Стоманата е най-разпространеният материал в машиностроенето. Създаването на нови, по-модерни машини стимулира създаването на марки стомани със свойства, отговарящи на съвременните изисквания в машиностроенето. В същото време създадените по-рано марки стомана, като се вземат предвид новите технологии за тяхното производство, продължават да бъдат търсени от дизайнерите при създаването на нови и подобряването на съществуващите машини. Прието е да се разграничават следните групи стомани:
- въглеродни стомани, които представляват приблизително 80% от общия обем,
- легирани конструкционни и инструментални стомани,
- стомани със специални свойства за специални цели и др.
1. Въглеродна стомана с обикновено качество
Те са сред най-евтините и широко използвани. От тях се получават до 70% от всички валцувани продукти - горещовалцувани, дълго- и профилирани дебело- и тънколистови, широковалцувани и студеновалцувани тънколистови. От тези стомани се произвеждат тръби, изковки, щамповки, ленти, телове, метални изделия (желези): гвоздеи, въжета, мрежи, болтове, гайки, нитове, както и леки и средно натоварени части; щифтове, шайби, шпонки, капаци, корпуси, а от стоманени номера 4-6 - валове, винтове, зъбни колела и шпиндели. Обикновените качествени стомани заваряват добре.
В зависимост от предназначението въглеродните стомани с обикновено качество се разделят (GOST 380-94) на три групи:
- A – доставя се според механичните свойства,
- B – доставя се по химичен състав,
- B – доставя се според механичните свойства и химичния състав.
В зависимост от стандартизираните показатели (якостни характеристики, химичен състав) стоманата от всяка група се разделя на категории:
- група А – 1, 2 и 3;
- група Б – 1-ва, 2-ра;
- група Б – 1, 2, 3, 4, 5, 6-та.
Писма Свозначава "стомана", номера от 0 преди 6 – конвенционален номер на марката, характеризиращ механичните свойства на стоманата. С увеличаването на степента, якостта на опън σ in и границата на провлачване σ t се увеличават, а относителното удължение δ намалява. За да се посочи степента на дезоксидация, след номера на марката се поставят индекси: kp– кипене, пс- полуспокоен, съвместно предприятие– спокойствие (например: StZkp, StZps, StZsp; таблици 1 и 2).
Механичните свойства на въглеродната стомана с обикновено качество от група А и приблизителното предназначение на въглеродната стомана с обикновено качество са дадени в таблица. 1.
Маса 1. Въглеродни стомани, техните механични свойства и предназначение
| марка стомана | Имоти | Приблизително предназначение | ||
| σ в, MPa | σ t, MPa | δ, % | ||
| St0 | Не по-малко | – | 23 | Неотговорни строителни конструкции, уплътнения, шайби, корпуси. Заваряемостта е добра |
| St1kp St1ps, St1sp | 300-390 | – | 35 | Леко натоварени части от метални конструкции – нитове, шайби, шпленти, уплътнения, корпуси. Заваряемостта е добра |
| St2kp St2ps, St2sp | 320-410 | 215 | 33 | Детайли на метални конструкции - рами, оси, шпонки, ролки, циментирани части. Заваряемостта е добра |
| СтЗкп СтЗпс, СтЗсп СтЗГпс | 360-460 | 235 | 27 | Рамки на талиги, циментирани и цианирани части, които изискват висока повърхностна твърдост и ниска якост на сърцевината, кранови куки, пръстени, цилиндри, биели, капачки |
| St4kp St4ps, St4sp | 400-510 | 255 | 25 | Валове, оси, пръти, щифтове, куки, болтове, гайки, части с ниски изисквания за якост |
| St5ps, St5sp | 490-630 | 285 | 20 | Валове, оси, зъбни колела, крепежни елементи, зъбни колела колела, биели, части с повишени изисквания за якост |
| St6ps | Не по-малко | 315 | 15 | Валове, оси, чукови глави, шпиндели, съединители гърбица и триене, вериги, високоякостни части |
За да могат да се разпознават марките стомана по време на съхранение, валцуваните продукти се маркират с незаличима боя. За да направите това, независимо от групата и степента на дезоксидация на стоманата, използвайте боя с цветовете, посочени в таблицата. 2.
Таблица 2. Цвят на маркировка на въглеродна стомана с обикновено качество
| марка стомана | Цвят на маркировка | марка стомана | Цвят на маркировка |
| St0 | Червено и зелено | StZGps | Червено и синьо |
| St1 | бяло и черно | St4 | черен |
| St1Gps | Бяло и червено | St4Gps | Черно и червено |
| St2 | Жълто | St5 | Зелено |
| St2Gps | Жълто и червено | St6Gps | Зелено и бяло |
| St3 | червен | St6 | Син |
2. Висококачествена въглеродна стомана за строителството
Те са основен метал за производството на машинни части (валове, шпиндели, оси, зъбни колела, шпонки, съединители, фланци, фрикционни дискове, винтове, гайки, ограничители, щанги, хидравлични цилиндри, ексцентрици, верижни зъбни колела и др.), които , когато си взаимодействат в работеща машина, те възприемат и предават товари с различна големина. Тези метали се обработват добре чрез натиск и рязане, леят се и се заваряват, подлагат се на термична, термомеханична и химико-термична обработка.
Различни специални видове обработка осигуряват якостта, еластичността и твърдостта на стоманите, което прави възможно изработването на детайли от тях, които са вискозни в сърцевината и твърди отвън, което драстично повишава тяхната устойчивост на износване и надеждност. Висококачествените въглеродни конструкционни стомани се използват за производство на валцувани продукти, изковки, калибрована стомана, сребърна стомана, дълга стомана, щамповани и блокове.
