Водещо място сред всички метални материали, използвани в машиностроенето, приборостроенето, строителството и много други области, е стоманата. Те притежават ценни технологични характеристики, широко се търсят благодарение на техните механични свойства и физикохимични параметри.
Стоманата има предимство пред голям брой други материали не само поради сложността на неговите технологични и структурни характеристики, но и поради своята демократична цена.
Технологиите за производство на стомана непрекъснато се подобряват, не само за подобряване на качеството. Има нови марки със специални набори от необходими характеристики.
Характеристиките на всяка конкретна стомана зависят от неговата класификация и от множеството елементи, включени в нея.
Разгледайте принципите на класификацията на стоманата .
Принципи на класификация на стоманата
Съществуват пет основни класификационни характеристики, според които стоманата е разделена:
- химичен състав;
- назначаване;
- на качеството;
- степен на деоксидация;
- структура.
Нека разгледаме по-отблизо всяка функция.
Химична класификация
Химичният състав на стоманата се разделя на две групи:
- въглерод;
- легирани.
И двете категории въглерод се разделят на три подгрупи:
- ниско съдържание на въглерод (по-малко от 0.3% въглерод);
- среден въглерод (0, 3-0, 7% въглерод);
- високо съдържание на въглерод (над 0, 7% въглерод).
Легирането на стоманата се извършва с цел да се постигнат определени желани свойства на стоманата чрез въвеждане на специални сплавни елементи в състава. Хром, никел, манган, силиций, волфрам, молибден, ванадий, титан и др. Често се използват като такива елементи.
В зависимост от съдържанието на сплавни елементи, самите легирани стомани се разделят на три групи:
- нисколегирани (по-малко от 5% легиращи елементи);
- среднолегирани (5-10% легиращи елементи);
- високолегирани (повече от 10% от сплавни елементи).
Класификация по предназначение
Целта на стоманата е разделена на три основни класа:
- Строителство. Основната област на приложение е производството на части за различни машини и механизми, устройства, строителни конструкции.
- Инструментална. Използва се за инструменти за различни цели (рязане, измерване, щамповане). В зависимост от функциите на инструмента, стоманата има съответните характеристики.
- Специална цел. За тази група, устойчиви на корозия стомана, топлоустойчиви и топлоустойчиви, както и електрически.
Класификация на качеството
Качеството трябва да се разбира като комплекс от свойства, определени от самия процес на производство на стомана. Сред качествените характеристики могат да се отбележат издръжливостта на стоманата, еднородността на химичния състав и структурата, както и механичните свойства. Качеството на стоманата се влияе от съдържанието в състава на газовете (водород, кислород, азот) и вредни примеси (включително сяра и фосфор).
По качество стоманата се разделя на следните групи:
- обикновено качество;
- на качеството;
- високо качество.
Класификация по степен на деоксидация
Окисляването е процес на отстраняване на кислорода от стомана в течно състояние.
Според степента на деоксидация се разграничават следните групи:
- спокоен (напълно деоксидиран);
- semikilled;
- кипене (слабо деоксидирано).
Името на подгрупите съответства на естеството на процеса на втвърдяване.
Класификация по структура
В основата на тази класификация е структурата в закалено и нормализирано състояние, която определя характеристиките на свойствата на стоманата.
В отгрятото състояние структурните стомани се разделят на:
- хипоевтектоид (имат излишък на ферит в структурата);
- евтектоидна (структура се състои от перлит);
- аустенитна;
- феритни.
След нормализиране, стоманената конструкция е разделена на следните класове:
- перлит;
- мартензитна,
- аустенитна,
- ферит.
Влиянието на всяка структура върху свойствата на стоманата може да се намери в специализираната литература.
Влияние на въглеродните и легиращите елементи
Това е съдържанието на въглерод в стоманата, както и наименованието и броя на легиращите добавки, въведени в състава му, които са най-интересни за анализиране на свойствата на дадена получена степен.
На първо място по значение е въглеродът, защото стоманата е сплав от желязо и въглерод . Увеличаването на съдържанието на въглерод води до увеличаване на силата с едновременно намаляване на еластичността. Той също така определя способността за обработка на стоманата (рязане, заваряемост, обработка под налягане).
