementov, ki jih vsebuje jeklo, označena s črkami, njihove količine pa s številkami. Črke označujejo tudi metodo deoksidacije. Oznaka "KP" označuje vrela jekla, "PS" - polmirna jekla in "SP" - mirna jekla.

• Jekla navadne kakovosti imajo indeks St, po katerem je navedena pogojna številka razreda od 0 do 6. Nato je navedena stopnja deoksidacije. Spredaj je številka skupine: A – jeklo z zajamčenimi mehanskimi lastnostmi, B – kemična sestava, C – obe lastnosti. Indeks skupine A praviloma ni dodeljen. Primer označbe – B 2. člen KP.
• Za označevanje konstrukcijskih visokokakovostnih ogljikovih jekel je spredaj navedena dvomestna številka, ki označuje vsebnost C v stotinkah odstotka. Na koncu - stopnja deoksidacije. Na primer jeklo 08KP. Visokokakovostna orodna ogljikova jekla imajo spredaj črko U in nato dvomestno koncentracijo ogljika v desetinkah odstotka - na primer jeklo U8. Visokokakovostna jekla imajo na koncu razreda črko A.
• V razredih legiranega jekla črke označujejo legirne elemente: "H" je nikelj, "X" je krom, "M" je molibden, "T" je titan, "B" je volfram, "Y" je aluminij. V konstrukcijskih legiranih jeklih je vsebnost C navedena v stotinkah odstotka spredaj. V orodnih legiranih jeklih je ogljik označen v desetinkah odstotka, če vsebnost te komponente presega 1,5%, njegova koncentracija ni navedena.
• Hitrorezna orodna jekla so označena z indeksom P in navedbo vsebnosti volframa v odstotkih, na primer P18.

Označevanje jekel po ameriškem in evropskem sistemu

Ali nameravate kupiti valjano kovino? Ponujamo razumne cene in kvaliteto proizvajalca.

V Združenih državah obstaja več sistemov za označevanje jekla, ki so jih razvile različne organizacije za standardizacijo. Za nerjavna jekla se najpogosteje uporablja sistem AISI, ki velja tudi v Evropi. Po AISI je jeklo označeno s tremi številkami, ki jim v nekaterih primerih sledi ena ali več črk. Prva številka označuje razred jekla, če je 2 ali 3, je avstenitni razred, če 4 je feritni ali martenzitni. Naslednji dve števki označujeta zaporedno številko gradiva v skupini. Črke pomenijo:

• L – nizek masni delež ogljika, manj kot 0,03 %;
• S – normalna koncentracija C, manjša od 0,08 %;
• N pomeni, da je bil dodan dušik;
• LN – nizka vsebnost ogljika v kombinaciji z dodatkom dušika;
• F – povečana koncentracija fosforja in žvepla;
• Se – jeklo vsebuje selen, B – silicij, Cu – baker.

V Evropi se uporablja sistem EN, ki se od ruskega razlikuje po tem, da najprej navede vse legirne elemente, nato pa v istem vrstnem redu s številkami navede njihov masni delež. Prva številka je koncentracija ogljika v stotinkah odstotka.

Če legirana jekla, konstrukcijska in orodna, razen hitroreznih jekel, vsebujejo več kot 5% vsaj enega legirnega dodatka, se pred vsebnostjo ogljika postavi črka "X".

Države EU uporabljajo oznako EN, v nekaterih primerih vzporedno z nacionalno oznako, vendar z oznako »zastarelo«.

Mednarodni analogi korozijsko odpornih in toplotno odpornih jekel

Jekla, odporna proti koroziji

Evropa (EN)	Nemčija (DIN)	ZDA (AISI)	Japonska (JIS)	CIS (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	30Х13
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

Vrste toplotno odpornega jekla

Evropa (EN)	Nemčija (DIN)	ZDA (AISI)	Japonska (JIS)	CIS (GOST)
1.4878	X12CrNiTi18-9	321H		12Х18Н10Т
1.4845	X12CrNi25-21	310 S		20Х23Н18

Vrste hitroreznega jekla

razred jekla			Analogi v ameriških standardih
države CIS GOST	evronorme
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

Konstrukcijsko jeklo

razred jekla			Analogi v ameriških standardih
države CIS GOST	evronorme

Osnovni razpon vrst nerjavnega jekla

CIS (GOST)	Evronorme (EN)	Nemčija (DIN)	ZDA (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

Ležajno jeklo

Vzmetno jeklo

razred jekla			Analogi v ameriških standardih
države CIS GOST	evronorme

Toplotno odporno jeklo

razred jekla			Analogi v ameriških standardih
države CIS GOST	evronorme

Ocena z zvezdicami GD
sistem ocenjevanja WordPress

Označevanje jekla po ruskem, evropskem in ameriškem sistemu, 4,6 od 5 - skupaj glasov: 63

Jeklo- običajen inženirski material.

Jeklo se nanaša na zlitine železa in ogljika, ki vsebujejo od 0,02 do 2,14% C. Jeklo poleg ogljika vsebuje trajne primesi Mn, Si, S, P itd., ki vplivajo na njegove lastnosti. Jekla so razvrščena po kemični sestavi, kakovosti in uporabi.

Po kemični sestavi Razlikujemo med ogljikovimi in legiranimi jekli. Glede na vsebnost ogljika se oba delita na nizko (manj kot 0,25 % C), srednje (0,30 - 0,70 % C) in visoko ogljik (več kot 0,7 % C). Glede na skupno vsebnost legirnih elementov ločimo nizko (manj kot 5%), srednje (5,0 -10,0%) in visoko legirana (več kot 10,0%) jekla.

Po kakovosti Obstajajo jekla navadne kakovosti, visokokakovostna, visokokakovostna in posebno kakovostna. Ta klasifikacija določa pogoje metalurške proizvodnje jekel in predvsem vsebnost škodljivih primesi v njih.

Jekla navadne kakovosti vključujejo ogljikova jekla, ki vsebujejo do 0,6% - C, do 0,060% - S in do 0,070% - P. Iz njih so izdelani vroče valjani dolgi izdelki: nosilci, palice, kanali, kotniki, cevi itd. , kot tudi hladno valjana jeklena pločevina.

V skladu z GOST 380-88 se proizvajajo tri skupine (A, B in C) jekel navadne kakovosti.

Skupina A vključuje jekla, dobavljena glede na njihove mehanske lastnosti brez navedbe njihove kemične sestave. Jekla te skupine označujemo s črkama St (jeklo) in številkami 0, 1, 2...6.