Таблица 3. Основни свойства на висококачествена въглеродна конструкционна стомана
| Марка | Механични свойства | Физични свойства | Технологични свойства | ||||||||||
| σ t | σ в | δ, % | a n J/cm 2 | NV | γ, g/cm3 | λ, W/(m °С) | α·10 6,1/°С | лечения- производителност рязане | заваряване | интервал температури | пластмаса студ обработка | *горещо- | |
| MPa | |||||||||||||
| 08 | 196 | 324 | 33 | – | 126 | 7,83 | 811 | 11,6 | IN | BB | 800-1300 | BB | * |
| 10 | 206 | 321 | 31 | – | 140 | 7,83 | 811 | 11,6 | IN | BB | 800-1300 | BB | * |
| 15 | 225 | 373 | 27 | – | 145 | 7,82 | 770 | 11,9 | IN | BB | 800-1250 | BB | * |
| 20 | 245 | 412 | 25 | – | 159 | 7,82 | 770 | 11,1 | IN | BB | 800-1280 | IN | * |
| 25 | 274 | 451 | 23 | 88 | 166 | 7,82 | 732 | 11,1 | IN | BB | 800-1280 | IN | * |
| 30 | 294 | 490 | 21 | 78 | 175 | 7,817 | 732 | 12,6 | IN | IN | 800-1250 | IN | * |
| 35 | 314 | 529 | 20 | 69 | 203 | 7,817 | 732 | 11,09 | IN | IN | 800-1250 | IN | * |
| 40 | 321 | 568 | 19 | 59 | 183 | 7,815 | 596 | 12,4 | IN | U | 800-1250 | U | ** |
| 45 | 363 | 598 | 16 | 49 | 193 | 7,814 | 680 | 11,649 | IN | U | 800-1250 | U | ** |
| 50 | 373 | 627 | 14 | 38 | 203 | 7,811 | 680 | 12,0 | U | U | 800-1250 | U | ** |
| 55 | 382 | 647 | 13 | – | 212 | 7,82 | 680 | 11,0 | U | н | 800-1250 | н | ** |
| 60 | 402 | 676 | 12 | – | 224 | 7,80 | 680 | 11,1 | U | н | 800-1240 | н | ** |
| Забележка. N – ниско, U – задоволително, V – високо, BB – много високо. | |||||||||||||
Висококачествените конструкционни стомани имат по-високи механични свойства (GOST 1050-88) от стоманата с обикновено качество, поради по-ниското съдържание на фосфор, сяра и неметални включвания. Според вида на обработката се делят на горещовалцувани, ковани, калибровани и сребърни (със специална повърхностна обработка).
Обозначението на марката стомана се състои от думата "Steel" и двуцифрено число, което показва средното съдържание на въглерод в стотни от процента. Например, стомана 25 съдържа 0,25% въглерод (допустимо количество въглерод - 0,22-0,30%), стомана 60-0,60% (допустимо количество -0,57-0,65%). Степента на дезоксидация не се отразява в класове спокойни стомани, но в класове полуспокойни и кипящи стомани, както и стомани с обикновено качество, се обозначава съответно с буквите "ps" и "kp". Във висококачествени конструкционни стомани от всички класове се допуска съдържанието на сяра да бъде не повече от 0,040%, а на фосфор - не повече от 0,035%.
Основните свойства на висококачествената въглеродна конструкционна стомана са дадени в табл. 3, основно предназначение - в табл. 4. Цветовете за маркиране са дадени в табл. 5.
Таблица 4. Висококачествена въглеродна стомана за конструкционни цели, тяхното основно предназначение
| марка стомана | Главна цел |
| Стомана 08kp, 10 | Части, произведени чрез студено щамповане и студено зареждане, тръби, уплътнения, крепежни елементи, капачки. Циментирани и цианирани части, които не изискват висока якост на сърцевината (втулки, ролки, ограничители, копирни машини, зъбни колела, фрикционни дискове) |
| Стомана 15, 20 | Леко натоварени части (ролки, пръсти, ограничители, копирни машини, оси, зъбни колела). Тънки части, изложени на абразия, лостове, куки, траверси, втулки, болтове, съединители и др. |
| Стомана 30, 35 | Части, изпитващи ниско напрежение (оси, шпиндели, зъбни колела, пръти, траверси, лостове, дискове, валове) |
| Стомана 40, 45 | Части, които изискват повишена якост (колянови валове, биели, зъбни колела, разпределителни валове, маховици, зъбни колела, щифтове, тресчотки, плунжери, шпиндели, фрикционни дискове, оси, съединители, рейки, търкалящи се ролки и др.) |
| Стомана 50, 55 | Зъбни колела, ролки, щанги, бандажи, валове, ексцентрици, леко натоварени пружини и листови ресори и др. Използват се след закаляване с висока темперация и в нормализирано състояние |
| Стомана 60 | Детайли с висока якост и еластичност (търкалящи ролки, ексцентрици, шпиндели, пружинни пръстени, пружини и дискове на съединителя, пружини на амортисьори). Нанесете след втвърдяване или след нормализиране (големи части) |
Таблица 5. Качествени цветове за маркиране на въглеродна стомана
3. Въглеродна инструментална стомана
Инструменталните въглеродни стомани се използват за производство на горещовалцувана, кована и калибрована стомана, сребърна стомана, стомана за сърца, както и блокове, листове, ленти, тел и други продукти. Тези стомани се използват за направата на режещи инструменти за обработка на метали, дърво и пластмаси, измервателни инструменти и матрици за студена деформация.
Термоустойчивостта на инструменталните въглеродни стомани не надвишава 200 ° C; при нагряване над тази температура те губят своята твърдост и следователно своите режещи свойства и устойчивост на износване.
Въглеродните инструментални стомани могат да бъдат разделени на две групи (GOST 1435-99):
- качествени стомани U7, U8, U8G, U9, U10, U11, U12 и U13;
- висококачествени марки U7A, U8A, U8GA, U9A, U10A, U NA, U12A и U13A.
Във висококачествените инструментални въглеродни стомани допустимото съдържание е 0,03% сяра и 0,035% фосфор, във висококачествените стомани - 0,02% сяра и 0,03% фосфор. Стоманите, произведени чрез електрошлаково претопяване, съдържат до 0,015% сяра. В зависимост от съдържанието на хром, никел и мед въглеродните инструментални стомани се разделят на пет групи:
- 1-ви - висококачествени стомани от всички степени, предназначени за производство на продукти от всякакъв вид (с изключение на патентована тел и лента);
- 2-ри - висококачествени стомани от всички класове, предназначени за същите цели като стомани от първа група;
- 3-ти - марки стомана U10A и U12A за производство на сърцевини;
- 4-та – стомана от всякакъв клас за производство на патентована тел и лента;
- 5-ти - класове стомана U7÷U13 за производство на горещо и студено валцувани листове и ленти, включително термично обработени с дебелина до 2,5 mm (с изключение на патентованата лента), както и стомана от тези марки за производство на горещовалцована и кована профилна стомана и студено изтеглена полирана стомана (сребро).
Инструменталната стомана трябва да има висока твърдост (63÷64 HRC 3), значително надвишаваща твърдостта на обработвания материал, устойчивост на износване и устойчивост на топлина (способността да поддържа свойства при високи температури).
Изработеният от такава стомана измервателен уред трябва да бъде издръжлив (a = 590÷640 MPa) и да поддържа определените размери и форма за дълго време. Работните части на щампи и валцоващи ролки за студена деформация (изтегляне, огъване, огъване, пробиване на дупки, набраздяване, валцуване), изработени от тази стомана, трябва да имат висока твърдост и устойчивост на износване с достатъчна якост. Всичко това се постига чрез закаляване и отвръщане, а за измервателните уреди чрез изкуствено стареене. В табл 6 показва свойствата на въглеродната инструментална стомана, таблица. 7 – приблизително предназначение на инструменталната въглеродна стомана.
