Oceľ je najbežnejším materiálom v strojárstve. Vytváranie nových, pokročilejších strojov stimuluje vytváranie akostí ocele s vlastnosťami, ktoré spĺňajú moderné požiadavky v strojárstve. Súčasne predtým vytvorené triedy ocele, berúc do úvahy nové technológie na ich výrobu, sú naďalej požadované dizajnérmi pri vytváraní nových a zlepšovaní existujúcich strojov. Je obvyklé rozlišovať tieto skupiny ocelí:
- uhlíkové ocele, ktoré tvoria približne 80 % celkového objemu,
- legované konštrukčné a nástrojové ocele,
- ocele so špeciálnymi vlastnosťami na špeciálne účely a pod.
1. Uhlíková oceľ bežnej kvality
Patria medzi najlacnejšie a najpoužívanejšie. Z nich sa získava až 70 % všetkých valcovaných výrobkov – za tepla valcované, dlhé a tvarované hrubé a tenké plechy, široké valcované a za studena valcované tenké plechy. Z týchto ocelí sa vyrábajú rúry, výkovky, výlisky, pásky, drôty, kovové výrobky (železiarsky tovar): klince, laná, pletivá, skrutky, matice, nity, ako aj ľahké a stredne zaťažené diely; čapy, podložky, kľúče, kryty, puzdrá az ocele čísla 4-6 - hriadele, skrutky, ozubené kolesá a vretená. Bežné kvalitné ocele sa dobre zvárajú.
V závislosti od účelu sa uhlíkové ocele bežnej kvality delia (GOST 380-94) do troch skupín:
- A – dodáva sa podľa mechanických vlastností,
- B – dodáva sa podľa chemického zloženia,
- B – dodáva sa podľa mechanických vlastností a chemického zloženia.
V závislosti od štandardizovaných ukazovateľov (pevnostné charakteristiky, chemické zloženie) je oceľ každej skupiny rozdelená do kategórií:
- skupina A – 1, 2 a 3;
- skupina B – 1., 2.;
- skupina B – 1, 2, 3, 4, 5, 6.
Listy St znamená "oceľ", čísla z 0 predtým 6 – konvenčné číslo značky charakterizujúce mechanické vlastnosti ocele. So zvyšujúcim sa číslom triedy sa zvyšuje pevnosť v ťahu σ in a medza klzu σ t a relatívne predĺženie δ klesá. Na označenie stupňa deoxidácie sú indexy umiestnené za číslom značky: kp- vriaci, ps- polopokojný, spoločný podnik– pokojný (napríklad: StZkp, StZps, StZsp; tabuľky 1 a 2).
Mechanické vlastnosti uhlíkovej ocele bežnej kvality skupiny A a približný účel uhlíkovej ocele bežnej kvality sú uvedené v tabuľke. 1.
Stôl 1. Uhlíkové ocele, ich mechanické vlastnosti a účel
| triedy ocele | Vlastnosti | Približný účel | ||
| σ in, MPa | σ t, MPa | δ, % | ||
| St0 | Nie menej | – | 23 | Nezodpovedné stavebné konštrukcie, tesnenia, podložky, plášte. Zvárateľnosť je dobrá |
| St1kp St1ps, St1sp | 300-390 | – | 35 | Ľahko zaťažené časti kovových konštrukcií – nity, podložky, závlačky, tesnenia, puzdrá. Zvárateľnosť je dobrá |
| St2kp St2ps, St2sp | 320-410 | 215 | 33 | Detaily kovových konštrukcií - rámy, nápravy, kľúče, valčeky, cementované diely. Zvárateľnosť je dobrá |
| StZkp StZps, StZsp StZGps | 360-460 | 235 | 27 | Rámy podvozkov, cementované a kyanidované časti, ktoré vyžadujú vysokú tvrdosť povrchu a nízka pevnosť jadra, žeriavové háky, krúžky, valce, ojnice, uzávery |
| St4kp St4ps, St4sp | 400-510 | 255 | 25 | Hriadele, nápravy, tyče, čapy, háky, skrutky, matice, diely s nízkymi požiadavkami na pevnosť |
| St5ps, St5sp | 490-630 | 285 | 20 | Hriadele, nápravy, ozubené kolesá, spojovacie prvky, ozubené kolesá kolesá, ojnice, diely so zvýšenými požiadavkami na pevnosť |
| St6ps | Nie menej | 315 | 15 | Hriadele, nápravy, hlavy kladiva, vretená, spojky vačka a trenie, reťaze, časti s vysokou pevnosťou |
Aby bolo možné počas skladovania rozpoznať akosti ocele, valcované výrobky sú označené nezmazateľnou farbou. Na tento účel, bez ohľadu na skupinu a stupeň dezoxidácie ocele, použite farbu farieb uvedených v tabuľke. 2.
