Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Stal jest metalem, który jest szeroko stosowany w inżynierii mechanicznej, budowie samolotów, budownictwie i innych gałęziach przemysłu. Popularność materiału wynika z połączenia jego doskonałych właściwości technologicznych i fizyko-mechanicznych. Stale obejmują związki żelaza i węgla, których skład chemiczny przyjmuje zawartość węgla mniejszą niż 2, 14%, a oprócz tego składnika występują szkodliwe i użyteczne zanieczyszczenia.
Połączenie charakterystycznej wytrzymałości cyklicznej w stanie statycznym i sztywności uzyskuje się przez zmianę zawartości składników węglowych i stopowych. W wyniku zastosowania pewnych technologii chemicznych i termicznych w produkcji uzyskuje się różne właściwości stali.
Klasyfikacja stali węglowej
Stopy węgla są podzielone przez następujące cechy:
- ilość zawartego węgla;
- cel;
- struktura w równowadze;
- stopień odtlenienia.
W zależności od ilości węgla materiał dzieli się na kategorie:
- wysoki poziom węgla - ponad 0, 7%;
- średni węgiel - 0, 3–0, 7%;
- niski poziom węgla - do 0, 3%.
W wyniku uzyskanej jakości stopy stali są dzielone na:
- wysoka jakość;
- zwykły;
- jakość.
Tlen jest usuwany z metalu w stanie ciekłym w celu zmniejszenia kruchości podczas formowania na gorąco, proces ten nazywa się odtlenianiem. Ze względu na charakter krzepnięcia i stopień odtlenienia materiał klasyfikuje się jako wrzący, pół-spokojny i spokojny.
W zależności od struktury uzyskanej w stanie równowagi materiał dzieli się na:
- eutektoid charakteryzujący się strukturą perlitu;
- hipoeutektoid zawierający perlit i ferryt;
- proeutektoid - z wtórnym cementytem i perlitem.
Zamierzone zastosowanie metalu dzieli się na grupy:
- strukturalne (ulepszone, o wysokiej wytrzymałości, cementowane, sprężynowe) stosowane w budownictwie, inżynierii instrumentów, inżynierii mechanicznej i budowie samolotów;
- narzędzie do stemplowania na gorąco (200˚С) i tłoczone na zimno, narzędzia pomiarowe i tnące).
Metale strukturalne
Zwykła stal produkowana w formie belek, prętów, arkuszy, kanałów, rur, kątowników i innych produktów walcowanych, podzielona na kategorie A, B, B. Nazwa zawiera litery St i numer wskazujący numer marki, wraz ze wzrostem wartości liczby zawartość węgla. W przypadku materiałów kategorii B i B, ale nie A, wymagana litera jest umieszczana przed artykułem w celu wskazania afiliacji.
Grupa odtleniania oznaczana jest odpowiednio przez SP, PS, KP - spokojne, pół-spokojne i wrzące. Kategoria A jest używana do produkcji części otrzymywanych przez obróbkę plastyczną na zimno, kategoria B jest stosowana do elementów wytwarzanych przez spawanie, kucie, zgodnie z metodą obróbki cieplnej. Stal W cenie droższej niż poprzednie kategorie, są wykorzystywane do produkcji krytycznych konstrukcji i elementów spawalniczych.
Ze wszystkich trzech kategorii zwykłych stali węglowych konstrukcje i części metalowe są wytwarzane w przemyśle narzędziowym i maszynowym ze słabym obciążeniem, w przypadkach, gdy wydajność wynika z wymaganej sztywności. Metale w postaci zbrojenia są inwestowane w konstrukcje żelbetowe. Z kategorii B i B wykonujemy spawane kratownice, ramy i zespoły metalowe, które następnie pokrywa się zaprawą cementową.
Średnio węglowe grupy o dużym marginesie bezpieczeństwa są używane do szyn, kół wagonów kolejowych, kół pasowych, wałów i przekładni urządzeń mechanicznych i maszyn. Niektóre materiały z tej grupy mogą być poddawane obróbce cieplnej.
Stalowa grupa węglowa wysokiej jakości stosowana w częściach lekko obciążonych, są one oznaczone numerami od 05 do 85, wskazując procentowe stężenie węgla. Materiały węglowe to stale o podwyższonej zawartości manganu, które charakteryzują się wysoką hartownością. Zmieniając ilość węgla, manganu i wybierając odpowiednią metodę obróbki cieplnej, uzyskuje się różne właściwości technologiczne i mechaniczne.
