Gradovi ugljičnog čelika. Klasifikacija, GOST, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Čelik je proizvod crne metalurgije, glavni konstrukcijski materijal. Koristi se za proizvodnju građevinskih okova, valjanog metala raznih profila, cijevi, dijelova, mehanizama i alata.

Proizvodnja čelika

Crna metalurgija se bavi proizvodnjom gvožđa i čelika. Lijevano željezo je tvrd, ali ne i izdržljiv materijal. Čelik je jak, pouzdan, duktilan metal sklon leguri koji se koristi u ljevanju, valjanju, kovanju i štancanju.

Postoji nekoliko načina za pravljenje čelika:

1. Converter. Oprema: pretvarač kiseonika. Punjenje (sirovine): bijeli ljevak, čelični otpad, krečnjak. Proizvode se samo ugljenični čelici.
2. Martenovsky. Oprema: ložište. Naplata: tečno sirovo željezo, čelični otpad, željezna ruda. Univerzalno za ugljične i legirane čelike.
3. Električni luk. Oprema: elektrolučna peć. Punjenje: čelični otpad, liveno gvožđe, koks, krečnjak. Generička metoda.
4. Indukcija. Oprema: indukcijska peć. Punjenje: otpadni metal od čelika i livenog gvožđa, ferolegure.

Suština procesa proizvodnje čelika je smanjenje količine negativnih hemijskih inkluzija kako bi se dobio metal koji se popularno naziva "gvožđe", odnosno legura gvožđe-ugljik sa sadržajem ugljika ne više od 2,14%.

Procesi deoksidacije

Za čelik u završnoj fazi topljenja karakterističan je proces ključanja, na koji utiču dušik, vodonik i ugljični oksidi koji su mu svojstveni. Takva legura u očvrsnutom stanju ima poroznu strukturu, koja se uklanja valjanjem. Mekan je i duktilan, ali nije dovoljno jak.

Proces deoksidacije se sastoji u deaktivaciji ključajućih nečistoća uvođenjem feromangana, ferosilicijuma i aluminijuma u leguru. Ovisno o količini zaostalih plinova i deoksidirajućih elemenata, čelik može biti polutihi ili mirni.

Gotov čelik potrebnog stepena deoksidacije sipa se u kalupe za kristalizaciju i upotrebu u narednim tehnološkim fazama u proizvodnji gotovih proizvoda od čelika.

Klasifikacija ugljičnog čelika

Sav čelik koji postoji na svjetskom tržištu može se podijeliti na ugljik i legure. Svi razredi ugljičnog čelika podijeljeni su u različite grupe klasifikatora i oznake.

Na osnovu glavnih karakteristika klasifikacije razlikuju se:

1. Ugljični konstrukcijski čelici. Sadrže manje od 0,8% ugljika. Koriste se za izradu armature, proizvoda za valjanje i odlivaka.
2. Ugljični alatni čelici koji sadrže ugljikiznose od 0,7% do 1,3%. Koriste se za alate, opremu za instrumente.

Metodama deoksidacije:

• vri - deoksidirajući elementi (RE) u sastavu manje od 0,05%;
• polu-mirno - 0,05%≦RE≦0,15%;
• mirno - 0.15%≦RE≦0.3%.

Po hemijskom sastavu:

• niski ugljik (0,3%≦C);
• srednji ugljenik (0,3≦C≦0,65%);
• visoki ugljik (0,65≦C≦1,3%).

Čelici koji sadrže ugljenik iznad 1,3% se ne koriste u industriji.

U zavisnosti od mikrostrukture:

• hipoeutektoid - u takvom čeliku, sadržaj ugljika je manji od 0,8%;
• eutektoid - ovo su čelici sa sadržajem ugljika od 0,8%;
• hipereutektoid - čelici sa sadržajem ugljenika preko 0,8%.

Kvaliteta:

1. Redovna kvaliteta. Sumpor ovdje sadrži manje od 0,06%, fosfor - ne više od 0,07%.
2. Kvalitetni čelici. Ne sadrže više od 0,04% sumpora i fosfora.
3. Visoka kvaliteta. Količina sumpora ovdje ne prelazi 0,025%, a fosfora - ne više od 0,018%.

Prema glavnom standardu, klase ugljeničnog čelika se dijele na:

• Redovni kvalitet konstrukcije;
• kvalitet gradnje;
• instrumentalna kvaliteta;
• instrumentalni visoki kvalitet.