Tabuľka 2 Farba označenia uhlíkovej ocele bežnej kvality
| triedy ocele | Farba označenia | triedy ocele | Farba označenia |
| St0 | Červená a zelená | StZGps | Červená a modrá |
| St1 | biely a čierny | St4 | čierna |
| St1Gps | Biela a červená | St4Gps | Čierna a červená |
| St2 | žltá | St5 | zelená |
| St2Gps | žltá a červená | St6Gps | Zelená a biela |
| St3 | Červená | St6 | Modrá |
2. Vysokokvalitná uhlíková oceľ na stavbu
Sú základným kovom na výrobu častí strojov (hriadele, vretená, nápravy, ozubené kolesá, perá, spojky, príruby, trecie kotúče, skrutky, matice, dorazy, tyče, hydraulické valce, excentry, reťazové kolesá atď.), ktoré , pri interakcii v pracovnom stroji vnímajú a prenášajú záťaže rôznej veľkosti. Tieto kovy sa dobre spracovávajú tlakom a rezaním, odlievajú a zvárajú, podrobujú sa tepelnému, termomechanickému a chemicko-tepelnému spracovaniu.
Rôzne špeciálne druhy spracovania zaisťujú húževnatosť, elasticitu a tvrdosť ocelí, umožňujú z nich vyrábať diely, ktoré sú v jadre viskózne a na vonkajšej strane tvrdé, čo výrazne zvyšuje ich odolnosť proti opotrebeniu a spoľahlivosť. Vysokokvalitné uhlíkové konštrukčné ocele sa používajú na výrobu valcovaných výrobkov, výkovkov, kalibrovanej ocele, striebornej ocele, profilovej ocele, výliskov a ingotov.
Tabuľka 3. Základné vlastnosti vysokokvalitnej uhlíkovej konštrukčnej ocele
| Značka | Mechanické vlastnosti | Fyzikálne vlastnosti | Technologické vlastnosti | ||||||||||
| σ t | σ v | δ, % | a n J/cm2 | NV | y, g/cm3 | λ, W/(m °С) | a106,1/°C | spracované dôležitosti rezanie | zváranie- | interval teploty | plast chladný spracovanie | *horúci- | |
| 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 | N | 800-1250 | N | ** |
| 60 | 402 | 676 | 12 | – | 224 | 7,80 | 680 | 11,1 | U | N | 800-1240 | N | ** |
| Poznámka. N – nízke, U – vyhovujúce, V – vysoké, BB – veľmi vysoké. | |||||||||||||
Vysokokvalitné konštrukčné ocele majú vyššie mechanické vlastnosti (GOST 1050-88) ako ocele bežnej kvality, a to vďaka nižšiemu obsahu fosforu, síry a nekovových inklúzií. Podľa druhu spracovania sa delia na valcované za tepla, kované, kalibrované a strieborné (so špeciálnou povrchovou úpravou).
Označenie triedy ocele sa skladá zo slova „Steel“ a dvojciferného čísla, ktoré udáva priemerný obsah uhlíka v stotinách percenta. Napríklad Oceľ 25 obsahuje 0,25 % uhlíka (prípustné množstvo uhlíka - 0,220,30 %), Oceľ 60-0,60 % (prípustné množstvo -0,57-0,65 %). Stupeň dezoxidácie sa neodráža v triedach pokojných ocelí, ale v triedach polotichých a varných ocelí, ako aj ocelí bežnej kvality sa označuje písmenami „ps“ a „kp“. Vo vysoko kvalitných konštrukčných oceliach všetkých tried je povolený obsah síry maximálne 0,040% a fosforu maximálne 0,035%.
Hlavné vlastnosti vysokokvalitnej uhlíkovej konštrukčnej ocele sú uvedené v tabuľke. 3, hlavný účel - v tabuľke. 4. Farby značenia sú uvedené v tabuľke. 5.
Tabuľka 4. Vysokokvalitná uhlíková oceľ na konštrukčné účely, ich hlavný účel
| triedy ocele | Hlavný účel |
| Oceľ 08kp, 10 | Diely vyrábané kovaním za studena a hlavičkou za studena, rúry, tesnenia, spojovacie prvky, uzávery. Cementované a kyanizované diely, ktoré nevyžadujú vysokú pevnosť jadra (puzdrá, valčeky, dorazy, kopírky, ozubené kolesá, trecie kotúče) |
| Oceľ 15, 20 | Málo zaťažené diely (valčeky, čapy, dorazy, kopírky, nápravy, prevody). Tenké opotrebiteľné diely, páky, háky, traverzy, vložky, skrutky, spojky atď. |
| Oceľ 30, 35 | Časti vystavené malému namáhaniu (osi, vretená, reťazové kolesá, tyče, traverzy, páky, disky, hriadele) |
| Oceľ 40, 45 | Diely vyžadujúce zvýšenú pevnosť (kľukové hriadele, ojnice, ozubené ráfiky, vačkové hriadele, zotrvačníky, ozubené kolesá, čapy, račne, plunžery, vretená, trecie kotúče, nápravy, spojky, ozubené tyče, valivé valčeky atď.) |
| Oceľ 50, 55 | Ozubené kolesá, valivé valčeky, tyče, bandáže, hriadele, excentry, málo zaťažené pružiny a listové pružiny atď. Používajú sa po kalení vysokým temperovaním a v normalizovanom stave |
| Oceľ 60 | Diely s vysokou pevnosťou a elastickými vlastnosťami (valčeky, excentry, vretená, pružinové krúžky, spojkové pružiny a kotúče, pružiny tlmičov). Aplikujte po vytvrdnutí alebo po normalizácii (veľké časti) |
Tabuľka 5. Kvalitné označovacie farby z uhlíkovej ocele
3. Uhlíková nástrojová oceľ
Nástrojové uhlíkové ocele sa používajú na výrobu za tepla valcovanej, kovanej a kalibrovanej ocele, striebornej ocele, ocele na jadrá, ako aj ingotov, plechov, pásov, drôtov a iných výrobkov. Z týchto ocelí sa vyrábajú rezné nástroje na spracovanie kovov, dreva a plastov, meracie nástroje a matrice na deformáciu za studena.