Таблица 6. Свойства на въглеродна инструментална стомана (GOST 1435 - 74)
| марка стомана | Механични свойства | ||||
| σ t | σ в | δ, % | J/cm3 | ЧРС | |
| U7A | 630 | 21 | – | 63 | |
| U8A | – | 590 | – | – | 63 |
| U10A | – | 590 | 23 | – | 63 |
| UNA | – | – | – | – | 63 |
| U12A | – | 640 | 28 | – | 64 |
| U13A | – | – | – | – | 64 |
Таблица 7. Приблизително предназначение на въглеродната инструментална стомана
| марка стомана | Предназначение |
| U9 | Дървообработващи режещи инструменти (свредла, фрези, ножове) и ножовки за обработка на стомана |
| U10, U11 и U12 | Металорежещи инструменти (фрези, свредла, метчици, матрици, райбери, резци, пили и ходови винтове на прецизни машини) |
| U13 | Ножове за бръснене, хирургически инструменти и пили с остриета |
| U7 и U8 | Настолни чукове, длета, челюсти за менгемета, шаблони, скоби |
| U8, U9 и U10 | Части за микрометрични инструменти, гладки и резбовани калибри, цанги, фрикционни дискове, пружини и др. |
По правило производството на инструмент се предшества от отгряване за гранулиран цементит, което насърчава по-добрата обработваемост и намалява изкривяването на частите по време на втвърдяване.
жици,
Т-образно желязо и ъглова ютия,
различни по форма профили,
както и за многобройни части в машиностроенето: зъбни колела, оси, валове, биели, болтове, чукове, чукове и др.
длета и др.
Желязо-въглеродни сплави - стомана и чугун. Процент на въглерод в стоманата
Определяне на масовата част на въглерода в стоманата и марката стомана по нейната структура
Възможността за определяне на масовата част на въглерода в стоманата по структура се дължи на факта, че структурните компоненти на бавно охлаждане, т.е. Стоманата в равновесие съдържа определени и постоянни масови фракции на въглерод. Когато делът на въглерода в такава стомана се промени в рамките на дадена структурна група (хипоевтектоид, хиперевтектоид), се променя само количественото съотношение на структурните компоненти. От това следва, че определянето на масовата част на въглерода може да се извърши само с помощта на равновесната структура.
Тъй като плътностите на структурните компоненти на стоманите са близки, съотношението на техните масови фракции може да се замени със съотношението на площите, които заемат.
В хипоевтектоидните стомани масовата част на въглерода се определя от
където Fn е площта на зрителното поле на микроскопа, заета от перлит,%; 0,8 – % С в перлит.
След като се изчисли масовата част на въглерода на дадена хипоевтектоидна стомана, използвайки формула (3.1), е възможно да се определи степента на тази стомана, като се използват таблиците.
Влиянието на примесите върху свойствата на стоманите
Във въглеродната стомана, в допълнение към основните компоненти (желязо и въглерод), има редица примеси Mn, Si, S, P и др. Наличието на различни примеси се обяснява със съответните причини. Mn и Si в десети от процента се прехвърлят в стоманата по време на нейното дезоксидиране; S и P в стотни от процента остават в стоманата поради трудността на пълното им отстраняване; Cr и Ni се прехвърлят в стомана от шихта, съдържаща скрап от легирани метали, и се допускат в количества не повече от 0,3% от всеки. По този начин стоманата всъщност е многокомпонентна сплав. Допустимите количества примеси в стоманите се регулират от съответните стандарти. Примесите оказват влияние върху механичните и технологичните свойства на стоманата. Така например Mn и Si повишават твърдостта и якостта, P дава студена крехкост на стоманата - крехкост при нормални и ниски температури, а S - гореща крехкост (червена крехкост) - крехкост при температури на обработка с горещо налягане. Тъй като в стоманите се допускат малки количества примеси, техният ефект върху свойствата е незначителен. Основният елемент, който определя механичните и технологичните свойства на стоманата, е въглеродът.
Всеки клас въглеродна стомана е предмет на определени граници на съдържанието на въглерод, регулирани от стандарти.
Маркировка на въглеродни стомани
Според предназначението и качеството въглеродните стомани се класифицират, както следва:
1. Конструкционната въглеродна стомана с обикновено качество съдържа вредни примеси: сяра до 0,05% и фосфор до 0,04% (GOST 380-94). Тези стомани се маркират St0, St1kp, St1ps, St1sp и т.н. до St6 (Таблица 3.1). Ако след маркировката има букви "kp", това означава, че стоманата е кипяща, напълно недеоксидирана (деоксидирана само с фероманган). Ако "sp" - стоманата е спокойна, получена чрез пълно дезоксидиране (дезоксидирано с фероманган, феросилиций и алуминий). Ако "ps" - полу-тиха стомана от междинен тип.
Въглеродните стомани с обикновено качество се използват широко в
строителство. Частите за машиностроене се произвеждат от различни степени. В корабостроенето се използват като корпуси, за ниско критични конструкции, машинни части, механизми и устройства на кораби и топилни съоръжения от всякакъв тип.
2. Конструкционна висококачествена въглеродна стомана (GOST 1050-88).
Стоманите от тази група са обект на по-високи изисквания за състав: по-ниско съдържание на сяра (по-малко от 0,04%) и фосфор (по-малко от 0,035%). Те са маркирани с двуцифрени числа, показващи средната масова част на въглерода в стоманата в стотни от процента (Таблица 3.2).
Например, стомана 30 е висококачествена въглеродна конструкционна стомана със среден въглероден масов дял от 0,3%.
Висококачествените структурни въглеродни стомани се използват широко във всички отрасли на машиностроенето и в частност в корабостроенето.
Стоманите с ниско съдържание на въглерод (08, 10, 15, 20, 25) имат висока пластичност, но ниска якост. Стомани 08, 10 се използват за производство на части чрез студено щамповане и заглавие (тръби, капачки). Стомани 15, 20, 25 се използват за закалени и цианирани части (втулки, ролки, щифтове), които са подложени на износване и не изпитват големи натоварвания. Висококачествените стомани с ниско съдържание на въглерод също се използват за критични заварени конструкции.
Средно въглеродни стомани (30, 35, 40, 45, 50), които имат добър набор от механични свойства след топлинна обработка, се използват за производството на части с висока якост (разпределителни валове, шпиндели, пръти, плунжери, оси, зъбни колела ).
Високовъглеродните стомани (55, 60) имат по-висока якост, устойчивост на износване и еластични свойства; използва се за части, работещи в условия на триене при наличие на високи статични и вибрационни натоварвания. От тези стомани се изработват валцоващи ролки, шпиндели, съединителни дискове, подложки и др.
3. Висококачествена и висококачествена въглеродна инструментална стомана (GOST 1435-90).
Тези стомани са маркирани с буквата Y и числото след нея, което показва средната масова част на въглерода в десети от процента (Таблица 3.3). Например U10 стомана е висококачествена въглеродна инструментална стомана със среден въглероден масов дял от 1%. Ако в края на марката има буква "А", това означава, че стоманата е висококачествена, т.е. съдържа по-малко вредни примеси (сяра по-малко от 0,018% и фосфор по-малко от 0,025%). За режещи инструменти (фрези, зенкери, свредла, ножовки, пили и др.) обикновено се използват заевтектоидни стомани (U10, U11, U12, U13). Дървообработващи инструменти, длета, отвертки, брадви и други подобни са направени от стомани U7 и U8.
