Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Около 1, 5 милиона тона стомана се произвеждат заедно във всички части на нашата планета всяка година. Той се използва в различни индустрии, вариращи от производството на протези, завършвайки с детайлите на космическите совалки. За всяка индустрия има марка стомана, която е подходяща за физични и механични свойства, за структура и химичен състав.

Различни характеристики се получават в зависимост от това какви примеси и в какво количество се съдържат в метала, как се произвеждат и как се обработват. Следователно, променящите се свойства, като плътност, точка на топене, топлопроводимост, якост на опън, линейно топлинно разширение, специфичен топлинен капацитет и т.н.

Определение на стомана: какво е това?

Стоманата е сплав от желязо с въглерод, допълнена с различни други елементи. В този случай желязото в него трябва да съдържа поне 45%. Ако говорим за състава, ще разгледаме класификацията на химичния компонент.

Основната сепарация е въглеродна и легирана стомана (например неръждаема стомана). Първият тип има няколко подвида по отношение на процента въглеродно съдържание:

  • нисковъглеродни стомани, съдържащи до 0.25% С;
  • среден въглерод (до 0.55% С);
  • висок въглерод (от 0.6% до 2% С).

По същия начин вторият тип се разделя на три подвида според съдържанието на сплавни елементи: \ t

  • нисколегирани (до 4%);
  • среда (до 11%);
  • високолегирани (повече от 11%).

Освен това в стоманата могат да се съдържат неметални включвания. В зависимост от тях се класифицира по друг параметър - качество. Колкото по-малък е процентът на неметалните включвания, толкова по-високо е качеството на стоманата. Като цяло има четири вида:

  • общата;
  • на качеството;
  • високо качество;
  • особено висококачествена стомана.

Съставът му определя и разделянето на типове според предназначението. Много от тях са, например, криогенни стомани, структурни, топлоустойчиви, неръждаеми, инструменти и др.

  • феритни;
  • аустенитна;
  • байнит;
  • мартензитна;
  • перлит.

Две фази и дори повече могат да преобладават в структурата. Стоманата в този случай е разделена съответно на двуфазна и многофазна.

Акценти на технологията на производство

Същността на производството на стомана е, че по време на обработката на изходния материал в него намалява концентрацията на въглерод, сяра, фосфор и други нежелани компоненти. Тези елементи правят стоманата крехка и чуплива, а отърваването им води до повишена якост и устойчивост на топлина. Най-често изходният материал е скрап от чугун и стомана.

Производственият процес може да се осъществи по един от двата основни начина, които обобщават методите от един и същи тип - това е или конвертор, или процес на огън. Първият не изисква допълнителни източници на топлина, тъй като се използва за разтопен чугун, който вече има достатъчна температура. В този случай, в разтопения метал се вкарва чист кислород (или обогатен от него въздух, който вече е остарял), който окислява елементи като фосфор, манган, силиций или въглерод в желязото. Това, от своя страна, ви позволява да поддържате достатъчно количество топлина, за да останете стомана в течно състояние.

С такава изработка могат да се получат три вида стомана - кипяща, полу-спокойна и спокойна. Спокойната стомана има по-добър състав и по-хомогенна структура, когато кипенето съдържа значително количество разтворени газове. Средните стойности между първите два вида са характерни за полу-спокойното. Естествено, спокойната стомана, базирана на най-доброто представяне, е по-скъпа. Цената му е по-висока от тази на кипене, около 10-15%.

Отоплителните процеси се извършват при високи температури, които се постигат чрез включване на външен източник на топлина за обработка на твърд заряд. Съществуват два вида - отворен огън и електротермичен . Отваря се в резултат на нагряване на изходния материал от изгарянето на газ или мазут, а електротермичната - в индукционни или дъгови пещи, където отоплението се осъществява чрез електричество.

Ако е необходимо, за производството на специални видове стомана могат да се използват два последователни метода, а за някои специални видове стомана съществуват и други специфични процеси. Освен това съществуват нови производствени методи, които все още не са широко използвани, но се развиват успешно. Такива методи са електроструйното претопяване, електролизата, директното редуциране на стомана от руда и др.

Обработка на стомана за специални свойства

За да дадете на материала определени свойства или да ги промените, използвайте сплавни елементи и различни видове обработка.