Višje kot je število, večja je vsebnost ogljika in trdnost (σ in, MPa) in nižja je duktilnost (δ, %). Ta jekla se uporabljajo v dobavljenem stanju brez naknadnega vročega oblikovanja ali toplotne obdelave. Primeri jekel v tej skupini so naslednje stopnje: St0, St1, St4.

Skupina B - jekla, dobavljena z zajamčeno kemično sestavo.Pred oznako razreda jekla te skupine je črka B, na primer BSt0, BSt1 itd.

Skupina B predstavlja jekla, dobavljena z zagotovljeno kemično sestavo in mehanskimi lastnostmi. Skupina B je uvedena v oznako razreda jekla te skupine, na primer VSt1, VSt5. Kemična sestava jekla je enaka kot pri ustreznem razredu skupine B, mehanske lastnosti pa so enake kot pri skupini A.

Jekla skupine B in C se uporabljajo v primerih, ko je treba jeklo vroče deformirati ali utrditi s toplotno obdelavo.

Jekla navadne kakovosti delimo še na mirna, polmirna in vrejoča.

Blaga jekla se med postopkom taljenja deoksidirajo z manganom, silicijem, aluminijem in titanom. Vsebujejo minimalno količino kisika in različnih oksidov. Vsebnost silicija je običajno 0,15 - 0,35 %. Tiha jekla so označena s črkami "sp", na primer St3sp, BSt5sp, VSt4sp itd.

Vrela jekla se med postopkom taljenja deoksidirajo samo z manganom, vsebnost silicija ni večja od 0,1% (sledi). Pred vlivanjem vsebujejo povečano količino kisika, ki v interakciji z ogljikom tvori mehurčke CO. Sprostitev mehurčkov iz kovine daje vtis, da vre. Nekateri od njih ostanejo v kovini in tvorijo njeno satju podobno strukturo. Vrela jekla so dodatno označena s črkami "kp", na primer BStZkp, St2kp, VSt4kp.

Polmirna jekla glede na stopnjo dezoksidacije zasedajo vmesni položaj med mirnimi in vrelnimi jekli in vsebujejo do 0,17% silicija (predhodno deoksidiranega z manganom). Polmirna jekla so dodatno označena s črkami "ps", na primer St1ps, St2ps, VSt5ps itd. Polmelo jeklo ima zaradi večje homogenosti v primerjavi z vrelnim jeklom lastnosti, ki so podobne lastnostim mehkega jekla. Mehko jeklo se uporablja za proizvodnjo valjanih izdelkov in oblikovanih ulitkov; polmirno in vrelo - oddam.

Visoko kakovostno jeklo. Po kemični sestavi so to ogljikova legirana jekla, pri katerih vsebnost žvepla in fosforja ne sme presegati 0,035%. Nihanja vsebnosti ogljika znotraj razreda ne smejo presegati 0,08 %.

Visokokakovostna jekla. To so ogljikova in legirana jekla, talina predvsem v električnih in kislinskih marševih pečeh. Vsebnost žvepla in fosforja ni večja od 0,025%, nihanja ogljika v znamki pa niso večja od 0,07%.

Posebej kakovostna jekla so legirana jekla, talina v električnih pečeh z elektropretaljevanjem žlindre in vsebujejo največ 0,015% žvepla in fosforja.

Z aplikacijo Razlikujemo naslednje razrede jekel: konstrukcijska, strojegradna za splošne namene, strojegradnja za posebne namene, orodna, s posebnimi kemičnimi in fizikalnimi lastnostmi. V tem delu se bomo omejili na obravnavo konstrukcijskih, univerzalnih in orodnih jekel, ostalo pa bomo obravnavali pri predmetu Znanost o materialih.

Označevanje konstrukcijskih in inženirskih jekel za splošne namene. Označevanje ogljikovih jekel običajne kakovosti je bilo obravnavano zgoraj.

Visokokakovostna ogljikova jekla po GOST 1050-88 so označena s številkami 08, 10, 15, 20... 85, ki označujejo povprečno vsebnost ogljika v stotinkah odstotka. Glede na stopnjo deoksidacije so ta jekla lahko umirjena ali vrela (08 in 08kp, 10 in 10kp).

Legirana jekla so označena s številkami in črkami, na primer 15X; 45HF; 18HGT; 12ХН3А; 20Х2Н4А; 14G2 25G2S itd. Dvomestne številke na začetku oznake označujejo povprečno vsebnost ogljika v stotinkah odstotka; črke na desni strani številke označujejo legirni element: A - dušik, B - niobij, B - volfram, G - mangan, D - baker, K - kobalt, N - nikelj, M - molibden, P - fosfor, P - bor, C - silicij, T - titan, F - vanadij, X - krom, C "cirkonij, Yu - aluminij, U - redka zemlja. Številke za črko (simbol elementa) označujejo približno vsebnost ustreznega legirnega elementa v celih odstotkih odsotnost številke pomeni, da je približno 1% ali manj.Črka A na koncu oznake pomeni, da je jeklo visoke kakovosti (12ХИ3А), na začetku - avtomatsko jeklo (A15, A30 ), v sredini - dušik.Za jekla, ki se uporabljajo v liti obliki, je črka L postavljena na koncu oznake ( na primer 25L, 35GL).

Konstrukcijsko jeklo se uporablja za varjene konstrukcije, glavne naftovode in plinovode, za ojačitev armiranobetonskih konstrukcij itd. Za te namene se široko uporabljajo nizkoogljična in nizkolegirana visokokakovostna jekla ter jekla običajne kakovosti (VStZsp, VSt3Gps, VSt5Gps, 14G2, 17GS, 15HSND itd.).

Splošno inženirsko jeklo delimo v tri skupine: jekla, ki se uporabljajo brez utrjevalne toplotne obdelave; kaljena nizkoogljična (do 0,25% C) in izboljšana srednjeogljična (od 0,30-0,50% C) jekla. To so praviloma ogljikova in nizkolegirana jekla.

Jekla, ki se uporabljajo brez toplotne obdelave za kaljenje. To so jekla, dobavljena v ploščah za naknadno vtiskovanje, globoko vlečenje itd. Po kemični sestavi so jekla nizkoogljična z nizko vsebnostjo silicija (kp, ps) in nizkolegirana (08kp, 08ps, 15kp, 20Khkp itd.).

Cementable jekla se uporabljajo za izdelke, ki so površinsko nasičeni z ogljikom. Po naogljičenju, kaljenju in nizkem popuščanju imajo deli iz teh jekel trdo površino (HRC 58-62), dobro odpornost proti obrabi in žilavo, močno jedro (HRC 20-30). Za majhne nekritične izdelke se široko uporabljajo razredi jekla 10, 15, 20, 15X, 20X. Za bolj kritične in velike izdelke se uporabljajo legirana visokokakovostna in visokokakovostna jekla, na primer 18KhGT, 12KhN3A, 20Kh2N4A, 20KhGR, 18Kh2N4VA itd.