Легиращите елементи се въвеждат в необходимите пропорции, в зависимост от необходимостта да се получат определени свойства. Всеки елемент има свои характеристики. Например, хромът подобрява механичните свойства, никелът понижава прага на студена крехкост, волфрамът и молибденът допринасят за увеличаване на устойчивостта на бързото рязане и др.
Руска система за маркиране на стомана
Няма единна система за маркиране на стомана на световния пазар на метали. Успоредно с това съществуват руски, европейски , американски и японски системи . Липсата на единен стандарт въвежда някои трудности в международните търговски сделки.
В нашата страна е приета буквено-цифрова система. В него буквите съответстват на различните елементи, а числата показват съдържанието на съответните елементи. В Германия понякога се използва и системата, която по принцип е подобна на руската.
Буквено-цифровата система има огромно предимство в сравнение с други, тъй като позволява не само да се различи една стомана от друга, но и да се преценят технологичните и конструктивни характеристики чрез набор от букви и цифри.
Във вътрешната система се прилага също и специална нотация:
- Стомана с обичайно качество се обозначава с индекса „St“, последван от номера на марката. Пред нея може да се посочи група от гарантирани свойства (механичен, химичен състав).
- Структурните въглеродни стомани се обозначават със стотни от процента въглеродно съдържание и маркират степента на деацидиране (например 08КП).
- Качествените въглеродни инструментални стомани са обозначени с индекса "U", последван от въглеродно съдържание в десети от процента (например Y8).
- Високоскоростните стомани са обозначени с индекса „P“, последван от процента на волфрам (например P18).
Маркирането на легирани стомани е много информативно: съответните букви на руската азбука се използват за обозначаване на легиращи елементи: "Х" - хром, "Н" - никел, "Т" - титан, "М" - молибден, "U" - алуминий, "Б" - волфрам и др.
При маркиране на структурни легирани стомани от самото начало, съдържанието на въглерод се посочва в стотни от процента, а при маркиране на инструмента - в десети от процента.
Стомана 12Х18Н10Т
Разгледайте от гледна точка на руската система за маркиране състава и свойствата на една от най-популярните неръждаема стомана 12Х18Н10Т . Декодирането не е трудно:
Да започнем с "12". Това въглеродно съдържание е в стотни от процента, т.е. в нашия случай, въглеродът е 0, 12%.- Буквата "Х" е хром. В обозначението "X18" се казва, че стоманата съдържа 18% хром. Важно е да се помни, че съдържанието на легиращи елементи в етикета е представено в проценти. Хромът осигурява тази стомана с устойчивост на корозия.
- "H10" - 10% никел. Никелът е отговорен за устойчивостта на киселини, което също повишава устойчивостта на корозия.
- "T" - титан. Стойността не е определена, това означава, че съдържанието на елемента не е достатъчно тежко. Това обозначение показва, че съдържанието на елемента е не повече от 1-1, 5%. Въпреки това, дори това количество титан предотвратява образуването на междукристална корозия.
Маркировката показва само основните сплавни елементи. Пълният химичен състав за всяка категория се дава в класове стомана. От там можете да научите за свойствата на стоманата.
След анализ на състава на 12Х18Н10Т, като се използват задълбочени познания за ефектите на легиращите добавки, можем да заключим, че тази стомана:
- може да се използва за продукти, работещи в агресивни среди;
- има висока устойчивост на електрохимична корозия;
- подходящи за леко натоварени части в химически активна среда;
- може да се използва за натоварени части, работещи дълго време при температури до 600 градуса.
На практика, 12Х18Н10Т често се използва за заварено оборудване, части на пещи и отоплителни системи. Високите експлоатационни характеристики на тази стомана позволяват да се приложи в голям брой индустрии, където се изисква висока устойчивост на корозия .
По аналогия с разглеждания пример за стомана 12Х18Н10Т, използвайки високото информационно съдържание на системата за вътрешно маркиране и познаването на ефекта на легиращите елементи, е възможно всяка марка да направи заключение за неговите характеристики.