Tepelná odolnosť nástrojových uhlíkových ocelí nepresahuje 200°C, pri zahriatí nad túto teplotu strácajú svoju tvrdosť a tým aj rezné vlastnosti a odolnosť proti opotrebeniu.
Uhlíkové nástrojové ocele možno rozdeliť do dvoch skupín (GOST 1435-99):
- akostné ocele U7, U8, U8G, U9, U10, U11, U12 a U13;
- kvalitné značky U7A, U8A, U8GA, U9A, U10A, U NA, U12A a U13A.
Vo vysokokvalitných nástrojových uhlíkových oceliach je povolený obsah 0,03% síry a 0,035% fosforu, vo vysokokvalitných oceliach - 0,02% síry a 0,03% fosforu. Ocele vyrábané elektrotroskovým pretavovaním obsahujú až 0,015 % síry. V závislosti od obsahu chrómu, niklu a medi sa uhlíkové nástrojové ocele delia do piatich skupín:
- 1. – vysokokvalitné ocele všetkých akostí, určené na výrobu výrobkov všetkých druhov (okrem patentovaného drôtu a pásky);
- 2. – vysokokvalitné ocele všetkých tried, určené na rovnaké účely ako ocele prvej skupiny;
- 3. – ocele triedy U10A a U12A na výrobu jadier;
- 4. – oceľ všetkých akostí na výrobu patentovaného drôtu a pásky;
- 5. – ocele triedy U7÷U13 na výrobu plechov a pásov valcovaných za tepla a za studena vrátane tepelne spracovaných do hrúbky 2,5 mm (okrem patentovanej pásky), ako aj ocele týchto akostí pre výroba profilovej ocele valcovanej za tepla a kovania a leštenej ocele ťahanej za studena (striebro).
Nástrojová oceľ musí mať vysokú tvrdosť (63÷64 HRC 3), výrazne prevyšujúcu tvrdosť spracovávaného materiálu, odolnosť proti opotrebeniu a tepelnú odolnosť (schopnosť zachovať vlastnosti pri vysokých teplotách).
Merací prístroj vyrobený z takejto ocele musí byť odolný (a = 590÷640 MPa) a musí si dlhodobo udržiavať stanovené rozmery a tvar. Pracovné časti zápustiek a valcovacích valcov na deformáciu za studena (ťahanie, ohýbanie, utláčanie, dierovanie, ryhovanie, valcovanie) vyrobené z tejto ocele musia mať vysokú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu s dostatočnou húževnatosťou. To všetko sa dosahuje kalením a popúšťaním a v prípade meracích prístrojov umelým starnutím. V tabuľke 6 sú uvedené vlastnosti uhlíkovej nástrojovej ocele, tab. 7 – približný účel nástrojovej uhlíkovej ocele.
Tabuľka 6. Vlastnosti uhlíkovej nástrojovej ocele (GOST 1435 - 74)
| triedy ocele | Mechanické vlastnosti | ||||
| σ t | σ v | δ, % | J/cm 3 | HRС | |
| U7A | 630 | 21 | – | 63 | |
| U8A | – | 590 | – | – | 63 |
| U10A | – | 590 | 23 | – | 63 |
| UNA | – | – | – | – | 63 |
| U12A | – | 640 | 28 | – | 64 |
| U13A | – | – | – | – | 64 |
Tabuľka 7. Približný účel uhlíkovej nástrojovej ocele
| triedy ocele | Účel |
| U9 | Drevoobrábacie rezné nástroje (vŕtačky, frézy, nože) a pílové listy na opracovanie ocele |
| U10, U11 a U12 | Nástroje na rezanie kovov (tvarové frézy, vrtáky, závitníky, matrice, výstružníky, frézy, pilníky a vodiace skrutky presných strojov) |
| U13 | Žiletkové nože, čepeľové chirurgické nástroje a pilníky |
| U7 a U8 | Stolné kladivá, dláta, čeľuste zverákov, šablóny, sponky |
| U8, U9 a U10 | Mikrometrické diely nástrojov, hladké a závitové mierky, klieštiny, trecie kotúče, pružiny atď. |
Výrobe nástroja spravidla predchádza žíhanie na zrnitý cementit, ktoré podporuje lepšiu opracovateľnosť a znižuje deformáciu dielov pri kalení.