Някои метали действат като сплавни елементи. Те могат да бъдат хром, алуминий, никел, молибден и други. По този начин се постигат определени електрически, магнитни или механични свойства, както и устойчивост на корозия. Така, неръждаемата стомана се получава, ако е легирана с хром.

Промяна на свойствата на стоманата чрез обработка:

  • термомеханични (коване, валцоване);
  • термично (отгряване, втвърдяване);
  • химично-термично (азотиране, циментиране).

Топлинната обработка се основава на свойствата на полиморфизма - при нагряване и охлаждане кристалната решетка може да промени структурата си. Това свойство е характерно за основата на стомана - желязо, защото тя е присъща за него.

Различни видове елементи, които могат да присъстват в стоманата

Въглерод . С увеличаване на процента на този елемент в стоманата, неговата якост и твърдост се увеличават. Но има и загуби в пластичността.

Сяра . Тази нечистота е вредна, тъй като заедно с желязото образува сулфурно желязо. Поради това в материала възникват пукнатини в резултат на загубата на връзки между зърната при високотемпературна обработка и под въздействието на налягане. Наличието на сяра оказва отрицателно въздействие върху якостта на стоманата, нейната пластичност, износоустойчивост и устойчивост на корозия.

Ферит . Това е желязо, което има центрирана кристална решетка. Характерно е, че сплавите с неговото присъствие излизат меки и имат пластична микроструктура.

Фосфор . Ако сярата намалява якостта при високи температури, тогава фосфорът дава крехкост на стоманата при ниски температури. Въпреки това има група от стомана, в която се засилва съдържанието на този привидно вреден елемент. Продуктите от такъв метал са много лесни за рязане.

Cementite, той е железен карбид. Неговото влияние е противоположно на това на ферита. Стоманата става твърда и крехка.

Специфичен пример за легирана стомана

Неръждаемата стомана е такава стомана, която може да устои на корозия в корозивни среди или в атмосферата. Неговата композиция е открита през 1913 г. от Хари Бреари. По време на експериментите той отбеляза, че стоманата, която съдържа голямо количество хром, може активно да издържа на киселинна корозия.

Сега неръждаемата стомана е разделена на три групи:

  • топлоустойчива - има висока механична якост, дори при високи температури;
  • устойчиви на топлина - устойчиви на корозия в среда с висока температура и корозия. Подходящ за употреба в химически заводи;
  • устойчива на корозия неръждаема стомана - има такава устойчивост на корозия, която е достатъчна за условия на живот и за прости промишлени задачи. Може да се използва за производство на хирургически инструменти, домакински прибори, части за машиностроенето, леката промишленост или например петрол и газ.

За да получите стомана, която ще бъде по-устойчива на корозивни ефекти, трябва да увеличите количеството на хром в него. Така че за обичайната среда е достатъчно от 13 до 17%. Ако хромът е повече от 17%, такава сплав може да се използва в по-агресивни среди. За да не се разруши металът под въздействието на силни киселини, сплавта от стомана трябва да съдържа не само хром, но и никел с добавки от молибден, силиций и меден мед.

Границите на стойностите на различните характеристики на стоманата - точка на топене, топлопроводимост и др.

Въз основа на факта, че съставът на сплавта може да бъде различен, тогава стойността на различните свойства за всеки вид стомана има своя собствена. Представени са обобщени показатели, в които са посочени границите на стойностите на имотите.

  • коефициент на топлопроводимост - 39 ккал / м * час * степен;
  • плътността на стоманата е в рамките на (от 7.7 до 7.9) * 10 3 kg / m 3;
  • точката на топене на стоманата, в зависимост от неговата степен, е от 1300 ° С до 1400 ° С;
  • специфично тегло - от 0.7 до 7.9 g / cm 3;
  • специфична топлина (при температура 20 ° С) - 0.11 кал / градуса;
  • специфична топлина на топене - 49 кал / градушка;
  • коефициент на линейно разширение на стомана за различни типове (при температура около 20 ° C):
    • стомана 3 (степен 20) - 11.9 (градуса -1);
    • неръждаема стомана - 11.0 (градуса -1);
  • якост на опън:
    • за клас на стомана, използван за конструкции - 38-42 (kg / mm 2);
    • за машинна обработка (също и въглеродна) - 32-80 (kg / mm 2);
    • за релса - 70-80 (kg / mm 2);
    • силициево-манганова стомана (най-високата скорост) - 155 (kg / mm 2).

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Металообработване