Možnost nadgradnje Jekla za strojegradnjo se uporabljajo po kaljenju in visokem popuščanju (izboljšanje). Za izdelke z majhnim prečnim prerezom ali pri nizkih obremenitvah se uporabljajo jekla razredov 35, 40, 45, 50. Za dele z večjim prečnim prerezom se uporabljajo nizko in srednje legirana jekla, ki imajo visoko kaljivost in zagotavljajo visoke mehanske lastnosti po celotnem preseku, na primer 40Х, 30ХГТ, 50Г2 , 40ХН, 40ХНМА, ЗОХН2ВФ itd.

Orodna jekla namenjen za izdelavo rezilnih, merilnih, hladno in toplo oblikovanih orodij. To so praviloma visokoogljična jekla, ki vsebujejo nad 0,70 % C (z izjemo jekel za vroče preoblikovanje, ki jih uvrščamo med srednjeogljična jekla). Sem spadajo visokokakovostna in kakovostna jekla, ogljikova, legirana in hitrorezna jekla. Ustrezno so označeni.

Ogljikova orodna jekla označujemo s črko U in številkami, ki označujejo povprečno vsebnost ogljika v desetinkah odstotka (U7, U8, U10, U12A itd.).

Legirana orodna jekla 9ХС, X, 5ХВГ, 3Х8В2 itd. označeno s številko, ki kaže povprečno vsebnost ogljika v desetinkah odstotka, če je manjša od 1,0 %. Če je vsebnost ogljika 1,0 % ali več, številka največkrat manjka. Črke označujejo legirne elemente (glej zgoraj), številke za njimi pa označujejo vsebnost v celih odstotkih ustreznega legirnega elementa.

Hitrorezna jekla so označena s črko P (R14F4). Številka, ki sledi, označuje vsebnost glavnega legirnega elementa (volframa) v celih odstotkih. Vsebnost ogljika v hitroreznih jeklih je 0,75-1,15%, kroma - 3,8-4,2% ni navedena v oznaki razreda jekla. Poleg tega vsa hitrorezna jekla vsebujejo vanadij; če je nižji od 2,2%, potem ni označen v znamki.

Za rezalna orodja se uporabljajo ogljikova jekla U8, U10, U8A, U12 GOST 1435-90, legirana 9ХС, ХВГ, Х (GOST 5950-73), pa tudi hitrorezna visokolegirana jekla razredov R18, R12, R6MZ, R6M5, R10K5 (GOST 19265-73). Posebnost orodnih jekel za rezalna orodja je njihova visoka vsebnost ogljika (od 0,70 do 1,5%), kar omogoča pridobitev visoke trdote IKS 60-65 po kaljenju in popuščanju.

Za izdelavo hladno oblikovanih orodij se pogosto uporabljajo ogljikova in legirana jekla za rezalna orodja. To je razloženo z dejstvom, da so pogoji delovanja rezalnih matric in rezalnih orodij zelo blizu. Najboljša jekla za orodja za hladno preoblikovanje so X12F1, X12M, X6VF itd.

Jekla za matrice, ki deformirajo kovino v vročem stanju, morajo imeti visoke mehanske lastnosti (trdnost, žilavost) pri povišanih temperaturah in požarno odpornost, tj. prenese ponavljajoče se segrevanje in ohlajanje (toplotni cikli) brez razpok. To so praviloma nizko in srednje legirana jekla z vsebnostjo ogljika od 0,35 do 0,60%, kot so 5ХНМ, 5ХНМА, 4Х5В2ФС, ЗХ2В8Ф itd.

Jekla za merilne instrumente morajo imeti visoko trdoto, odpornost proti obrabi in ohraniti dimenzijsko stabilnost. V ta namen se običajno uporabljajo visokoogljična nizkolegirana jekla razredov X, 9ХС, ХВГ itd.. Poleg tega so za ravna orodja (ravnila, sponke, šablone itd.) Nizkoogljična konstrukcijska jekla 15, 15Х, 20Х itd., ki so izpostavljeni površinskemu nasičenju, se pogosto uporablja ogljik, ki mu sledi utrjevanje.

Po strukturi:

< С, тем >perlit, jeklo je močnejše.

Po namenu:

1)

VPRAŠANJE 14. Razvrstitev jekel glede na način izdelave in kakovost.

Glede na proizvodno metodo:

1) Kisla metoda;

2) Glavna metoda je nedeoksidirano jeklo KP, mirno SP, če za znamko ni črk, potem je mirno jeklo, če ni popolnoma deoksidirano, potem ps.

Po kakovosti:

Glede na vsebnost škodljivih primesi: žvepla in fosforja je jeklo razdeljeno na:

Jeklo navadne kakovosti, vsebnostjo do 0,06 % žvepla in do 0,07 % fosforja. Jeklo navadne kakovosti je prav tako razdeljeno v 3 skupine glede na dobavo:

1. jeklo skupina A dobavljeno potrošnikom na podlagi mehanskih lastnosti (takšno jeklo ima lahko visoko vsebnost žvepla ali fosforja);

2. jeklo skupina B - po kemični sestavi;

3. jeklo Skupina B- z zagotovljenimi mehanskimi lastnostmi in kemično sestavo.

1. Visoka kakovost- do 0,035 % žvepla in fosforja posebej.

2.Visoka kakovost- do 0,025 % žvepla in fosforja.

3. Posebej visoke kakovosti, do 0,025 % fosforja in do 0,015 % žvepla.

Legirana jekla. Legirni elementi. Označevanje l/s.

Legirana jekla se pogosto uporabljajo v traktorski in kmetijski tehniki, v avtomobilski industriji, težki in transportni tehniki ter v manjši meri v strojegradnji, orodjarstvu in drugih vrstah industrije. To jeklo se uporablja za močno obremenjene kovinske konstrukcije.

Jekla, v katerih skupna količina legirnih elementov ne presega 2,5%, so razvrščena kot nizkolegirana, tista, ki vsebujejo 2,5-10%, so legirana, več kot 10% pa so razvrščena kot visokolegirana (vsebnost železa več kot 45%).

V gradbeništvu se največ uporablja nizkolegirana jekla, v strojegradnji pa legirana jekla.

Legirana konstrukcijska jekla so označena s številkami in črkami. Dvomestne številke na začetku znamke označujejo povprečno vsebnost ogljika v stotinkah odstotka; črke na desni strani številke označujejo legirni element. Na primer, jeklo 12Х2Н4А vsebuje 0,12% C, 2% Cr, 4% Ni in je razvrščeno kot visokokakovostno, kar označuje črka IАI na koncu razreda.