Uhlíková oceľ je žiadaná rôznymi podnikmi, vyrábajú sa z nej diely pre strojárstvo, nosné konštrukcie, všetky druhy náradia a iné predmety.
1
Uhlíkové ocele (CS) sú metalurgické nízkolegované kompozície obsahujúce až 99,5 % železa. V prísne dávkovaných množstvách sa do nich zavádzajú aj rôzne prísady. Tieto určujú špeciálne prevádzkové, technologické a mechanické vlastnosti zliatin, ktoré nás zaujímajú. Z celkového počtu ocelí tavených v metalurgických podnikoch tvorí uhlíkové zloženie asi 80 %. V súčasnosti je známych viac ako dvetisíc značiek takýchto zliatin. Podľa rozsahu použitia sa všetky delia na konštrukčné, nástrojové a ocele bežnej kvality.
Uhlíková oceľ
Ich štruktúra závisí od percenta uhlíka. Zmenou jeho množstva je možné dodať hotovej kompozícii požadované vlastnosti (tekutosť, hustota, plasticita, tvrdosť). Ak uhlíková oceľ obsahuje menej ako 0,8 % uhlíka, jej štruktúra zahŕňa perlit a ferit. V zliatinách s uhlíkom viac ako 0,8% je nutne prítomný cementit (sekundárny). Ale nízkolegovaná oceľ s obsahom pre nás zaujímavého prvku na úrovni 0,8% má perlitickú štruktúru. Pevnosť zliatiny, jej rázová húževnatosť a prah krehkosti za studena sa zvyšujú so zvyšujúcim sa obsahom uhlíka v nej. Zároveň sa však zaznamenáva zníženie ťažnosti valcovaných výrobkov.
Uhlíkové ocele sú rozdelené do troch typov v závislosti od ich chemického zloženia. Môžu byť s nízkym, stredným a vysokým obsahom uhlíka. V prvom prípade je uhlík prítomný v malých množstvách (do 0,25 %). Takéto kompozície sú dobre deformované (ich hustota je relatívne nízka) v horúcom aj studenom stave, pričom majú vysoký stupeň plasticity. Stredne uhlíkové valcované výrobky obsahujú 0,3–0,6 % uhlíka. Tieto zliatiny sa vyznačujú dobrou tekutosťou a ťažnosťou a zároveň dostatočnou pevnosťou. Najčastejšie sa používajú na stavebné a iné konštrukcie, ktoré sú prevádzkované za normálnych podmienok.
Všetky druhy meracích prístrojov a nástrojov so zvýšenou pevnosťou sú vyrobené z vysoko uhlíkových (0,6-1,4%) zliatin. Majú zvýšenú hustotu a množstvo jedinečných vlastností (spôsobené sú špeciálnou štruktúrou tavenej ocele). Rozsah zloženia uhlíka teda závisí od ich chemického zloženia a priamo od účelu konkrétnej triedy ocele. O tom si povieme podrobnejšie neskôr.
2
Okrem uhlíka uhlík vždy obsahuje inklúzie iných chemických prvkov. Patria sem kyslík, vodík, fosfor, mangán, dusík, síra a kremík. Hustota hotového valcovaného výrobku a jeho ďalšie mechanické vlastnosti závisia od množstva týchto nečistôt. Mangán umožňuje vykonávať deoxidáciu oxidu uhličitého. Preto sa špeciálne pridáva do akejkoľvek zliatiny. Deoxidácia sa chápe ako dôležitá a užitočná operácia - odstránenie škodlivých produktov oxidu železitého. Vďaka zavedeniu mangánu sa kovová štruktúra stáva lepšou. Zabezpečuje rozpúšťanie sírnych látok v cementite a ferite.
Rúry z uhľovodíkovej ocele
Podobnú funkciu plní kremík. Dokonale dezoxiduje hutnícke kompozície. Vďaka tomu ich štruktúra získava požadovanú usporiadanosť. Tu stojí za zmienku, že kremík je úplne rozpustený vo ferite. Len malá časť niekedy zostáva ako silikáty v uhlíkových zliatinách. Nízkolegovaná oceľ nestráca svoje štandardné vlastnosti. Síra a fosfor majú negatívny vplyv na vlastnosti oxidu uhličitého. Prvý sa dostáva do kovu z pecných plynov a z rudy. Síra znižuje hustotu valcovaných výrobkov (jej priemerná hodnota je 7,8 g/cm3) a robí zliatinu krehkou. Z tohto dôvodu je potrebné sledovať a upravovať jeho obsah v systéme riadenia. Vo vysokokvalitných uhlíkových valcovaných výrobkoch nemôže byť síra viac ako 0,04%, v bežných valcovaných výrobkoch - viac ako 0,03.
