Uhlíková (uhlíková) ocel: typy, výroba a aplikace

Hlavní vlastnosti

V závislosti na jejich hlavním účelu jsou uhlíkové oceli rozděleny na nástrojové a strukturní, v jejich složení prakticky neexistují žádné legující prvky. Z běžných slitin oceli se liší také tím, že mají v přípravku mnohem méně zásadité nečistoty: mangan, hořčík, křemík. Obsah hlavního prvku - uhlík - se pohybuje v poměrně širokém rozmezí. Složení vysokouhlíkové oceli obsahuje 0,6-2% C, sredneuglerodistoj - 0,3-0,6%, s nízkým uhlíku - 0,25%.

Hlavní prvek definuje vlastnosti a strukturu. Ve vnitřní struktuře slitin s méně než 0,8% C (pre-eutektoidní oceli), převážně perlit a ferit a se zvyšující se koncentrací hlavního prvku se vytváří sekundární cementit.

Předkládané oceli s převážně feritickou strukturou jsou vysoce plastické a mají nízkou pevnost. Pokud je struktura dominována cementite, kov se vyznačuje vysokou pevností a velkou křehkostí. Vzhledem k tomu, že obsah C se zvyšuje na 0,8 až 1%, síla a tvrdost se zvyšují, avšak viskozita a tažnost se výrazně zhoršují.

Kvantitativní obsah uhlíku ovlivňuje technologické charakteristiky, zejména svařitelnost, snadné řezání a tlak.

• U ocelí s nízkým obsahem uhlíku jsou vyráběny součásti a konstrukce, které nejsou určeny pro významné zatížení.
• Charakteristiky středněhlíkových ocelí je hlavní konstrukční materiál používaný při výrobě konstrukcí a dílů pro dopravu a obecné inženýrství.
• Slitiny s vysokým obsahem uhlíku jsou optimální pro výrobu dílů, které musí mít zvýšenou odolnost proti opotřebení při výrobě měřicích a nárazových nástrojů.

Kov, stejně jako jiné slitiny oceli, obsahuje v kompozici nečistoty:

• křemík;
• fosfor;
• mangan;
• dusík;
• síra;
• vodík;
• kyslík.

Křemík a mangan jsou užitečné nečistoty, které se do kompozice zavádějí ve fázi tavení za účelem deoxidace. Fosfor a síra jsou škodlivé nečistoty, zhoršování kvalitativních vlastností slitiny.

Předpokládá se, že legování a druhy uhlíku jsou neslučitelné, nicméně za účelem zlepšení jejich technologických a fyzikálně-mechanických charakteristik lze mikrovlákno provést přidáním různých přísad:

• bor;
• titan;
• zirkonium;
• prvky vzácných zemin.

S jejich pomocí nebude možné kov obrátit na nerezovou ocel, ale bude lepší vylepšit vlastnosti.

Klasifikace podle stupně deoxidace

Rozdělení na typy je ovlivněno zejména stupněm deoxidace. V závislosti na tomto parametru jsou naše slitiny rozděleny na polotuhé, klidné a vařící.

Homogennější vnitřní struktura má tiché oceli, jejichž deoxidace se dosáhne přidáním do roztavené oceli kov z hliníku, ferosilikonu a feromanganu. Vzhledem k tomu, že slitiny naší kategorie jsou v peci zcela deoxidovány, není v jejich složení žádný oxid železnatý. Zbytkový hliník, který zabraňuje růstu zrna, poskytuje jemně zrnitou strukturu. To a prakticky absolutní absence rozpuštěných plynů umožňují získat vysoce kvalitní kov pro výrobu nejkritičtějších částí a konstrukcí z něj. Spolu s pluses tichých slitin existuje velké mínus - poměrně drahé tavení.

Existují levnější, i když méně kvalitní uhlíkové slitiny, při jejichž tavení se používají minimální množství speciálních přísad. Ve struktuře takového kovu, vzhledem k tomu, že proces deoxidace v peci nedokončil, Existují rozpuštěné plyny, které negativně ovlivňují vlastnosti. Dusík má například špatný účinek na svařitelnost a vyvolává tvorbu prasklin ve svarové oblasti. Rozvinutá fázová separace ve struktuře slitin vede k tomu, že válcovaný kov z nich se liší svou heterogenitou ve struktuře a mechanických vlastnostech.