Konstrukcijska nizkolegirana jekla

Nizkolegirana jekla so tista, ki ne vsebujejo več kot 0,22% C in relativno majhno količino nepomanjkanih legirnih elementov: do 1,8% Mn, do 1,2% Si, do 0,8% Cr in drugi.

Ta jekla vključujejo jekla 09G2, 09GS, 17GS, 10G2S1, 14G2, 15HSND, 10KHNDP in mnoga druga. Jekla v obliki pločevine in oblikovanih profilov se uporabljajo v gradbeništvu in strojništvu za varjene konstrukcije, predvsem brez dodatne toplotne obdelave. Nizkolegirana nizkoogljična jekla so varljiva.

Za izdelavo cevi velikega premera se uporablja jeklo 17GS (s0,2=360MPa, sв=520MPa).

Za izdelavo delov, ojačanih z karburizacijo, se uporabljajo jekla z nizko vsebnostjo ogljika (0,15-0,25% C). Vsebnost legirnih elementov v jeklih ne sme biti previsoka, zagotavljati pa mora potrebno kaljivost površinske plasti in jedra.

Kromova jekla 15X, 20X so namenjena za izdelavo majhnih izdelkov preproste oblike, cementiranih do globine 1,0-1,5 mm. Kromova jekla imajo v primerjavi z ogljikovimi jekli višje trdnostne lastnosti z nekoliko manjšo duktilnostjo v jedru in boljšo trdnostjo v cementirani plasti.

Proizvodnja jekla.

Jeklo v primerjavi z litino vsebuje manj ogljika, silicija, žvepla in fosforja. Za proizvodnjo jekla iz litega železa je potrebno zmanjšati koncentracijo snovi z oksidativnim taljenjem.

V sodobni metalurški industriji jeklo talimo predvsem v treh enotah: konvektorjih, martovskih pečeh in električnih pečeh.

Proizvodnja jekla v konverterjih.

Pretvornik je posoda hruškaste oblike. Zgornji del se imenuje vizir ali čelada. Ima vrat, skozi katerega se odvaja tekoča litina in jeklo ter žlindra. Srednji del ima valjasto obliko. V spodnjem delu je pritrjeno dno, ki se ob obrabi zamenja z novim. Na dnu je pritrjena zračna škatla, v katero vstopa stisnjen zrak.

Zmogljivost sodobnih konvektorjev je 60 - 100 ton ali več, pritisk zraka 0,3-1,35 Mn/m. Količina zraka, ki je potrebna za obdelavo 1 tone litega železa, je 350 kubičnih metrov.

Pred vlivanjem litega železa se konvektor obrne v vodoraven položaj, pri katerem so luknje za kade nad nivojem ulite litine. Nato se počasi vrne v navpičen položaj in hkrati deluje pih, ki preprečuje, da bi kovina prodrla skozi luknje tuyerjev v zračno škatlo. V procesu vpihovanja zraka skozi tekočo lito železo izgorevajo silicij, mangan, ogljik in delno železo.

Ko je dosežena zahtevana koncentracija ogljika, se konvektor vrne v vodoravni položaj in prekine dovod zraka. Končano kovino deoksidiramo in vlijemo v lonec.

Bessemerjev postopek. V pretvornik se vlije tekoče lito železo z dokaj visoko vsebnostjo silicija (do 2,25% in več), mangana (0,6-0,9%) ter minimalno količino žvepla in fosforja.

Glede na naravo nastale reakcije lahko Bessemerjev proces razdelimo na tri obdobja. Prvo obdobje se začne po začetku pihanja v pretvorniku in traja 3-6 minut. Majhne kapljice tekočega litega železa letijo iz vratu pretvornika skupaj s plini in tvorijo iskre. V tem obdobju se silicij, mangan in delno železo oksidirajo v skladu z reakcijami:

2Mn + O2 = 2MnO,

2Fe + O2 = 2FeO.

Nastali železov oksid se delno raztopi v tekoči kovini, kar spodbuja nadaljnjo oksidacijo silicija in mangana. Te reakcije potekajo s sproščanjem velike količine toplote, zaradi česar se kovina segreje. Žlindra se izkaže za kislo (40-50% SiO2).

Drugo obdobje se začne po skoraj popolnem izgorevanju silicija in mangana. Tekoča kovina je dovolj dobro segreta, da se ustvarijo ugodni pogoji za oksidacijo ogljika z reakcijo C + FeO = Fe + CO, ki se pojavi z absorpcijo toplote. Zgorevanje ogljika traja 8-10 minut in ga spremlja rahlo znižanje temperature tekoče kovine. Nastali ogljikov monoksid zgori na zraku. Nad vratom konvektorja se pojavi svetel plamen.

Ko se vsebnost ogljika v kovini zmanjša, se plamen nad vratom zmanjša in začne se tretja doba. Od prejšnjih obdobij se razlikuje po pojavu rjavega dima nad vratom pretvornika. To kaže, da so silicij, mangan in ogljik skoraj popolnoma izgoreli iz litega železa in se je začela zelo močna oksidacija železa. Tretje obdobje ne traja več kot 2-3 minute, po katerem se konvektor obrne v vodoravni položaj in v kopel vnesejo deoksidante (feromangan, ferosilicij ali aluminij), da zmanjšajo vsebnost kisika v kovini. V kovini pride do reakcij

FeO + Mn = MnO + Fe,

2FeO + Si = SiO2 + Fe,

3FeO + 2Al = Al2O3 + 3Fe.

Končano jeklo se iz konvektorja vlije v lonec in nato pošlje v ulivanje.

Za pridobitev jekla z vnaprej določeno količino ogljika (na primer 0,4 - 0,7% C) se pihanje kovine ustavi v trenutku, ko ogljik še ni izgorel iz nje, ali pa pustite, da ogljik popolnoma izgori, in nato dodajte določeno količino litega železa ali ogljika, ki vsebuje določeno količino ferozlitin.

Večina odprtih peči se ogreva z mešanico plavžnih, koksnih in generatorskih plinov. Uporablja se tudi zemeljski plin. Martovska peč na kurilno olje ima generatorje le za ogrevanje zraka.

Polnilni materiali (ostanki, lito železo, talila) se nalagajo v peč s polnjenim strojem skozi polnilna okna. Do segrevanja polnila, taljenja kovine in žlindre v kurišču pride v talilnem prostoru, ko materiali pridejo v stik z baklo vročih plinov. Končana kovina se sprosti iz peči skozi luknje, ki se nahajajo v najnižjem delu kurišča. Med taljenjem je izstopna luknja zamašena z ognjevzdržno glino.