Fosfor vstupuje do ocele z tavív a železnej rudy. S vysokým obsahom tohto prvku sa valcovaná oceľ stáva krehkou. To vedie k krehkosti zliatiny za studena, čo je neprijateľné. V súčasnosti sa fosfor ľahko odstraňuje z metalurgických uhlíkových kompozícií, ktorých použitie vyžaduje minimálny obsah tejto nečistoty. Uhlíkové a legované ocele obsahujú dusík, vodík a kyslík v malých množstvách. Ich množstvo závisí od druhu hutníckej výroby (konvertor, otvorený nístejový proces, tavenie v elektrických agregátoch). Dusík a vodík vo valcovaných výrobkoch môžu byť od 0,0001 do 0,0007%, kyslík - od 0,002 do 0,03%.
Nadmerný obsah takýchto nečistôt spôsobuje zvýšenie hranice krehkosti zliatin za studena. Môžu znížiť húževnatosť ocele. Nebezpečný je najmä nadbytok vodíka. Môže to viesť k vzniku vločiek - sĺz v hotovom výrobku. Ak sú prítomné, zhoršuje sa štruktúra a vlastnosti kovu.
3
Bežná uhlíková oceľ sa vyrába vo forme nosníkov, tyčí, listov a kanálov. Jeho vlastnosti umožňujú použitie zliatin bežnej kvality v strojárskom a stavebnom priemysle ako spoľahlivé nosné produkty. Bežné ocele sú označené písmenami St a číslami od 0 do 6. Posledné menované označujú pevnosť zliatiny. Čím väčšie je číslo v označení, tým je oceľ pevnejšia. Označenie US tiež zahŕňa techniku deoxidácie metalurgickej kompozície. Z tohto hľadiska môžu byť zliatiny:
- varenie (označenie - KP);
- polopokojný (PS);
- pokojne (SP).
Odolné oceľové výrobky
Okrem toho sa uhlíkové ocele bežnej kvality delia na podtypy A, B a C. Zliatiny skupiny A nemožno použiť na výrobu zváraných konštrukcií. Tieto ocele nie sú regulované z hľadiska chemického zloženia. Za ich hlavný ukazovateľ sa považujú mechanické vlastnosti. Zliatiny podtypu B majú prísne definované chemické zloženie. Zároveň sa môžu zmeniť ich mechanické vlastnosti. Výrobky vyrobené z ocelí skupiny B môžu byť podrobené tepelnému spracovaniu, kovaniu a lisovaniu. Najdrahšie (a samozrejme aj kvalitné) sú zliatiny podtypu B. Ich chemické zloženie a mechanické vlastnosti jednoznačne zodpovedajú požiadavkám štátnych noriem. Vzhľadom na špeciálne vlastnosti takýchto ocelí je možné ich zvárať bez obmedzení (pomocou rôznych technológií).
Konštrukčné ovládacie prvky sú dodávané vo forme rôznych polotovarov, vrátane rôznych možností pre výkovky a valcované výrobky. Takéto vysokokvalitné uhlíkové ocele majú málo nekovových nečistôt a prvkov (síra a fosfor), ktoré negatívne ovplyvňujú vlastnosti ocele. Preto sú ich vlastnosti (mechanické a chemické) prísne zaručené. Konštrukčné vysokokvalitné zliatiny sú označené číslami pozostávajúcimi z dvoch číslic - 45, 20, 08, 85 atď. Tento kód označuje obsah uhlíka (v stotinách percenta) v hotovom výrobku. Ak máme oceľ s označením 45, je ľahké pochopiť, že obsahuje asi 0,45 % uhlíka. Konštrukčné riadiace systémy sú ideálne pre výrobu širokého spektra strojárskych produktov. Dôležité! Počiatočné vlastnosti takýchto zliatin (výkon a pevnosť) sa ľahko zvýšia tepelným spracovaním.
Používajú sa pri výrobe nástrojov na obrábanie dreva, zápustiek, rezačiek, pneumatického náradia, zápustiek, vŕtacích zariadení, nožníc na drôt, klieští a podobných nástrojov. Používajú sa tiež na výrobu pílových listov, pilníkov a meracích mechanizmov. Zliatiny nástrojov sú označené písmenom U, číslami označujúcimi množstvo uhlíka (desatiny percenta), ako aj dodatočným písmenom A (umiestnené na konci označenia ocele, ak hovoríme o vysokokvalitných valcovaných výrobkoch). Ak uvidíte zliatinu s označením U13A, okamžite pochopíte, že máte dočinenia s vysokokvalitnou nástrojovou oceľou s 1,3 % uhlíka.
4
Pri teplotných výkyvoch od +20 do +900 ° sa hustota uvažovaných ocelí prakticky nemení. Táto hodnota sa pohybuje v rozmedzí 7,7–7,9 g/cm3. V skutočnosti je hustota oxidu uhličitého podobná hustote železa. Je to logické, pretože je základom akejkoľvek uhlíkovej zliatiny. Hustotu, ako aj vlastnosti a štruktúru uhlíkových vlákien možno meniť tepelným spracovaním. Táto operácia znamená zahriatie zliatiny a následné ochladenie.