Таблица 3.1. Химичен състав на въглеродни конструкционни стомани
обикновено качество по ГОСТ 380-94
| марка стомана | Масова част от елементите, % |
||
Таблица 3.3. Химичен състав на въглеродни инструменти
качествени и висококачествени стомани по ГОСТ 1435-90.
| Класове стомана | Масова част от елементите, % |
||||
studfiles.net
Желязо-въглеродни сплави - стомана и чугун
Желязо-въглеродните сплави - стомана и чугун - са най-широко използвани в съвременното машиностроене.
Стоманата е сплав от желязо и въглерод; Съдържанието на въглерод в стоманата не надвишава 2%.
Стоманите включват:
технически хардуер,
структурни и
инструментална стомана.
Чугунът е сплав от желязо и въглерод, в която съдържанието на въглерод надвишава 2%. Средното съдържание на въглерод в чугуна е 2,5-3,5%.
В допълнение към желязото и въглерода, стоманите и чугунът съдържат примеси:
силиций и манган в десети от процента (0,15-0,60%)
сяра и фосфор в стотни от процента (0,05-0,03%) от всеки елемент.
Стомана
Свойствата на стоманата зависят от съдържанието на въглерод. Колкото повече въглерод, толкова по-здрава и твърда е стоманата.
Излято желязо
Машиностроителният чугун се използва за производство на отливки на всички видове машинни детайли.
Въз основа на техния състав и структура чугуните се разделят на:
Ковък чугун
Ковък чугун се получава чрез специална обработка на бял чугун. В белия чугун целият въглерод е в състояние на химична връзка с желязото (Fe3C - цементит), което придава на този чугун по-голяма твърдост и крехкост и лоша обработваемост.
Бял чугун
В машиностроенето белият чугун се използва за направата на отливки, които се отгряват в така наречения ковък чугун.
По време на отгряване цементитът се разлага на желязо и свободен въглерод и отливките придобиват ниска твърдост и добра обработваемост.
Сив чугун
Най-широко използван в техниката е сивият чугун, в който по-голямата част от въглерода е в свободно състояние, под формата на графит. Това се улеснява от високото съдържание на силиций.
Този чугун има добри леярски качества и се използва за производството на чугунени отливки. Частите, изработени от този чугун, се получават чрез отливане в глинени или метални форми (рамки, зъбни колела, цилиндри, блокове и др.).
Поради наличието на свободен въглерод (графит), сивият чугун има ниска твърдост и се реже лесно.
www.conatem.ru
2.2. Стомана | Учен по материали
За производството на различни профилни отливки се използват конструкционни, инструментални и стомани със специални физични и химични свойства (легирани) като структурен изходен материал с повишени механични свойства.
Отливките от въглеродни конструкционни стомани, които имат високи якостни свойства, се произвеждат основно от следните марки: стомана 15 L; 20 L; 30 L; 40 L; 50 L; 55 л.
Конструкционни въглеродни стомани
Конструкционните въглеродни стомани се използват в леярните за производство на отливки, които носят главно механични натоварвания (статични, динамични, вибрации и др.).
Стоманите, широко използвани в леярското производство, имат следния химичен състав: 0,15-0,45% C, 0,5-1% Mn, 0,2-0,5% Si. Съдържанието на сяра и фосфор трябва да бъде минимално. В сравнение с чугуна, стоманата има по-високи механични свойства и има по-висока стойност на свиване (около 2,5%). Има по-лоша течливост и склонност към образуване на вътрешни напрежения и пукнатини. Повечето отливки от въглеродна стомана се подлагат на термична обработка, която се извършва за подобряване на тяхната микроструктура, механични и експлоатационни свойства.
Конструкционните въглеродни стомани се разделят на стомани с обикновено качество, висококачествени стомани и висококачествени стомани. Стоманите с обикновено качество съдържат повишено количество сяра (до 0,05-0,06%) и фосфор (до 0,04-0,07%). Във висококачествените стомани максималното съдържание на вредни примеси е не повече от 0,04%. В допълнение, висококачествените стомани имат по-тесни граници на съдържание на въглерод (0,07-0,08%) в рамките на един клас. В стоманите с обикновено качество варира от 0,09 до 0,11%. Висококачествената стомана е по-малко замърсена с неметални включвания и има по-ниско съдържание на разтворими газове. Следователно, с приблизително същото съдържание на въглерод, висококачествените стомани имат по-висока пластичност и якост.
По химичен състав стоманите се разделят на въглеродни (ниско- и средно-въглеродни) и легирани, а по структура - на феритно-перлитни и перлитни класове.
Отливки от нисковъглеродни стомани марки стомана 15 L...25 L се използват в електромеханичната и машиностроителната промишленост. Те се подлагат на карбуризация и втвърдяване. Производството на профилни отливки от нисковъглеродни стомани е свързано с редица трудности: тяхната висока температура на топене, намалена течливост и образуване на горещи пукнатини в отливката.
Отливките от средно въглеродна стомана от стомана 30 L...45 L се използват главно в машиностроенето за производство на фасонни части със сложни форми. Такива отливки се подлагат на термична обработка, отгряване, нормализиране и закаляване, последвано от темпериране. Средно въглеродните стомани имат добра течливост, по-малка склонност към образуване на горещи пукнатини и имат високи механични свойства.
Трябва да се отбележи, че поради високата температура на топене и температурата на леене, ниската течливост и трудността при изливане на форми, обикновените качествени стомани се използват изключително рядко като леярска сплав за производство на фасонни отливки. Следователно, основният материал при производството на профилни стоманени отливки е ниско- и средновъглеродна стомана, в зависимост от изискваните механични свойства на отливките.
Класовете за леене на висококачествени въглеродни стомани са дадени в таблица 2.4.
Таблица 2.4. Класове висококачествени въглеродни конструкционни стомани, използвани за производството на ляти заготовки
| марка стомана | Съдържание на основни елементи, % | |
| въглерод | манган | |
| 15 КП Л | 0,12-0,19 | 0,25-0,50 |
| 15 конски сили L | 0,12-0,19 | 0,35-0,65 |
| 20 КП Л | 0,17-0,24 | 0,25-0,50 |
| 20 конски сили L | 0,17-0,24 | 0,35-0,65 |
| 25 л | 0,22-0,30 | 0,50-0,80 |
| 30 л | 0,27-0,35 | 0,50-0,80 |
| 35 л | 0,32-0,40 | 0,50-0,80 |
| 40 л | 0,37-0,45 | 0,50-0,80 |
| 45 л | 0,42-0,50 | 0,50-0,80 |
| 50 л | 0,52-0,60 | 0,50-0,80 |
| 55 конски сили L | 0,55-0,63 | Не повече от 0,2 |
| 60 л | 0,57-0,65 | 0,50-0,80 |
Бележки:
- Тези марки съдържат не повече от силиций (Si) - 0,17-0,37%; хром (Cr) – 0,25%; сяра (S) и фосфор (P) не повече от 0,04% (всеки).