Obilježja označavanja konstrukcijskog čelika običnog kvaliteta

Čelici običnog kvaliteta sadrže: Od - do0,6%, S - do 0,06%, P - do 0,07%. Pogledajmo kako je označen ovaj ugljični čelik. GOST 380 definira sljedeće nijanse označavanja:

• A, B, C - grupa; A - nije naznačeno u markama;
• 0–6 iza slova "St" - serijski broj u kojem su hemijski sastav i (ili) mehanička svojstva šifrirani;
• G - prisustvo Mangan Mn (mangan);
• kp, ps, cn - stepen deoksidacije (ključanje, polumirno, smireno).

Brojevi od 1 do 6 nakon stepena deoksidacije kroz crticu su kategorije. U ovom slučaju, prva kategorija nije ni na koji način naznačena.

Slova M, K na početku marke mogu značiti metalurški način proizvodnje: otvoreno ložište ili pretvarač kisika. Inače, ugljenični čelici običnog kvaliteta predstavljeni su kvantitativnim sastavom razreda, otprilike 47 komada.

Klasifikacija konstrukcijskih čelika običnog kvaliteta

Ugljični čelici uobičajenog kvaliteta podijeljeni su u grupe.

• Grupa A: čelici koji moraju tačno odgovarati specificiranim mehaničkim svojstvima. Potrošaču se isporučuju najčešće u obliku limova i višestrukih valjanih proizvoda (limovi, t-jelovi, I-grede, okovi, zakovice i kućišta). Ocjene: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), kategorije 1-3, uključujući St3Gps, St5Gps.
• Grupa B: čelici koji moraju biti regulisani neophodnim hemijskim sastavom i svojstvima. Proizvodi se liveni i valjani proizvodi koji će biti podvrgnuti dodatnoj mašinskoj obradivrući pritisak (kovanje, štancanje). Ocjene: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, uključujući Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), kategorije 1 i 2.
• Grupa B: čelici koji moraju ispunjavati tražena hemijska, fizička, mehanička i tehnološka svojstva. Ovu grupu karakteriziraju različite vrste od kojih se izrađuju proizvodi od plastičnih ploča, izdržljivi okovi za rad u područjima značajnih temperaturnih razlika, kritični dijelovi (svornjaci, matice, osovine, klipni klinovi). Sve proizvode različitog sastava, svojstava i kvaliteta ove grupe objedinjuje dobra tehnološka zavarljivost. Ocjene: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), uključujući VSt3Gps, kategorije 1-6.

Konstrukcijski čelici običnog kvaliteta su legure koje imaju široku lepezu upotrebe u industriji.

Označavanje čelika kvalitetnog ugljika

Sadržaj ugljika u čeliku navedenog kvaliteta je od 0,05% do 0,6%. Topljenje metala ove klasifikacione grupe odvija se metodom otvorenog ognjišta ili električnim lukom. Širok raspon prisutnosti ugljika diverzificira mehanička svojstva: niskougljični - duktilni, srednje ugljični - jaki.

Čelici kvaliteta ugljika imaju sadržaj S i P ne veći od 0,04%, respektivno.

Označavanje (GOST 1050-88):

• brojevi 05-60 - šifrirano prisustvo ugljika (minimalno - 0,05%, maksimalno - 0,6%);
• kp, ps, cn - stepen deoksidacije ("sp" nijenaznačeno);
• G, Yu, F - sadrže mangan, aluminijum, vanadijum.

Označavanje izuzetaka

Čelici kvaliteta ugljika imaju izuzetke u svom označavanju:

• 15K, 20K, 22K - visokokvalitetni čelici, primjenjivi u kotlovnici;
• 20-PV - ugljenik - 0,2%, čelik je primenljiv u proizvodnji cevi toplim valjanjem, u kotlovnici i ugradnji sistema grejanja, sadrži bakar i hrom;
• OSV - čelik za izradu osovina vagona, sadrži nikl, hrom, bakar.

Za sve razrede kvalitetnih čelika, tipična je moguća potreba za korištenjem termičke (na primjer, normalizacija) i hemijsko-termičke obrade (na primjer, karburizacija).