Tepelné spracovanie ocele
Tepelné spracovanie uhlíkových ocelí je nasledujúcich typov:
- žíhanie;
- dovolenka;
- kalenie;
- normalizácie.
Aplikácia umožňuje získať zliatiny so štruktúrou, ktorá sa príliš nelíši od rovnovážnej. Táto operácia sa vykonáva podľa jednoduchej schémy: zahrievanie kovu na určitú teplotu a jeho udržiavanie po určitú dobu a potom ochladenie valcovaného výrobku (zvyčajne sa to deje spolu s pecou počas relatívne dlhého časového obdobia). Uhlíková oceľ sa kalí podobným spôsobom. Ale zahriaty kov je v tomto prípade ochladzovaný danou (dosť rýchlou) rýchlosťou. Vyberajú ho metalurgovia tak, aby mal hotový valcovaný výrobok úplne martenzitickú štruktúru. Pri kalení je povinné používať špeciálne oleje, soľné roztoky alebo vodu. Tieto kvapaliny zabezpečujú rýchle chladenie riadiacej jednotky.
Dovolenka vám dáva možnosť získať prenájom s určitými nehnuteľnosťami. Používa sa len pre predtým tvrdené zliatiny. Kalenie uvoľňuje (vnútorné) napätia v kove a zvyšuje jeho mechanické parametre. Uhlíková oceľ môže byť navyše podrobená normalizácii (ohrievanie, udržiavanie a chladenie prirodzene na čerstvom vzduchu). Tento proces sa nepovažuje za hlavné typy tepelného spracovania. Ide skôr o podtyp štandardného kalenia alebo žíhania.
Uhlíková oceľ je nástrojová alebo konštrukčná oceľ, ktorá neobsahuje legujúce prísady. Uhlíková oceľ sa delí na nízkouhlíkové (do 0,25 % uhlíka), stredne uhlíkové (0,25 až 0,6 % uhlíka) a vysoko uhlíkové (do 2 % uhlíka).
Uhlíková oceľ sa od bežnej ocele odlišuje nižším obsahom nečistôt a malým obsahom kremíka, horčíka a mangánu.
Uhlíková oceľ má zvýšenú pevnosť a vysokú tvrdosť.
Na základe kvality sa rozlišuje obyčajná uhlíková oceľ a kvalitná konštrukčná oceľ.
Uhlíková oceľ bežnej kvality môže byť valcovaná za studena (tenký plech) a za tepla (tvarovaný, delený, tenký plech, hrubý plech, široký plech). Vyrába sa v značkách: St1kp, StO, St1ps, St2kp atď. Indexy v označovaní sú dešifrované nasledovne: varný kp, polopokojný ps.
Vysokokvalitná konštrukčná oceľ zahŕňa kované a za tepla valcované predvalky do hrúbky 250 mm, strieborné tyče (guľaté tyče so špeciálnym povrchom) a kalibrovanú oceľ. Vyrába sa v značkách: 05kp, 08kp, 08ps, 08, 10kp, 10ps, 10, 11kp, 15ps atď. Čísla v označení označujú percento obsahu uhlíka (v stotinách percenta). Vysokokvalitná konštrukčná oceľ sa používa na výrobu kritických častí mechanizmov a strojov, lisovanie.
Vysokokvalitná oceľ neobsahuje viac ako 0,03% fosforu a síry, vysokokvalitná oceľ neobsahuje viac ako 0,02%.
Uhlíková oceľ Existujú rôzne účely: určené pre staticky zaťažené nástroje a pre rázové zaťaženie.
Na výrobu rezných nástrojov s vysokou tvrdosťou, ktoré nepodliehajú otrasom (chirurgické nástroje, pilníky, škrabky, matrice, vrtáky, meracie prístroje) sa používajú ocele U10–U13. Takéto ocele, podliehajúce všetkým druhom tepelného spracovania a obsahujúce chróm, sa používajú aj na výrobu sústružníckych nástrojov.
Na výrobu nástrojov vystavených rázovému zaťaženiu (sekery, píly, drevoobrábacie nástroje, dláta, kovové razidlá, skrutkovače) sa používajú ocele U7-U9. Sú tiež podrobené akejkoľvek metóde tepelného spracovania.
Uhlíkovú oceľ si môžete objednať a kúpiť zadaním objednávky na našej webovej stránke.
Pre ďalšie zváženie štrukturálnych premien počas pomalého chladenia je potrebné rozdeliť všetky ocele do dvoch skupín:
Oceľ prvej skupiny Používajú sa najmä ako konštrukčné ocele a ocele druhej skupiny sa používajú ako nástrojové ocele.
V oceliach s obsahom uhlíka menším ako 0,8 % čiary GS a PSK určujú počiatočnú a koncovú teplotu rekryštalizácie (sekundárna kryštalizácia) austenitu na ferit.
Rekryštalizácia
Rekryštalizácia spôsobené alotropickou premenou Fe γ → Fe α.