- При обозначаването на марките въглеродни качествени стомани числата показват средното съдържание на въглерод в стоманата в стотни от процента. Буквата "L" означава, че стоманата е отлята, буквите "KP", "PS" - степента на дезоксидация на стоманата; KP – кипене; PS – полутиха; маркировка без индекс е спокойна.
Средно въглеродните стомани се използват в машиностроенето, за предпочитане за производство на фасонни отливки с непрекъсната форма. Стоманените отливки се подлагат на термична обработка: отгряване, нормализиране и закаляване, последвано от темпериране.
По правило отливките, изработени от лята стомана, имат висока якост на опън (400-600 MPa), относително удължение (10-24%), якост на удар и достатъчна устойчивост на износване при ударни натоварвания. Основният елемент, който определя механичните свойства на въглеродните стомани, е въглеродът.
Инструменталните въглеродни стомани се използват за производството на лети инструменти (рязане, измерване, щамповане и др.). Класовете на инструменталните въглеродни стомани са дадени в таблица 2.5.
Таблица 2.5. Въглеродни инструментални стомани
При обозначението на марките въглеродни инструментални стомани числата показват средния процент на въглерод в десети от процента. Буквите зад цифрите показват: G – повишено съдържание на манган в стоманата; А - стоманата принадлежи към групата на висококачествените стомани, които съдържат най-малко количество вредни примеси (фосфор и сяра, съответно, не повече от 0,018% и 0,025% всеки).
Легирани стомани
Механичните свойства на легираните стомани се определят от количеството легиращи елементи. Легирането значително повишава механичните и експлоатационните свойства (топлоустойчивост, устойчивост на корозия, устойчивост на износване и др.). Например, манганът повишава устойчивостта на износване, хромът повишава устойчивостта на топлина. Никел – устойчивост на корозия и др.
Легираните стомани се използват в енергетиката, химическата и нефтената промишленост, металургията и други области. От тях чрез леене се изработват турбинни лопатки, хидравлични пресови клапани, зъби на багерна кофа и други отливки.
Легиращите елементи са обозначени с руски букви:
Класовете легирана стомана се обозначават с букви и цифри. Буквите показват наличието на определен легиращ елемент в стоманата, цифрите зад буквите показват съдържанието на легиращи елементи като процент. Ако съдържанието на елементи не надвишава 1,5%, тогава номерът на легиращия елемент не се посочва. Съдържанието на въглерод в стоманите е посочено в началото на марката легирана стомана. За структурни стомани първите числа показват средното съдържание на въглерод в стотни от процента, за инструментални (високовъглеродни) стомани - в десети от процента. Буквата "L" в края на марката показва, че тази стомана е отлята. Пример за запис и дешифриране на една от марките легирана топлоустойчива стомана: 18N12MZT L, където L е лята стомана, 0,18% въглерод, 12% никел, 3% молибден, до 1,5% титан.
Отливките от високолегирани стомани имат най-високи физико-механични свойства.
Високолегираните стомани със специални свойства се разделят на следните групи:
1) устойчиви на корозия (неръждаеми), устойчиви на атмосферна корозия: 25Х18 L; 20X13 L; 10Х17 Н3С Л и др.;
2) киселинноустойчиви, устойчиви на агресивни среди (киселини): 15Х18 Н9Т Л; 5Х18Н11В Л и др.;
3) устойчив на котлен камък (топлоустойчив), устойчив на котлен камък (окисляване при високи температури): 15Х9ЧС2 L; 25Х23Н7С Л и др.;
4) топлоустойчиви, поддържащи достатъчно висока якост при високи температури: 15Х22 Н15 L; 30×24N12S L; 15Х25Н19С2 L и др.;
5) износоустойчив с висока износоустойчивост при абразивни и ударни въздействия при различни условия: 110G13L; 15Х34 L и др.
Легираните стомани имат лоши свойства за леене и драстично увеличават разходите за производство на лята част. Поради това се препоръчват за използване в изключителни случаи, когато използването на структурни висококачествени въглеродни стомани е невъзможно.
xn--80aagiccszezsw.xn--p1ai
Максимално съдържание - въглерод - Голяма енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 4
Максимално съдържание - въглерод
страница 4
Името на марките легирана стомана се състои от обозначението на елементите и цифрите след тях. Числата след буквите показват средното съдържание на легиращия елемент като процент, с изключение на елементите, присъстващи в стоманата в малки количества. Числата преди първата буква показват средното или максималното съдържание на въглерод в стоманата в стотни от процента.
Един от най-ефективните и широко използвани методи за защита срещу MCC е легирането на стомана със силни карбидообразуващи елементи като титан и ниобий. Тези елементи свързват въглерода в силни карбиди, като по този начин предотвратяват образуването на хромни карбиди и осигуряват достатъчна концентрация на хром в твърдия разтвор. Съдържанието на титан се приема равно на Ti 5 (C-002)%, ниобий Nb10 (C-002)%, където 0,02% е максималното съдържание на въглерод, при което се поддържа устойчивостта на стоманата към MCC. Предимството на ниобия пред титана е по-високата устойчивост на неговите карбиди на разтваряне с повишаване на температурата на охлаждане и на изгаряне по време на заваряване, но ниобият прави стоманите податливи на горещи пукнатини по време на заваряване.
В марките неръждаеми високолегирани стомани съгласно GOST 5632 - 72 химичните елементи се обозначават със следните букви: A - азот, B - волфрам, D - мед, M - молибден, P - бор, T - титан, Yu - алуминий, X - хром, B - ниобий, G - манган, E - селен, N - никел, C - силиций, F - ванадий, K - кобалт, C - цирконий. Цифрите, които се появяват в името на марката след буквите, показват, както в името на конструкционните класове стомана, процентното съдържание на легиращия елемент в цели единици. Съдържанието на даден елемент, присъстващ в стоманата в малки количества, не се обозначава с числа. Числото преди буквеното обозначение показва средното или, при липса на долна граница, максималното съдържание на въглерод в стоманата в стотни от процента.
След това 1,50 ml от 0,02 jV Ba (OH) 2 разтвор се въвеждат в абсорберите на Rehberg (с поток от пречистен кислород), през тях се пропуска въздух за още 15 минути и баритният разтвор се титрува с 0,01 N разтвор на солна киселина под въздушна струя. Липсата на разлика между разхода на тази киселина при дадено титруване и отделно установеното съотношение между барит и солна киселина показва чистотата на инсталацията; в противен случай трябва да продължите да почиствате устройството. След завършване на такова почистване при поток от кислород със скорост 5 ml/min се добавят 200 - 250 ml 0,02 N към сухи абсорбери на Rehberg. Оптималният обем вода за анализ се определя от общото съдържание на въглерод в него: въз основа на съотношението по-долу между 1 ml 0,01 N разтвор на НС1 и въглерод, крайните граници на общото съдържание на въглерод във водната проба варират от 10 до 200 μg C. Ако анализът е извършен правилно, дори при максимално съдържание на въглерод титърът на барита в третия абсорбер се променя малко.