Postopek taljenja v martovskih pečeh je lahko kisel ali bazičen. Pri kislinskem postopku je ognjevzdržni zid peči izdelan iz kremenčeve opeke. Zgornji deli kurišča so varjeni s kremenčevim peskom in popravljeni po vsakem taljenju. Med procesom taljenja dobimo kislo žlindro z visoko vsebnostjo kremena (42-58%).

Med glavnim postopkom taljenja so kurišče in stene peči zgrajene iz magnezitnih opek, streha pa iz kremenčevih ali krom-magnezitnih opek. Zgornje plasti kurišča so varjene z magnezitom ali dolomitnim prahom in popravljene po vsakem taljenju. Med procesom taljenja dobimo kislo žlindro z visoko vsebnostjo 54 – 56 % CaO.

Osnovni proces na prostem. Pred začetkom taljenja se določi količina surovin (grodelj, jekleni odpadki, apnenec, železova ruda) in zaporedje njihovega nalaganja v peč. S pomočjo stroja za vlivanje se kalup (posebna škatla) z gredjo vstavi v talilni prostor peči in obrne, zaradi česar se polnilo zlije na dno peči. Najprej se naložijo drobni odpadki, nato večji odpadki in nato kosovno apno (3 - 5 % teže kovine). Po segrevanju naloženih materialov se preostali jekleni odpadki in lito železo dovajajo v dveh ali treh obrokih.

Za intenzivnejšo oskrbo kovinske kopeli s kisikom se v žlindro vnese železova ruda. Kisik, raztopljen v kovini, oksidira silicij, mangan, fosfor in ogljik v skladu z zgoraj obravnavanimi reakcijami.

Ko se celotno polnjenje stopi, pomemben del fosforja preide v žlindro, saj slednja vsebuje zadostno količino železovega oksida in apna. Da bi se izognili povratnemu prehodu fosforja v kovino, preden kopel začne vreti, 40 - 50% primarne žlindre iz peči.

Po nalaganju primarne žlindre se v peč doda apno, da nastane nova in bolj bazična žlindra. Toplotna obremenitev peči se poveča, tako da se ognjevarno apno hitro spremeni v žlindro, temperatura kovinske kopeli pa se poveča. Po določenem času, 15–20 minutah, se v peč naloži železova ruda, ki poveča vsebnost železovih oksidov v žlindri in povzroči reakcijo oksidacije ogljika v kovini

[C] + (FeO) = plin CO.

Ogljikov monoksid nastane in se sprošča iz kovine v obliki mehurčkov, kar ustvarja vtis vrenja, kar prispeva k mešanju kovine, sproščanju kovinskih vključkov in raztopljenih plinov ter enakomerni porazdelitvi temperature po celotnem prostoru. globina kopeli. Za dobro vrenje kopeli je potrebno zagotoviti toploto, saj to reakcijo spremlja absorpcija toplote. Trajanje vrelišča kopeli je odvisno od zmogljivosti peči in razreda jekla in se giblje od 1,25 do 2,5 ure ali več.

Običajno se železova ruda dodaja v peč med prvim vrenjem, ki se imenuje poliranje kovin. Stopnja oksidacije ogljika v tem obdobju v sodobnih odprtih pečeh velike zmogljivosti je 0,3–0,4% na uro.

V drugi polovici obdobja vrenja se železova ruda ne dovaja v kopel. Kovina vre z majhnimi mehurčki zaradi železovih oksidov, nabranih v žlindri. Stopnja izgorevanja ogljika v tem obdobju je 0,15 - 0,25 % na uro. Med vrenjem spremljajte bazičnost in tekočnost žlindre.

Ko je vsebnost ogljika v kovini nekoliko nižja od zahtevane za končno jeklo, se začne zadnja stopnja taljenja - obdobje dodelave in deoksidacije kovine. V peč se vnese določena količina grudnega feromangana (12% Mn), nato pa po 10 - 15 minutah ferosilicij (12-16% Si). Mangan in silicij medsebojno delujeta s kisikom, raztopljenim v kovini, zaradi česar se reakcija oksidacije ogljika prekine. Zunanji znak sproščanja kovine iz kisika je prenehanje sproščanja mehurčkov ogljikovega monoksida na površini žlindre.

Med glavnim procesom taljenja pride do delne odstranitve žvepla iz kovine z reakcijo

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

To zahteva visoko temperaturo in zadostno bazičnost žlindre.

Kisli postopek z odprtim ognjiščem. Ta proces je sestavljen iz istih obdobij kot glavni. Uporabljeno polnjenje je zelo čisto v smislu fosforja in žvepla. To je razloženo z dejstvom, da nastala kisla žlindra ne more zadržati teh škodljivih nečistoč.

Peči običajno delujejo na trdno polnjenje. Količina ostankov je enaka 30–50% mase kovinskega naboja. V polnilu ni dovoljeno več kot 0,5 % Si. Železove rude ni mogoče dovajati v peč, saj lahko medsebojno deluje s silicijevim dioksidom kurišča in ga uniči zaradi tvorbe spojine z nizkim tališčem 2FeO*SiO2. Za pridobivanje primarne žlindre se v peč naloži določena količina kvarcita ali martovske žlindre. Po tem se polnjenje segreje s kurilnimi plini; železo, silicij, mangan se oksidirajo, njihovi oksidi se stopijo s talili in tvorijo kislo žlindro, ki vsebuje do 40–50% SiO2. V tej žlindri je večina železovega oksida v silikatni obliki, kar otežuje prehod iz žlindre v kovino. Vretje kopeli med kislim postopkom se začne pozneje kot med glavnim postopkom in poteka počasneje tudi pri dobrem segrevanju kovine. Poleg tega imajo kisle žlindre povečano viskoznost, kar negativno vpliva na izgorevanje ogljika.

Ker se jeklo tali pod plastjo kisle žlindre z nizko vsebnostjo prostega železovega oksida, ta žlindra ščiti kovino pred oksigenacijo. Jeklo pred izstopom iz peči vsebuje manj raztopljenega kisika kot jeklo, talino v glavnem postopku.

Za intenziviranje procesa odprtega ognjišča je zrak obogaten s kisikom, ki se dovaja plamenu. S tem dosežemo višje temperature v plamenu, povečamo njegovo emisivnost, zmanjšamo količino produktov zgorevanja in s tem povečamo toplotno moč kurišča.

V kopel peči lahko dovajate tudi kisik. Vnos kisika v gorilnik in v kopel peči skrajša dobe taljenja in poveča produktivnost peči za 25-30%. Proizvodnja krom-magnezitnih obokov namesto dinasovih obokov omogoča povečanje toplotne moči peči, podaljšanje obdobja remonta za 2-3 krat in povečanje produktivnosti za 6-10%.