V čistom železe táto premena prebieha pri konštantnej teplote (910°), zatiaľ čo v oceliach prebieha v teplotnom rozsahu, keďže pre oceľ s obsahom C = 0,2% proces rekryštalizácie začne pri teplote 850° a skončí pri teplota 723°C.
Štrukturálne premeny počas chladnutia ocele
Keď sa však oceľ ochladí v teplotnom rozsahu 850-723°, nie všetok austenit sa zmení na ferit. Nejaký austenit zostane. Tento austenit sa pri teplote 723° zmení na perlit.
V dôsledku týchto dvoch premien v teplotnom rozsahu určenom čiarami GS a PSK sa štruktúra ocelí obsahujúcich C< 0,8% при комнатной температуре будет состоять из ferit + perlit.
Kvantitatívny vzťah medzi feritom a perlitom je určený percentom uhlíka v oceli. Čím viac uhlíka b oceľ, tým viac perlitu obsahuje a oceľ bude tvrdšia, odolnejšia, ale menej ťažná.
V oceliach s obsahom C > 0,8 % Čiary SE a PSK určujú teploty začiatku a konca kryštalizácie cementitu z austenitu (sekundárna kryštalizácia).
Táto transformácia je spôsobená zníženie rozpustnosti uhlíka v austenite pri chladení.
Pri teplote 1130° sa v austenite môžu rozpustiť 2% uhlíka a pri 723° len 0,8%. Ak teda oceľ obsahuje 1% uhlíka, potom pri ochladzovaní, počnúc teplotou 820°, sa nadbytočný uhlík bude uvoľňovať z austenitu vo forme cementitu, až kým v austenite nezostane 0,8% uhlíka.
Pri teplote 723° sa tento austenit zmení na perlit.
V dôsledku týchto dvoch premien v teplotnom rozsahu určenom čiarami ES a PSK a pri teplote 723° bude štruktúra ocelí s obsahom C>0,8 % pri izbovej teplote pozostávať z cementit + perlit.
Kvantitatívny vzťah medzi cementitom a perlitom bude tiež určený množstvom uhlíka v oceli. Čím viac uhlíka je v oceli, tým viac cementitu obsahuje a oceľ bude tvrdšia, ale aj krehkejšia.
V oceliach s obsahom C = 0,8 % Premena austenitu pri pomalom chladnutí sa začne a skončí pri teplote 723°. Štruktúra tejto ocele pri izbovej teplote bude perlit.
Teploty linky PSK, pri vykurovaní to znamená AC1.
Teploty linky G.S. A S.E. označovať podľa toho ANW alebo A St.
), a legované - zo železa, uhlíka a iných legujúcich prísad. Mechanické vlastnosti ocelí závisia od obsahu uhlíka (obr. 1). V praxi sa nepoužíva čisté železo, ale používajú sa zliatiny železa a uhlíka: oceľ (obsah uhlíka v zliatine do 2 %) a liatina (obsah uhlíka 2 – 6 %).
S nízkym obsahom uhlíka (od 0,05 do 0,3%) je oceľ dobre valcovaná do plechov, ohýbaná, lisovaná a ťahaná za studena, ľahko spracovateľná rezačkou, dobre zváraná a rezaná kyslíkom, ale prakticky nie je kalená, má relatívne nízku tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu. Toto konštrukčné ocele, z ktorej sa valcovaním vyrábajú rúry, plechy, žľaby, I-nosníky, uhlová oceľ a iné valcované výrobky používané na výrobu stavebných konštrukcií.
Malé množstvo uhlíka v oceli (do 0,0001%) môže byť umiestnené vo voľných priestoroch kryštálovej mriežky, ale väčšina uhlíka je v stave chemicky spojenom so železom - vo forme cementitu Fe 3 C.
Uhlíková oceľ je zmesou zŕn železa a karbidov železa. Prvé sa v metalurgii nazývajú ferit a druhé cementit.
Ryža. 1. Vplyv obsahu uhlíka na mechanické vlastnosti ocelí: tvrdosť HB, pevnosť, rázová húževnatosť an a relatívne predĺženie.
Ocele obsahujúce 0,7-1,3% uhlíka sa nazývajú inštrumentálne, vyrábajú sa z nich rezné nástroje (vrtáky, závitníky, matrice, frézy a pod.). Ocele s obsahom uhlíka 0,3-1,3% sú dobre kalené, stávajú sa tvrdšími a odolnejšími voči opotrebovaniu. Čím viac uhlíka je v týchto oceliach, tým sú tvrdšie a pevnejšie, tým menej húževnaté a ťažné a tým horšie sa spracovávajú a zvárajú.
Oceľ sa nazýva uhlíková (nelegovaná), ak okrem uhlíka neobsahuje žiadne iné legujúce prvky. Prirodzene obsahuje nečistoty iných prvkov (síra, fosfor, mangán, kremík a pod.), ktoré sa do nej dostali z východiskových materiálov pri výrobe ocele, t.j. zo železnej rudy, šrotu, liatiny.
