Въглеродна (въглеродна) стомана: видове, производство и приложение

Основни характеристики

В зависимост от основната им цел, въглеродните стомани са разделени на инструментални и структурни, в техния състав практически няма сплави. От обикновените стоманени сплави те се различават и по това, че имат много по-малко основни примеси в състава: манган, магнезий, силиций. Съдържанието на основния елемент - въглерод - варира в доста широки граници. Съставът на високо въглеродна стомана съдържа 0,6-2% С, sredneuglerodistoj - 0.3-0.6%, нисковъглеродна - 0.25%.

Основният елемент определя свойствата и структурата. Вътрешната структура на сплавите с по-малко от 0,8% С (про-евтектоиден стомана) - главно перлит и ферит и вторичния цементит образуван чрез увеличаване на концентрацията на основният елемент.

Представените стомани с предимно феритна структура са силно пластични и имат ниска якост. Ако структурата е доминирана от цементий, металът се характеризира с висока якост и голяма крехкост. Тъй като съдържанието на С нараства до 0,8-1%, силата и твърдостта се увеличават, но вискозитетът и гъвкавостта се влошават силно.

Количественото съдържание на въглерод влияе върху технологичните характеристики, по-специално върху заваряемостта, лекотата на рязане и натиск.

• От нисковъглеродни стомани се произвеждат части и конструкции, които не са предназначени за значителни товари.
• Характеристиките на средновъглеродните стомани ги правят основен конструктивен материал, използван в производството на конструкции и части за транспорт и общо инженерство.
• Високовъглеродните сплави са оптимални за производството на части, които трябва да имат повишена износоустойчивост при производството на инструменти за измерване и щамповане.

Металът, подобно на други стоманени сплави, в състава съдържа примеси:

• силиций;
• фосфор;
• манган;
• азот;
• сяра;
• водород;
• кислород.

Силиций и манган са полезни примеси, които се въвеждат в състава в етапа на топене за дезоксидация. Фосфорът и сярата са вредни примеси, влошаване на качествените характеристики на сплавта.

Смята се, че легиращи и въглеродни видове са несъвместими, въпреки това, за да се подобрят технологичните и физико-механични характеристики microalloying може да бъде извършено чрез добавяне на различни добавки:

• бор;
• титан;
• цирконий;
• елементи от редкоземни елементи.

С тяхна помощ няма да е възможно металът да се превърне в неръждаема стомана, но ще бъде много по-добре да се подобрят свойствата.

Класификация по степен на дезоксидация

Разделянето на типове се влияе по-специално от степента на дезоксидация. В зависимост от този параметър нашите сплави са разделени на половин спокоен, спокоен и кипящ.

По-хомогенната вътрешна структура има тихи стомани, чиято деоксидация се постига чрез добавяне към разтопената метал от алуминий, феросилиций и фероманган. Поради факта, че сплавите от нашата категория са напълно деоксидирани в пещта, в техния състав няма феоксиден оксид. Остатъчният алуминий, който предотвратява растежа на зърното, осигурява фино-зърнеста структура. Това и практическото абсолютно отсъствие на разтворени газове позволяват да се получи висококачествен метал за производството на най-критичните части и структури от него. Наред с плюсовете на тихи сплави има голямо минус - доста скъпо топене.

Има по-евтини, макар и по-малко качествени, въглеродни сплави, като при топенето им се използват минимални специални добавки. В структурата на такъв метал, поради факта, че процесът на дезоксидация в пещта не завърши, Има разтворени газове, които оказват негативно влияние върху характеристиките. Азотът, например, има лош ефект върху заваряемостта и предизвиква образуването на пукнатини в заваръчния участък. Разработеното отделяне на фазите в структурата на сплавите води до факта, че валцуваният метал, направен от тях, се различава в своята разнородност в структурата и механичните характеристики.

Полуадресираните стомани имат междинна позиция по отношение на свойствата и степента на дезоксидация. Преди да се изсипят в матриците, те се въвеждат в състава им няколко дезодоранта, благодарение на които втвърдяване на метала възниква почти без кипене, но емисиите на газове в него продължават. Резултатът е леене, в структурата на които има по-малко газови мехурчета, отколкото в кипящите стомани. Тези вътрешни пори по време на последващото валцоване на метала са заварени почти изцяло.

Повечето нисковъглеродни въглеродни стомани се използват като структурни материали.

Производство и разделяне на качеството

Въглеродната стомана се получава чрез използване на различни технологии. разграничат:

• висококачествена въглеродна стомана;
• висококачествени стоманени сплави;
• сплави от въглеродна стомана с обикновено качество.

Сплави от обикновено качество се произвеждат в пещи с открити каменни пещи и от тях се образуват големи блокове. Топилното оборудване, използвано за производството на такива стомани, включва по-специално кислородните преобразуватели. В сравнение с висококачествените стоманени сплави металът може да съдържа много вредни примеси, които оказват влияние върху характеристиките и производствените разходи.

Създаден и замразените пръти са горещо валцувани или студено. Горещото валцуване се използва за сортови и профилирани продукти, листови и дебели метални пластини, широки метални ленти. Ламарината се получава чрез студено валцуване.

За производството на висококачествена и висококачествена стомана се използват пещи и преобразуватели с отворена камера, както и топилни пещи, които работят с електричество.

Към състава, а именно към наличието на вредни и неметални примеси в структурата, GOST въвежда строги изисквания. При висококачествените стомани трябва да има не повече от 0,04% сяра и не повече от 0,035% фосфор. Висококачествените и висококачествени стоманени сплави, дължащи се на стриктните изисквания за метода на топене и характеристики, имат повишена чистота на конструкцията.

Приложение и маркиране

Инструментални сплави, в които се използват 0.65-1.32% С за производството на различни инструменти. За подобряване на механичните свойства на инструментите се извършва втвърдяване на материала.

От структурните сплави се изработват части за различни съоръжения, конструктивни елементи за строителни и инженерни цели, скрепителни елементи и други. От структурната стомана се извършва въглеродна тел, която се използва в ежедневието, в производството на крепежни елементи, в строителството, за производство на пружини. След грундирането структурните сплави се използват успешно при производството на части, подложени на експлоатация на тежко повърхностно износване и изпитващи големи динамични натоварвания.

Маркирането се отнася до химичния състав на сплавта и нейната категория. При обозначаването на въглеродна стомана с обикновено качество има буквите "st". ГОСТ определя седем конвенционални номера от степени (0-6), посочени също в обозначението. Степента на дезоксидация се обозначава с буквите "kp", "ps", "cn", маркирани в края на маркировката. Класове висококачествени и висококачествени стомани са обозначени с номера, които показват съдържанието на сплав С в стотни от процента.

Фактът, че инструменталната сплав може да бъде разбрана с буквата "U" в началото на маркировката. Цифрата след това писмо 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 повишено съдържание на въглерод могат да бъдат по-малко склонни към образуването на структури с ниска пластичност. Под въздействието на структурните и заваръчните напрежения металът с ниска пластичност може да се срути. Това се улеснява от наличието в него и неговия заваръчен шев на дифузионен водород. За да се предотврати възникването на студени пукнатини, се използват методи за отстраняване на факторите, допринасящи за възникването на такива недостатъци.