Taljenje kovin z elektronskim žarkom. Za pridobivanje posebej čistih kovin in zlitin se uporablja taljenje z elektronskim žarkom. Taljenje temelji na uporabi kinetične energije prostih elektronov, pospešenih v visokonapetostnem električnem polju. Tok elektronov je usmerjen na kovino, zaradi česar se segreje in stopi.

Taljenje z elektronskim žarkom ima številne prednosti: elektronski žarki omogočajo visoko gostoto toplotne energije, uravnavanje hitrosti taljenja v širokih mejah, odpravo kontaminacije taline z materialom lončka in uporabo naboja v kakršni koli obliki. Pregrevanje staljene kovine v kombinaciji z nizkimi hitrostmi taljenja in globokim vakuumom ustvarja učinkovite pogoje za čiščenje kovine pred različnimi nečistočami.

Elektropretaljenje žlindre. Zelo obetavna metoda za proizvodnjo visokokakovostne kovine je elektropretaljenje z žlindro. Kapljice kovine, ki nastanejo med ponovnim taljenjem obdelovanca, gredo skozi plast tekoče kovine in se prečistijo. Pri obdelavi kovine z žlindro in usmerjeno kristalizacijo ingota od spodaj navzgor se vsebnost žvepla v obdelovancu zmanjša za 30–50%, vsebnost nekovinskih vključkov pa za dva do trikrat.

Vakuumsko jeklo. Vakuumsko taljenje se pogosto uporablja za proizvodnjo visokokakovostnega jekla. Ingot vsebuje pline in določeno količino nekovinskih vključkov. Lahko jih znatno zmanjšate, če med taljenjem in litjem uporabljate praznjenje jekla. Pri tej metodi se tekoča kovina hrani v zaprti komori, iz katere se odstranijo zrak in drugi plini. Praznjenje jekla se izvaja v loncu pred vlivanjem v kalupe. Najboljše rezultate dosežemo, če jeklo po praznjenju v loncu vlijemo v kalupe tudi v vakuumu. Taljenje kovin v vakuumu se izvaja v zaprtih indukcijskih pečeh.

Rafinacija jekla v loncu s tekočo sintetično žlindro. Bistvo te metode je, da se jeklo očisti iz žvepla, kisika in nekovinskih vključkov z intenzivnim mešanjem jekla v loncu s predhodno vlito žlindro, pripravljeno v posebni peči za taljenje žlindre. Jeklo po obdelavi s tekočo žlindro ima visoke mehanske lastnosti. Z zmanjšanjem obdobja rafiniranja v obločnih pečeh se lahko produktivnost poveča za 10 - 15%. Peč z odprtim ognjiščem, obdelana s sintetičnimi žlindrami, je po kakovosti blizu kakovosti jekla, talinega v električnih pečeh.

Jeklo (iz nemškega Stahl) je zlitina (trdna raztopina) železa z ogljikom (in drugimi elementi), za katero je značilna evtektoidna transformacija. Vsebnost ogljika v jeklu ni večja od 2,14%. Ogljik daje železovim zlitinam moč in trdoto, zmanjšuje duktilnost in žilavost.

Glede na to, da jeklu lahko dodajamo legirne elemente, je jeklo zlitina železa z ogljikom in legirnimi elementi, ki vsebuje najmanj 45 % železa (legirano, visokolegirano jeklo).

Aplikacije

Jekla z visokimi elastičnimi lastnostmi se pogosto uporabljajo v strojništvu in izdelavi instrumentov. V strojništvu se uporabljajo za izdelavo vzmeti, amortizerjev, pogonskih vzmeti za različne namene, v instrumentaciji - za številne elastične elemente: membrane, vzmeti, relejne plošče, mehove, opornike, vzmetenja.

Vzmeti, strojne vzmeti in elastični elementi naprav se odlikujejo po različnih oblikah, velikostih in različnih pogojih delovanja. Posebnost njihovega dela je, da pri velikih statičnih, cikličnih ali udarnih obremenitvah v njih niso dovoljene preostale deformacije. V zvezi s tem morajo imeti vse vzmetne zlitine poleg mehanskih lastnosti, značilnih za vse konstrukcijske materiale (trdnost, duktilnost, žilavost, vzdržljivost), visoko odpornost na majhne plastične deformacije. V pogojih kratkotrajne statične obremenitve je odpornost na majhne plastične deformacije označena z mejo elastičnosti, pri dolgotrajni statični ali ciklični obremenitvi pa z odpornostjo na sprostitev.

Razvrstitev

Jekla delimo na strukturno in instrumental. Vrsta orodnega jekla je hitrorezno jeklo.

Po kemični sestavi delimo jekla na ogljikova in legirana; vključno z vsebnostjo ogljika - v nizkoogljično (do 0,25% C), srednje ogljično (0,3-0,55% C) in visoko ogljično (0,6-2% C); Legirana jekla glede na vsebnost legirnih elementov delimo na nizkolegirana - do 4% legirnih elementov, srednje legirana - do 11% legirnih elementov in visokolegirana - nad 11% legirnih elementov.

Jekla, odvisno od načina njihove proizvodnje, vsebujejo različne količine nekovinskih vključkov. Vsebnost primesi je osnova za razvrščanje jekel po kakovosti: navadna kakovost, visokokakovostna, visokokakovostna in posebno kakovostna.

Značilnosti jekla

Gostota: 7700-7900 kg/m³,

Specifična teža: 75500-77500 N/m³ (7700-7900 kgf/m³ v sistemu MKGSS),

Specifična toplotna zmogljivost pri 20 °C: 462 J/(kg °C) (110 cal/(kg °C)),

Tališče: 1450-1520 °C,

Specifična talilna toplota: 84 kJ/kg (20 kcal/kg, 23 Wh/kg),

Koeficient toplotne prevodnosti pri temperaturi 100 °C. Krom-nikelj-volframovo jeklo 15,5 W/(m K)

Kromirano jeklo 22,4 W/(mK)

Molibden jeklo 41,9 W/(mK)

Ogljikovo jeklo (razred 30) 50,2 W/(mK)

Ogljikovo jeklo (razred 15) 54,4 W/(mK)

Koeficient linearne toplotne razteznosti pri temperaturi okoli 20 °C: jeklo St3 (razred 20) 1/°C

nerjavno jeklo 1/°C

Tirno jeklo 690-785 MPa

Proizvodnja jekla

Bistvo postopka predelave litega železa v jeklo je zmanjšati na zahtevano koncentracijo vsebnost ogljika in škodljivih primesi - fosforja in žvepla, zaradi katerih je jeklo krhko in krhko. Glede na način oksidacije ogljika poznamo različne metode predelave litega železa v jeklo: konvertersko, odprto in elektrotermično.