Ocele s vysokým obsahom uhlíka sú pevnejšie a tvrdšie ako ocele s nízkym obsahom uhlíka, ale sú menej ťažné a krehkejšie. Preto obsah uhlíka, určujúci vlastnosti ocelí, ich rozdeľuje do účelových skupín: STAVEBNÉ - nízka ťažnosť a rázová húževnatosť; INSTRUMENTAL - vyššia tvrdosť; STROJÁRSKE ocele majú v porovnaní s konštrukčnými oceľami nižšie hodnoty rázovej húževnatosti a ťažnosti, ale zvýšenú pevnosť a tvrdosť.
Obr.2. Klasifikácia uhlíkových ocelí podľa kvality.
Ocele sa klasifikujú podľa nasledujúcich kritérií: chemické zloženie (uhlík a zliatina); podľa účelu (stavebné, inštrumentálne); výrobnou metódou (otvorené ohnisko, Bessemer); podľa kvality (obyčajná, kvalitná, kvalitná).
Ocele bežnej kvality (obr. 2) sú rozdelené do troch skupín: A, B a C. Skupina A je oceľ St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6 (Príloha 1). Mechanické vlastnosti týchto ocelí sú štandardizované (s b, s t, d). Číslo v triede ocele znamená jej podmienené číslo a mení sa od 0 do 6, čím väčšie je toto číslo, tým väčšia je hodnota s in a s t. Indexy B a C sú uvedené v triedach ocele skupín B a C a index A pre ocele skupiny A nie je uvedené.
Existujú odrody ocelí skupiny A podľa dezoxidácie (kp, sp, ps) a podľa obsahu mangánu (G): St0, St1kp, St1ps, St1sp, St2ps, St2sp, St3kp, St3ps, St3sp, St3Gps, St3Gsp,
Pre ocele skupiny B je chemické zloženie štandardizované pre uhlík (od 0,23 do 0,49 %), kremík (0,05-0,35 %) a mangán (0,25-1,2 %): BSt0, BSt1, BSt6 ( príloha 2).
Opakujú sa tie isté druhy ocelí ako v skupine A z hľadiska dezoxidácie a obsahu mangánu: BSt0, BSt1kp, BSt1ps, BSt6.
Skupina B - chemické zloženie a mechanické vlastnosti sú štandardizované: VSt1, VSt2, VSt3, VSt4, VSt5 (index B - skupina ocelí B; na rozdiel od ocelí skupiny A a B nie sú v skupine B ocele St0, St6).
Podľa stupňa dezoxidácie sa ocele delia na:
Varné ocele (vysoký obsah kyslíka v oxidoch železa a menej ako 0,005 % Si) majú nižší prah krehkosti za studena, preto tieto ocele (St1kp, St2kp, St3kp, St4kp) nemožno použiť na stavebné konštrukcie pracujúce pri nízkych teplotách;
Mäkké ocele (St1sp, St2sp), ktoré sú spoľahlivejšie pri nízkych teplotách;
Polotiché ocele (St1ps, St2ps,).
Príklady dekódovania označení ocele: oceľ St2kp3 - oceľ bežnej kvality skupiny A, akosť St2, var, kategória 3; oceľ VSt4kp4 - oceľ bežnej kvality, skupina B, stupeň St 4, var, kategória 4.
Vysokokvalitné uhlíkové ocele môžu byť s normálnym obsahom mangánu (05kp, 08kp, 25, 85) alebo so zvýšeným obsahom mangánu (15G, 20G, 85G).
Číslo v pečiatke udáva obsah uhlíka v stotinách percenta a index G udáva prítomnosť mangánu (1 %). Vysokokvalitné ocele obsahujú menej škodlivých nečistôt (S< 0,02 %, Р < 0,03 %) и обозначаются индексом А в конце марки стали. Например: У8А - высококачественная высокоуглеродистая, инструментальная, сталь, содержащая 0,8 % углерода.
Použitie uhlíkových ocelí v stavebníctve a strojárstve:
1. Ocele bežnej kvality sa používajú v konštrukciách, ktoré nie sú vystavené dynamickému zaťaženiu a nízkym teplotám.
2. Ocele 08kp, 05kp - na lisovanie plechov v automobilovom priemysle a iných odvetviach.
3. Ocele St0, St1, St2, St08, St25 - na výrobu valcovaných plechov, kanálov atď.
4. Ocele 10, 15, 25 - pre zvárané a nitované konštrukcie (bez následného tepelného spracovania).
5. Ocele St3kp, St5, Mst3kp atď. na výrobu železobetónových výrobkov (príloha 3).
6. Plechové konštrukcie, nádrže, potrubia sú vyrobené z ocelí MSt1kp, MSt2kp, MSt3ps.
7. Ocele 30, 35, 40 - pre časti (hriadele, nápravy, ozubené kolesá) pracujúce pri veľkom zaťažení (podliehajú normalizácii a kaleniu).
8. Oceľ 45, 50 - pre kľukové hriadele.
9. Ocele 55, 60, 65 a 70 - pružiny, pružiny, ozubené kolesá (kalenie a popúšťanie).
Načítava...