Polokalorizované oceli mají mezilehlá pozici, pokud jde o vlastnosti a stupně deoxidace. Před nalitím do forem se do ní vkládají nemnoho deoxidantů, díky nimž tuhnutí kovu nastává téměř bez varu, ale emise plynů v něm pokračují. Výsledkem je odlévání, jehož struktura má méně plynových bublin než ve vroucích ocelích. Tyto vnitřní póry během následného válcování kovu jsou svařeny téměř úplně.

Většina uhlíkových ocelí s nízkým obsahem uhlíku se používá jako konstrukční materiály.

Výroba a rozdělení kvality

Uhlíková ocel se získává pomocí různých technologií. Rozlišujte:

• vysoce kvalitní uhlíková ocel;
• vysoce kvalitní slitiny oceli;
• slitiny uhlíkové oceli běžné jakosti.

Slitiny běžné jakosti se vyrábějí v otevřených pecích a z nich se tvoří velké ingoty. Tavicí zařízení používané k výrobě takových ocelí zahrnuje zejména konvertory kyslíku. Ve srovnání s vysoce kvalitními slitinami oceli může kov obsahovat mnoho škodlivých nečistot, které ovlivňují vlastnosti a výrobní náklady.

Formovaný a zmrazené tyče jsou válcované za tepla nebo studené. Válcování za tepla se používá pro odrůdové a tvarové výrobky, plechové a hrubé plechové kovy, široké kovové pásy. Plech se získává válcováním za studena.

Pro výrobu vysoce kvalitních a vysoce kvalitní oceli používá pecí a zpracovatelů, stejně jako pece, které pracují na elektřinu.

Složení, jmenovitě přítomnost škodlivých a nekovových nečistot ve struktuře, dává GOST přísné požadavky. U vysoce kvalitních ocelí musí být ne více než 0,04% síry a ne více než 0,035% fosforu. Vysoce kvalitní a vysoce kvalitní slitiny z oceli v důsledku přísných požadavků na způsob tavení a vlastnosti mají zvýšenou čistotu struktury.

Aplikace a značení

Instrumentální slitiny, ve kterých se používá 0,65-1,32% C, se vyrábějí z různých nástrojů. Pro zlepšení mechanických vlastností nástrojů se provádí kalení výrobního materiálu.

Z konstrukčních slitin se vyrábějí díly pro různá zařízení, stavební konstrukční a inženýrské účely, spojovací prvky a jiné. Z konstrukční oceli se provádí uhlíkový drát, který se používá v každodenním životě, při výrobě spojovacích prostředků, ve stavebnictví, pro výrobu pružin. Po karburování se strukturní slitiny úspěšně používají při výrobě dílů, které jsou vystaveny těžkému opotřebení povrchu a mají velké dynamické zatížení.

Označení se týká chemického složení slitiny a její kategorie. Při označení uhlíkové oceli běžné jakosti jsou písmena "st". GOST určuje sedm konvenčních čísel stupňů (0-6), které jsou také uvedeny v označení. Stupeň deoxidace je označen písmeny "kp", "ps", "cn", označené na konci označení. Stupně vysoce kvalitní a vysoce kvalitní oceli jsou označeny čísly, která označují obsah slitiny C ve stotinách procent.

Skutečnost, že nástrojová slitina je na začátku označení srozumitelná písmenem "U". Údaj za tímto dopisem označuje obsah C v desetinách procent. Písmeno "A", je-li obsaženo v označení nástrojové oceli, udává zlepšené kvalitativní vlastnosti slitiny.

Ocel se zvýšeným obsahem uhlíku může být méně náchylná k tvorbě struktur nízké plasticity. Pod vlivem konstrukčních a svařovacích napětí se může kov z nízké plasticity zhroutit. To je usnadněno přítomností difuzního vodíku v něm a jeho svařovacím švu. Aby se zabránilo vzniku prasklin za studena, používají se metody k odstranění faktorů přispívajících k výskytu těchto nedostatků.