С помощта на фиг. 25.6 нека видим какво се случва, когато стопилките с различни състави се охладят под евтектичната температура от 1130 С. Сплавта, чийто състав се определя от точка 1 на диаграмата, при охлаждане се втвърдява в евтектичната точка Е, образувайки смес от цементит Fe3C и аустенит; последният е твърд разтвор на въглерод в желязо. Описаната смес се нарича ледебурит. Стопилката, чийто състав съответства на точка 2, образува аустенитни кристали при втвърдяване, а останалата стопилка се обогатява с въглерод до достигане на евтектична точка. След това се получава твърда фаза, съдържаща аустенит и ледебурит. Така стопилките от състав 1 и 2 в крайна сметка произвеждат смеси от едни и същи твърди вещества, аустенит и цементит, но в различни пропорции. Тази стойност характеризира максималното съдържание на въглерод в неговия твърд разтвор с желязо и също така определя горната граница на съдържанието на въглерод в конвенционалните въглеродни сплави. Когато има повече въглерод, железните сплави се наричат чугун. При охлаждане на стопилка със състав 3 първо се образуват аустенитни кристали, които са по-бедни на въглерод от стопилката; стопилката, напротив, е обогатена с въглерод. Когато се охлади до температура, съответстваща на точка от кривата на солидус, която съответства на състава на първоначалната стопилка, тя кристализира, за да образува аустенит.
През последните години е извършена достатъчна работа за изследване на фазовите диаграми и процесите на изпаряване на силно огнеупорни псевдометални карбиди на елементи от групи IV и V, въз основа на които е възможно да си представим общото поведение на тези материали . Тези съединения (както и подобни нитриди, троични и кватернерни карбидонитриди, оксикарбиди и оксикарбонитриди) имат много висока енергия на свързване. Въз основа на електропроводимостта и магнитните свойства на тези съединения е установено, че връзките в тях са метални по природа в цялата кристална решетка. Съставите на получените фази не се определят от валентности, какъвто е случаят с йонните съединения на преходните метали или в случая на съединения като адамантина, в които преобладават С-връзките. Карбидите при високи температури обикновено съдържат три нестехиометрични фази. Металът (а-фаза) при високи температури добавя 5 - 10 at. Следващата фаза има идеална шестоъгълна решетка с химическа формула MaC и отклоненията от стехиометричния състав при температури доста под евтектиката са очевидно много малки. С приближаването на евтектичната температура минималната концентрация на въглерод във фазата M2C бързо намалява, а максималната концентрация на въглерод се увеличава само леко. Във всеки случай при много високи температури фазата M2C е нестабилна и се променя чрез перитектична реакция с образуване на стопилка и у-фаза от типа на NaCl с големи отклонения от стехиометричния състав. Фазата има широка гама от състави. Изглежда обаче, че във всички изследвани системи максималното въглеродно съдържание на карбид в равновесие с графит остава по-малко от стехиометрично. Резултатите, получени от различни изследователи, понякога са противоречиви и тълкуването на резултатите се усложнява от лекотата на въвеждане на кислород и азот в тези фази, както и от трудността при определяне на малки примеси.
Страници: 1 2 3 4
Въглеродната стомана - сплав от желязо и въглерод - заема около 80% от общия обем на металните изделия. Материалът има задоволителни механични свойства и относително ниски производствени разходи. Плътност на стоманата (от 7,7 до 7,9) * 103 kg/m3.
Сплавта може лесно да се обработва чрез натиск и рязане. Трябва да се отбележи, че материалът превъзхожда легираната сплав в тези свойства. В същото време въглеродната стомана е по-малко технологично напреднала поради високата критична скорост на втвърдяване, сплавта се охлажда във вода. Това от своя страна води до значително изкривяване и деформация на продуктите. За да има същата здравина като легираната сплав, тя трябва да бъде темперирана при по-ниска температура. В тази връзка се запазват повече, което намалява структурната здравина на материала.
Въглеродната стомана се предлага в два вида: висококачествена и обикновена.
Вторият тип е представен от валцувани продукти: канали, тръби, ъгли, листове, греди, пръти и др. Във въглеродна стомана с обикновено качество съдържанието на неметални включвания и вредни примеси е приемливо. Допуска се и известна степен на насищане на материала с газ.
В съответствие с комплекса от свойства и предназначение въглеродните сплави се разделят на групи А, В и С.
Първата група (А) се използва при производството на части без използването на гореща обработка. Така материалът запазва своите механични свойства.
Стоманите от група Б се използват при производството на части с гореща обработка (например валцуване, коване, заваряване). В този случай механичните свойства и първоначалната структура се променят. Информацията за химическия състав е важна за тези части. В зависимост от информацията ще се определи режимът на гореща обработка.
Стомани от група В се използват за производство на заварени конструкции и критични части.
Трябва да се отбележи, че методът на обработка на металния материал влияе върху топлопроводимостта на стоманата. По този начин всяко въздействие върху продукта чрез натиск увеличава способността за провеждане на топлина към по-слабо нагрятата му част от по-нагрятата зона.
Въглеродните стомани от горните три групи с обикновено качество са предназначени за производство на различни метални конструкции, леко натоварени устройства и машинни части. Този тип материал е приложим в случаите, когато работата на продуктите е осигурена поради твърдост. Въглеродните стомани с обикновено качество се използват широко в строителната индустрия при изграждането на стоманобетонни конструкции. Някои сплави от групи B и B са добре обработени при студено и заварени. Поради това тези стомани се използват широко в производството на рамки, заварени ферми, строителни метални конструкции, както и крепежни елементи, някои от които впоследствие се циментират.
Стоманите също се разделят на високо-, средно- и нисковъглеродни стомани.
Последните се характеризират с висока пластичност и ниска студена якост. Обикновено те са направени под формата на тънък лист. Въглеродът и силицийът се съдържат в малки количества, в резултат на което тези сплави са меки.
Средните въглеродни стомани (номера 4 и 3) се отличават с голяма здравина. Тези сплави се използват в производството на зъбни колела, валове, ролки и други части на селскостопанска и товарна техника, както и железопътни колела, релси и други продукти.
Високовъглеродни стомани (номера 6 и 5) и с високо съдържание на манган се използват в повечето случаи при производството на високоякостна тел, пружини, пружини и други части, които изискват висока еластичност и устойчивост на износване.