Klasifikacija čelika kvaliteta ugljenika

Ova vrsta ugljičnog čelika može se grubo podijeliti u 4 grupe:

1. Visoko plastični materijal primenljiv za hladnu obradu (valjanje), valjanje limova i cevi. Kvalitete - čelik 08ps, čelik 08, čelik 08kp.
2. Metal koji se koristi za vruće valjanje i štancanje koji će raditi u termički agresivnim uvjetima. Ocjene - od čelika 10 do čelika 25.
3. Čelik koji se koristi u proizvodnji kritičnih dijelova, uključujući opruge, opruge, spojnice, vijke, osovine. Ocjene - od čelika 60 do čelika 85.
4. Čelici koji zahtevaju pouzdan rad u agresivnim uslovima (na primer, lanac guseničarskog traktora). Klase čelik 30, čelik 50, čelik 30G, čelik 50G.

Takođe je moguće sve podijeliti u 2 grupedobro poznate klase ugljičnog čelika iz klase kvaliteta: strukturni konvencionalni i strukturni mangan.

Primjena ugljičnog konstrukcijskog čelika

Ocjena čelika po kvaliteti	Brend	Prijava
regularni kvalitet	St0	pojačanje, obloga
	St1	tas, I-beams, kanali
	St3Gsp	građevinski čelik
	St5sp	čaure, matice, vijci
	St6ps	građevinski otpad
	ST4kp	u obliku, lim, dugi proizvodi za izdržljive konstrukcije
kvaliteta	Steel10	cijevi za bojlere, štancane
	Steel15	dijelovi visoke duktilnosti, bregovi, vijci, matice
	Steel18kp	zavarene konstrukcije
	Steel 20ps	osovine, vilice, igle, fitinzi, cijevi
	Steel50	zupčanici, spojke
	Steel60	vretena, podloške, prstenovi za opruge

Ugljenični alatni čelici imaju visoku čvrstoću i žilavost. Neophodno su podložni višestepenoj termičkoj obradi.

Sadržaj ugljika u čeliku: 0,7 – 1,3%. Za visokokvalitetne - do 0,03%, fosfor - do 0,035%. I za instrumentalvisok kvalitet: sumpor - do 0,02%, fosfor - do 0,03%.

Oznaka marke (GOST 1435-74):

• U - karbonski instrumental;
• 7 -13 - sadržaj ugljika u njemu je 0,7-1,3%, respektivno;
• G - prisustvo mangana;
• A je visokog kvaliteta.

Izuzeci od osnovnih principa označavanja ugljeničnih alatnih čelika su materijal za dijelove satova A75, ASU10E, AU10E.

Zahtjevi za ugljične alatne čelike

U skladu sa GOST-om, alatni čelici moraju ispunjavati brojne karakteristike.

Zahtijevana fizička, hemijska i mehanička svojstva: pokazatelji kvaliteta tvrdoće, udarne čvrstoće, čvrstoće, otpornosti na promjene temperature tokom rada (tokom rezanja, bušenja, udarnih opterećenja), otpornosti na koroziju.

Navedena tehnološka svojstva:

• otpornost na negativne procese tehnologije rezanja (ljepljenje strugotine, stvrdnjavanje);
• dobra obradivost struganja i brušenja;
• podložnost termičkoj obradi;
• otpornost na pregrijavanje.

Da bi se poboljšao kvalitet mehaničkih i tehnoloških pokazatelja, alatni čelici se podvrgavaju višestepenoj termičkoj obradi:

• žarenje sirovog materijala prije izrade alata;
• otvrdnjavanje (hlađenje u rastvorima soli) i naknadno kaljenje gotovih proizvoda (uglavnom nisko kaljenje).

Primljenosvojstva su određena hemijskim sastavom i rezultirajućom mikrostrukturom: martenzit sa inkluzijama cementita i austenita.

Upotreba ugljeničnih alatnih čelika

Opisani čelici koriste se za izradu svih vrsta alata: reznih, udarnih, pomoćnih.

• Čelik U7, U7A - čekići, dlijeta, sjekire, dlijeta, čekići, dlijeta, udice.
• Čelik U8, U8A, U8G - testere, odvijači, centralni bušici, upuštači, glodala, kliješta.
• Čelik U9, U9A - alat za obradu metala, alat za rezanje drveta.
• Čelik U10, čelik U10A, U11, U11A - rašpe, slavine, spiralne burgije, pomoćni alati za bušenje i dimenzioniranje.
• U 12, U12A - razvrtači, slavine, merni alati.
• U13, U13A - turpije, instrumenti za brijanje i hirurški instrumenti, udarci za štancanje.

Racionalan izbor ugljičnog čelika, tehnologije njegove termičke obrade, razumijevanja njegovih svojstava i karakteristika ključ je dugog vijeka trajanja konstrukcija ili alata koji se proizvode, obrađuju ili koriste.