Bessemerjeva metoda

Bessemerjeva metoda predeluje lito železo, ki vsebuje malo fosforja in žvepla ter je bogato s silicijem (vsaj 2%). Pri vpihovanju kisika silicij najprej oksidira, pri čemer se sprosti precejšnja količina toplote. Zaradi tega se začetna temperatura litega železa s približno 1300° C hitro dvigne na 1500-1600° C. Izgorevanje 1% Si povzroči povišanje temperature za 200° C. Pri približno 1500° C se začne intenzivno izgorevanje ogljika. Ob tem intenzivno oksidira tudi železo, zlasti proti koncu izgorevanja silicija in ogljika:

Si + O2 = SiO2

2C + O2 = 2CO

2Fe + O2 = 2FeO

Nastali železov monoksid FeO se dobro topi v staljenem litem železu in delno preide v jeklo, delno pa reagira s SiO2 in v obliki železovega silikata FeSiO3 preide v žlindro:

FeO + SiO2 = FeSiO3

Fosfor popolnoma prehaja iz litega železa v jeklo, zato P2O5 s presežkom SiO2 ne more reagirati z bazičnimi oksidi, saj SiO2 močneje reagira s slednjimi. Zato fosforne litine ni mogoče predelati v jeklo s to metodo.

Vsi procesi v pretvorniku potekajo hitro - v 10-20 minutah, saj zračni kisik, vpihnjen skozi lito železo, takoj reagira z ustreznimi snovmi po celotni prostornini kovine. Pri vpihu s kisikom obogatenim zrakom se procesi pospešijo. Ogljikov monoksid CO, ki nastane pri izgorevanju ogljika, žubori navzgor in tam gori ter tvori baklo lahkega plamena nad vratom pretvornika, ki se z izgorevanjem ogljika zmanjša in nato popolnoma izgine, kar je znak konca Postopek. Nastalo jeklo vsebuje precejšnje količine raztopljenega železovega monoksida FeO, kar močno zmanjša kakovost jekla. Zato je treba jeklo pred ulivanjem deoksidirati z različnimi deoksidacijskimi sredstvi - ferosilicijem, feromanganom ali aluminijem:

2FeO + Si = 2Fe + SiO2

FeO + Mn = Fe + MnO

3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3

Manganov monoksid MnO kot glavni oksid reagira s SiO2 in tvori manganov silikat MnSiO3, ki prehaja v žlindro. Tudi aluminijev oksid kot v teh pogojih netopna snov priplava na vrh in se spremeni v žlindro. Kljub svoji preprostosti in visoki produktivnosti Bessemerjeva metoda zdaj ni dovolj razširjena, saj ima številne pomembne pomanjkljivosti. Tako mora imeti lito železo za Bessemerjevo metodo najmanjšo vsebnost fosforja in žvepla, kar ni vedno mogoče. Pri tej metodi pride do zelo velikega izgorevanja kovine, izkoristek jekla pa je le 90% mase litega železa, poleg tega pa se porabi veliko deoksidacijskih sredstev. Resna pomanjkljivost je nezmožnost reguliranja kemične sestave jekla.

Bessemerjevo jeklo običajno vsebuje manj kot 0,2 % ogljika in se uporablja kot industrijsko železo za proizvodnjo žice, sornikov, strešnega železa itd.

Thomasova metoda

Thomasova metoda obdeluje lito železo z visoko vsebnostjo fosforja (do 2 % ali več). Glavna razlika med to metodo in Bessemerjevo metodo je, da je obloga pretvornika izdelana iz magnezijevih in kalcijevih oksidov. Poleg tega je litemu železu dodanih do 15 % CaO. Zaradi tega snovi, ki tvorijo žlindro, vsebujejo znaten presežek oksidov z bazičnimi lastnostmi.

Pod temi pogoji anhidrid fosfata P2O5, ki nastane med zgorevanjem fosforja, medsebojno deluje s presežkom CaO, da tvori kalcijev fosfat in preide v žlindro:

4P + 5O2 = 2P2O5

P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2

Reakcija zgorevanja fosforja je eden glavnih virov toplote pri tej metodi. Pri zgorevanju 1% fosforja se temperatura pretvornika dvigne za 150 ° C. Žveplo se sprosti v žlindro v obliki kalcijevega sulfida CaS, netopnega v staljenem jeklu, ki nastane kot posledica interakcije topnega FeS z CaO glede na reakcijo:

FeS + CaO = FeO + CaS

Vsi slednji procesi potekajo na enak način kot pri Bessemerjevi metodi. Pomanjkljivosti Thomasove metode so enake kot pri Bessemerjevi metodi. Thomasovo jeklo je tudi nizkoogljično in se uporablja kot tehnično železo za proizvodnjo žice, strešnega železa itd.

Peč z odprtim ognjiščem

Metoda z odprtim ognjiščem se od konverterske metode razlikuje po tem, da do zgorevanja odvečnega ogljika v litem železu ne pride le zaradi atmosferskega kisika, temveč tudi zaradi kisika železovih oksidov, ki se dodajo v obliki železove rude in zarjavelega železovega ostanka.

Peč z odprtim ognjiščem je sestavljena iz talilne kopeli, prekrite z ognjevzdržnim opečnim lokom, in posebnih regeneratorskih komor za predgretje zraka in gorljivega plina. Regeneratorji so polnjeni z ognjevarno opečno embalažo. Ko se prva dva regeneratorja segrejeta s kurilnimi plini, se gorljivi plin in zrak vpihujeta v peč skozi razbeljen tretji in četrti regenerator. Čez nekaj časa, ko se prva dva regeneratorja segrejeta, se tok plina usmeri v nasprotno smer itd.