), и легирани - от желязо, въглерод и други легиращи добавки. Механичните свойства на стоманите зависят от съдържанието на въглерод (фиг. 1). На практика не се използва чисто желязо, а се използват сплави от желязо и въглерод: стомана (съдържанието на въглерод в сплавта е до 2%) и чугун (съдържанието на въглерод е 2-6%).
С ниско съдържание на въглерод (от 0,05 до 0,3%), стоманата е добре валцована в листове, огъната, щампована и студено изтеглена, лесно се обработва с нож, заварява се добре и се нарязва с кислород, но практически не се закалява, има относително ниска твърдост и устойчивост на износване. Това строителни стомани, от които чрез валцуване се произвеждат тръби, листове, канали, I-образни греди, ъглова стомана и други валцувани продукти, използвани за производството на строителни конструкции.
Малко количество въглерод в стоманата (до 0,0001%) може да бъде поставено в свободните пространства на кристалната решетка, но по-голямата част от въглерода е в състояние, химически свързано с желязото - под формата на цементит Fe 3 C.
Въглеродната стомана е смес от железни зърна и железни карбиди. Първите се наричат в металургията - ферит, а вторите - цементит.
Ориз. 1. Влиянието на съдържанието на въглерод върху механичните характеристики на стоманите: HB твърдост, якост, якост на удар ан, и относително удължение.
Наричат се стомани, съдържащи 0,7-1,3% въглерод инструментална, от тях се изработват режещи инструменти (свредла, метчици, матрици, фрези и др.). Стоманите със съдържание на въглерод 0,3-1,3% са добре закалени, стават по-твърди и по-устойчиви на износване. Колкото повече въглерод има в тези стомани, толкова по-твърди и по-здрави стават, толкова по-малко жилави и пластични и толкова по-зле се обработват и заваряват.
Стоманата се нарича въглеродна (нелегирана), ако не съдържа други легиращи елементи освен въглерод. Естествено, той съдържа примеси от други елементи (сяра, фосфор, манган, силиций и др.), които са влезли в него от изходните материали по време на производството на стомана, т.е. от желязна руда, скрап, чугун.
Високовъглеродните стомани са по-здрави и твърди от нисковъглеродните, но са по-малко пластични и по-крехки. Следователно въглеродното съдържание, определящо свойствата на стоманите, ги разделя на целеви групи: СТРОИТЕЛНИ - ниска пластичност и ударна якост; ИНСТРУМЕНТАЛ - по-висока твърдост; Стоманите за машиностроене, в сравнение с строителните стомани, имат по-ниски стойности на ударна якост и пластичност, но повишена якост и твърдост.
Фиг.2. Класификация на въглеродните стомани по качество.
Стоманите се класифицират по следните критерии: химичен състав (въглерод и сплав); по предназначение (строителни, инструментални); по производствен метод (открито огнище, Bessemer); по качество (обикновени, висококачествени, висококачествени).
Стоманите с обикновено качество (фиг. 2) се делят на три групи: A, B и C. Група А е стоманата St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6 (Приложение 1). Механичните свойства на тези стомани са стандартизирани (s b, s t, d). Числото в марката стомана означава нейното условно число и варира от 0 до 6, колкото по-голямо е това число, толкова по-голяма е стойността на s in и s t. Индексите B и C са посочени в марките стомана от групи B и C и индекс А за стомани от група А не е посочено.
Има разновидности на стомани от група А по деоксидация (kp, sp, ps) и по съдържание на манган (G): St0, St1kp, St1ps, St1sp, St2ps, St2sp, St3kp, St3ps, St3sp, St3Gps, St3Gsp,
За стомани от група В химичният състав е стандартизиран за въглерод (от 0,23 до 0,49%), силиций (0,05-0,35%) и манган (0,25-1,2%): BSt0, BSt1, BSt6 ( допълнение 2).
Същите видове стомани се повтарят като в група А по отношение на дезоксидация и съдържание на манган: BSt0, BSt1kp, BSt1ps, BSt6.
Група B - химичният състав и механичните свойства са стандартизирани: VSt1, VSt2, VSt3, VSt4, VSt5 (индекс B - група стомана B; за разлика от стоманите от групи A и B, в група B няма стомани St0, St6).
Според степента на дезоксидация стоманите се делят на:
Кипящите стомани (високо съдържание на кислород в железни оксиди и по-малко от 0,005% Si) имат по-нисък праг на студена крехкост, поради което тези стомани (St1kp, St2kp, St3kp, St4kp) не могат да се използват за строителни конструкции, работещи при ниски температури;
Меки стомани (St1sp, St2sp), които са по-надеждни при ниски температури;
Полуспокойни стомани (St1ps, St2ps,).
Примери за декодиране на обозначения на стомана: стомана St2kp3 - обикновена качествена стомана от група А, клас St2, кипене, категория 3; стомана VSt4kp4 - стомана с обикновено качество, група B, клас St 4, кипене, категория 4.
Висококачествените въглеродни стомани могат да бъдат с нормално съдържание на манган (05kp, 08kp, 25, 85) или с повишено съдържание на манган (15G, 20G, 85G).
Числото в печата показва съдържанието на въглерод в стотни от процента, а индексът G показва наличието на манган (1%). Висококачествените стомани съдържат по-малко вредни примеси (S< 0,02 %, Р < 0,03 %) и обозначаются индексом А в конце марки стали. Например: У8А - высококачественная высокоуглеродистая, инструментальная, сталь, содержащая 0,8 % углерода.
Приложение на въглеродните стомани в строителството и машиностроенето:
1. Стомани с обикновено качество се използват в конструкции, които не са подложени на динамични натоварвания и ниски температури.
2. Стомани 08kp, 05kp - за листово щамповане в автомобилостроенето и други отрасли.
3. Стомани Ст0, Ст1, Ст2, Ст08, Ст25 - за производство на валцувани листове, канали и др.
4. Стомани 10, 15, 25 - за заварени и нитовани конструкции (без последваща термична обработка).
5. Стомани St3kp, St5, MSt3kp и др. За производство на стоманобетонни изделия (Приложение 3).
6. Листови конструкции, резервоари, тръбопроводи са изработени от стомани MSt1kp, MSt2kp, MSt3ps.
7. Стомани 30, 35, 40 - за части (валове, оси, зъбни колела), работещи при големи натоварвания (подлежат на нормализиране и закаляване).
8. Стомана 45, 50 - за колянови валове.
9. Стомани 55, 60, 65 и 70 - пружини, пружини, зъбни колела (закаляване и отвръщане).
Поради своите якостни характеристики и достъпна цена, въглеродната стомана е много разпространена сплав. Основните му елементи са желязо и карбон с минимум капки. Въглеродната стомана се използва за производството на различни инженерни продукти, части за тръбопроводи и котли и инструменти. Сплавите също намират широко приложение в строителството.