Talilne kopeli močnih odprtih peči so dolge do 16 m, široke do 6 m in visoke več kot 1 m.Zmogljivost takšnih kopeli doseže 500 ton jekla. Odpadno železo in železovo rudo naložimo v talilno kopel. Mešanici dodamo tudi apnenec kot topilo. Temperatura pečice se vzdržuje pri 1600-1650 ° C in več. Izgorevanje nečistoč ogljika in litega železa v prvem obdobju taljenja se pojavi predvsem zaradi presežka kisika v gorljivi mešanici z enakimi reakcijami kot v pretvorniku, in ko se nad staljeno lito železo tvori sloj žlindre - zaradi železovih oksidov

4Fe2O3 + 6Si = 8Fe + 6SiO2

2Fe2O3 + 6Mn = 4Fe + 6MnO

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

5Fe2O3 + 2P = 10FeO + P2O5

FeO + C = Fe + CO

Zaradi medsebojnega delovanja bazičnih in kislih oksidov nastanejo silikati in fosfati, ki se spremenijo v žlindro. Žveplo prehaja tudi v žlindro v obliki kalcijevega sulfida:

MnO + SiO2 = MnSiO3

3CaO + P2O5 = Ca3(PO4)2

FeS + CaO = FeO + CaS

Peči z odprtim ognjiščem, tako kot pretvorniki, delujejo občasno. Po ulivanju jekla se peč ponovno napolni s polnjenjem itd. Proces pretvorbe litega železa v jeklo na odprtih kuriščih poteka razmeroma počasi v 6-7 urah. Za razliko od konverterja lahko v martovskih pečeh enostavno prilagodite kemično sestavo jekla tako, da litemu železu dodate odpadno železo in rudo v takšnem ali drugačnem razmerju. Pred koncem taljenja se segrevanje peči ustavi, žlindra se odcedi, nato pa se dodajo kislinski oksidi. Legirano jeklo se lahko proizvaja tudi na odprtih ognjiščih. Da bi to naredili, jeklu na koncu procesa taljenja dodamo ustrezne kovine ali zlitine.

Elektrotermična metoda

Elektrotermična metoda ima vrsto prednosti v primerjavi z metodo odprtega ognjišča in predvsem konvertersko metodo. Ta metoda omogoča pridobivanje zelo kakovostnega jekla in natančno uravnavanje njegove kemične sestave. Dostop zraka v električno peč je nepomemben, zato nastaja veliko manj železovega monoksida FeO, ki onesnažuje jeklo in zmanjšuje njegove lastnosti. Temperatura v električni peči ni nižja od 2000° C. To omogoča taljenje jekla z visoko bazičnimi žlindrami (ki se težko talijo), v katerih sta fosfor in žveplo bolj popolno odstranjena. Poleg tega je zaradi zelo visoke temperature v električnih pečeh možno legirati jeklo z ognjevzdržnimi kovinami - molibdenom in volframom. Toda električne peči porabijo veliko električne energije - do 800 kW / h na 1 tono jekla. Zato se ta metoda uporablja samo za proizvodnjo visokokakovostnega specialnega jekla.

Električne peči so različnih zmogljivosti - od 0,5 do 180 ton.Obloga peči je običajno izdelana iz glavnega (s CaO in MgO). Sestava naboja je lahko drugačna. Včasih je sestavljen iz 90 % starega železa in 10 % litega železa, včasih prevladuje lito železo z dodatki v določenem deležu železove rude in starega železa. Mešanici dodamo tudi apnenec ali apno kot topilo. Kemični procesi pri taljenju jekla v električnih pečeh so enaki kot na odprtih ognjiščih.

Lastnosti jekla

Fizične lastnosti

gostota ρ ≈ 7,86 g/cm3; koeficient linearne toplotne razteznosti α = 11 ... 13 10−6 K−1;

koeficient toplotne prevodnosti k = 58 W / (m K);

Youngov modul E = 210 GPa;

strižni modul G = 80 GPa;

Poissonovo razmerje ν = 0,28 ... 0,30;

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

Perlit je evtektoidna zmes dveh faz - ferita in cementita, vsebuje 1/8 cementita in ima zato v primerjavi s feritom povečano trdnost in trdoto. Zato so hipoevtektoidna jekla veliko bolj duktilna kot nadevtektoidna jekla.

Jekla vsebujejo do 2,14 % ogljika. Temelj znanosti o jeklu, kot zlitini železa in ogljika, je fazni diagram zlitin železo-ogljik - grafični prikaz faznega stanja zlitin železo-ogljik v odvisnosti od njihove kemične sestave in temperature. Za izboljšanje mehanskih in drugih lastnosti jekel se uporablja legiranje. Glavni namen legiranja velike večine jekel je povečanje trdnosti z raztapljanjem legirnih elementov v feritu in avstenitu, tvorbo karbidov in povečanje kaljivosti. Poleg tega lahko legirni elementi povečajo odpornost proti koroziji, toplotno odpornost, toplotno odpornost itd. Elementi, kot so krom, mangan, molibden, volfram, vanadij in titan, tvorijo karbide, vendar nikelj, silicij, baker in aluminij ne tvorijo karbidov. Poleg tega legirni elementi zmanjšajo kritično hitrost hlajenja med kaljenjem, kar je treba upoštevati pri dodeljevanju načinov kaljenja (temperature ogrevanja in hladilnega medija). Z veliko količino legirnih elementov se lahko struktura bistveno spremeni, kar vodi do oblikovanja novih strukturnih razredov v primerjavi z ogljikovimi jekli.

Obdelava jekla

Vrste toplotne obdelave

Jeklo je v začetnem stanju precej plastično, lahko ga obdelujemo z deformacijo: kovanje, valjanje, vtiskovanje. Značilna lastnost jekla je njegova sposobnost, da po toplotni obdelavi bistveno spremeni svoje mehanske lastnosti, katere bistvo je spreminjanje strukture jekla med segrevanjem, držanjem in ohlajanjem po posebnem režimu. Razlikujemo naslednje vrste toplotne obdelave:

žarjenje;

normalizacija;

kaljenje;

Dopust.

Bolj kot je jeklo bogato z ogljikom, trše je po toplotni obdelavi. Jekla z vsebnostjo ogljika do 0,3 % (tehnično železo) praktično ni mogoče kaliti.

Karburizacija (C) poveča površinsko trdoto mehkega jekla zaradi povečane koncentracije ogljika v površinskih plasteh.

VPRAŠANJE 13. Razvrstitev jekel po strukturi in namenu.

Po strukturi:

1) hipoevtektoid (ogljik 0-0,8), ki ga najdemo v tej strukturi. Ferit in perlit. kako< С, тем >perlit, jeklo je močnejše.

2) evtektoid (C=0,8). V svoji strukturi imajo samo perlit, jeklo je močno.

3) avtektoid (C 0,8-2,14). V svoji strukturi imajo P in C na drugem mestu, postali so zelo trdi, manj viskozni in plastični.

Po namenu:

1) konstrukcija (C 0,8-2,14) so ​​ta jekla precej močna, dobro jih je mogoče valjati in variti.

2) Strojništvo (C 0,3-0,8). Imajo več perlita, zato so bolj TV kot gradbeni materiali, čeprav sta zmanjšani viskoznost in duktilnost.

3) Instrumental (C od 0,7-1,3). To je visokoogljično jeklo, zelo trdo, ni duktilno.

4) Jekla za litje - za jeklene ulitke se uporabljajo zlitine. C = 0,035. nizkoogljična jekla.