Основни характеристики
В зависимост от основното им предназначение въглеродните стомани се делят на инструментални и конструкционни, в състава им практически няма легиращи елементи. Те се различават от обикновените стоманени сплави и по това, че съдържат значително по-малко основни примеси: манган, магнезий, силиций. Съдържанието на основния елемент - въглерод - варира в доста широки граници. Високовъглеродната стомана съдържа 0,6−2% C, средно въглеродната стомана - 0,3−0,6%, нисковъглеродната стомана - до 0,25%.
Основният елемент определя свойствата и структурата. Във вътрешната структура на сплави с по-малко от 0,8% С (хипоевтектоидна стомана) има предимно перлит и ферит, а с увеличаване на концентрацията на основния елемент се образува вторичен цементит.
Представените стомани с преобладаваща феритна структура са силно пластични и имат ниска якост. Ако структурата е доминирана от цементит, металът се характеризира с висока якост, но и голяма чупливост. Когато съдържанието на C се увеличи до 0,8-1%, якостта и твърдостта се увеличават, но вискозитетът и пластичността значително се влошават.
Количественото съдържание на въглерод влияе върху технологичните характеристики, по-специално заваряемостта, лекотата на рязане и натиск.
- Нисковъглеродните стомани се използват за производство на части и конструкции, които не са предназначени за значителни натоварвания.
- Характеристиките на средновъглеродните стомани ги правят основен конструктивен материал, използван при производството на конструкции и части за транспорта и общото машиностроене.
- Високовъглеродните сплави са оптимални за производството на части, които трябва да имат повишена устойчивост на износване при производството на измервателни и ударни инструменти.
Металът, подобно на други стоманени сплави, съдържа примеси:
- силиций;
- фосфор;
- манган;
- азот;
- сяра;
- водород;
- кислород.
Силицият и манганът са полезни примеси, които се въвеждат в състава на етапа на топене за дезоксидация. Фосфорът и сярата са вредни примеси, влошаване на качествените характеристики на сплавта.
Смята се, че легиращите и въглеродните видове са несъвместими, но за да се подобрят техните технологични и физико-механични характеристики, микролегирането може да се извърши чрез добавяне на различни добавки:
- бор;
- титан;
- цирконий;
- редкоземни елементи.
С тяхна помощ няма да е възможно да се превърне металът в неръждаема стомана, но значително ще подобри свойствата.
Класификация по степен на дезоксидация
Разделянето на типове се влияе по-специално от степента на дезоксидация. В зависимост от този параметър нашите сплави се делят на полуспокойни, спокойни и кипящи.
Тихите стомани имат по-равномерна вътрешна структура, чиято дезоксидация се постига чрез добавяне към стопилката алуминий, феросилиций и метал фероманган. Поради факта, че сплавите от нашата категория са напълно деоксидирани в пещта, те не съдържат железен оксид. Остатъчният алуминий, който инхибира растежа на зърната, осигурява фина зърнеста структура. Това и почти пълното отсъствие на разтворени газове позволява да се получи висококачествен метал за производството на най-критичните части и конструкции. Наред с предимствата, тихите сплави имат голям недостатък - доста скъпо топене.
Има по-евтини, макар и по-нискокачествени въглеродни сплави, чието топене използва минимум специални добавки. В структурата на такъв метал се дължи на факта, че процесът на дезоксидация във фурната не е завършен, има разтворени газове, които влияят негативно на характеристиките. Азотът например има лош ефект върху заваряемостта и провокира образуването на пукнатини в зоната на заваръчния шев. Развитата сегрегация в структурата на сплавите води до факта, че валцуваните метални продукти, изработени от тях, се характеризират с разнородност в структурата и механичните характеристики.
Полуспокойните стомани имат междинно положение по свойства и степен на дезоксидация. Преди изливане във форми в състава им се въвежда малко количество дезоксиданти, благодарение на което втвърдяването на метала става практически без кипене, но отделянето на газове в него продължава. Резултатът е отливка, чиято структура съдържа по-малко газови мехурчета от кипящите стомани. Тези вътрешни пори са заварени почти напълно по време на последващото валцуване на метала.
Повечето полумеки въглеродни стомани се използват като структурни материали.
Производство и деление по качество
Въглеродните стомани се произвеждат по различни технологии. Има:
- висококачествени въглеродни стомани;
- висококачествени стоманени сплави;
- сплави от въглеродна стомана с обикновено качество.
В мартенови пещи се получават сплави с обикновено качество и от тях се образуват големи слитъци. Оборудването за топене, използвано за производството на такива стомани, включва по-специално кислородни конвертори. В сравнение с висококачествените стоманени сплави, металът може да съдържа много вредни примеси, което се отразява на характеристиките и цената на производството.
Образувани и замразените блокове се валцуват горещоили студено. С горещо валцуване се получават дълги и фасонни изделия, тънки и дебели ламарини и широки метални ленти. Студеното валцуване произвежда тънък метален лист.
За производството на висококачествена и висококачествена стомана се използват пещи и конвертори с отворен огнище, както и пещи за топене, работещи с електричество.
GOST налага строги изисквания към състава, а именно наличието на вредни и неметални примеси в структурата. Висококачествените стомани трябва да имат не повече от 0,04% сяра и не повече от 0,035% фосфор. Висококачествените и висококачествени стоманени сплави, поради строгите изисквания за метода и характеристиките на топене, имат повишена структурна чистота.
Приложение и етикетиране
Инструментални сплави, съдържащи 0,65-1,32% С, се използват за производството на различни инструменти. За да се подобрят механичните свойства на инструментите, материалът за производство се закалява.
Конструкционните сплави се използват за изработване на части за различни съоръжения, конструктивни елементи за строителни и инженерни цели, крепежни елементи и др. Изработена от конструкционна стомана въглеродна тел, която се използва в ежедневието, в производството на крепежни елементи, в строителството, за производство на пружини. След карбуризация, структурните сплави се използват успешно при производството на части, които са подложени на силно повърхностно износване по време на работа и изпитват високи динамични натоварвания.
Маркировката показва химичния състав на сплавта и нейната категория. В обозначението на въглеродна стомана с обикновено качество има буквите "st". GOST предвижда седем конвенционални номера на марката (0-6), също посочени в обозначението. Степента на дезоксидация се обозначава с буквите "kp", "ps", "sp", поставени в края на маркировката. Класовете висококачествени и висококачествени стомани се обозначават с числа, които показват съдържанието на С в сплавта в стотни от процента.
Фактът, че сплавта е инструментална, може да се разбере от буквата "U" в началото на маркировката. Числото след тази буква показва съдържанието на C в десети от процента. Буквата "А", ако присъства в обозначението на инструменталната стомана, показва подобрени качествени характеристики на сплавта.
Стоманите с по-високо съдържание на въглерод могат да бъдат по-малко склонни към образуване на структури с ниска пластичност. Когато е изложен на структурни и заваръчни напрежения, метал с ниска пластичност може да се срути. Това се улеснява от наличието на дифузионен водород в него и неговия заваръчен шев. За да се предотврати появата на студени пукнатини, се използват методи за елиминиране на факторите, които допринасят за появата на такива дефекти.