Stopy niskowęglowe mają dobrą plastyczność podczas obróbki na zimno, ale mają mały margines bezpieczeństwa. Są produkowane w postaci arkuszy, materiał jest miękki, łatwo tłoczony, rozciąga się, tutaj są cyna i metal do emaliowanych artykułów gospodarstwa domowego. Gdy stal jest cementowana podczas produkcji, wskaźnik wytrzymałości powierzchniowej wzrasta, co umożliwia wytwarzanie kół zębatych o niskim obciążeniu, krzywek itp.
Metale o średniej zawartości węgla i podobne związki o zwiększonym procencie manganu różnią się średnią wytrzymałością, ale zmniejsza się plastyczność i wiązkość. Zgodnie z warunkami pracy części zamiennych, określana jest metoda wzmacniania stali w postaci normalizacji, hartowania niskotemperaturowego i hartowania wysokoczęstotliwościowego itp. Spośród nich produkowane są druty o wysokiej wytrzymałości, sprężyny, sprężyny i zwiększone wymagania odporności na zużycie.
Widoki automatów
Materiały te są oznaczone literą A i liczbami wskazującymi stężenie węgla w setnych procentach. Doping ołowiu dodaje literę C po A. Wprowadzenie selenu, manganu, telluru zmniejsza użycie narzędzi skrawających podczas przetwarzania. Na stopień urabialności wpływa również dodatek fosforu, siarki i wapnia, który wprowadza się w postaci silikalitu do ciekłego stopu.
Zawartość fosforu i siarki obniża jakość, siarka zmniejsza właściwości antykorozyjne, siarczki prowadzą do naruszenia jednorodności metalu. Wykonane są z tej klasy elementów stalowych o złożonym kształcie i powierzchni, łączników, zaprojektowanych dla małego obciążenia.
Rodzaje stopów
Obejmują one metale z zawartością dodatków stopowych w ilości do 2, 5%. Oznaczenia literowe marki zawierają litery wskazujące określone zanieczyszczenia, a liczba po nich wskazuje procentową zawartość elementu. Jeśli jego zawartość jest mniejsza niż 1, 5%, do oznaczenia nie dodaje się żadnego dodatku.
Zawartość węgla w tej grupie stali jest znormalizowana o 0, 1–0, 3% Główne właściwości po obróbce cieplnej, chemicznej i niskiej hartowaniu po hartowaniu obejmują:
- wysoka twardość materiału na powierzchni;
- zmniejszona wytrzymałość warstwy środkowej i zwiększona lepkość.
Stal jest używana do produkcji części maszyn i przyrządów przeznaczonych do pracy z obciążeniami udarowymi i zmiennymi w warunkach zwiększonego zużycia.
Materiały cementowane
Aby poprawić twardość, wytrzymałość podczas kontaktu, stosuje się odporność na ścieranie, hartowność, chrom, magnez i nikiel, ostatni element zwiększa lepkość i zmniejsza granicę kruchości na zimno. Cementowane kompozycje dzielą się na dwie grupy:
- średnia wytrzymałość przy granicy plastyczności poniżej 700 MPa;
- wysoka wytrzymałość przy tym samym wskaźniku w zakresie 700–1100 MPa.
Zawartość dodatków odróżnia typy:
związki chromowe i chrom wanadowy cementowane na głębokość mniejszą niż 1, 5 mm;- związki chromowo-manganowe obejmują tytan o stężeniu 0, 06%, mangan i chrom o stężeniu 1% każdy, mają szczególną właściwość wewnętrznego utleniania podczas cementowania gazu, co prowadzi do zmniejszenia właściwości wytrzymałościowych;
- stopy chromowo-niklowo-molibdenowe są przedstawicielami klasy martenzytycznej i charakteryzują się zmniejszonymi zniekształceniami spowodowanymi hartowaniem powietrzem, domieszkowaniem metalami ziem rzadkich, które zwiększają hartowność, wytrzymałość statyczną i odporność na uderzenia.
Stopy sprężynowe
Części pracują w warunkach elastycznego odkształcenia i są poddawane cyklicznym obciążeniom, dlatego stale są wymagane dla wysokich szybkości płynności, ciągliwości i odporności na pękanie. Struktura obejmuje:
- mangan - mniej niż 1, 2%;
- krzem - mniej niż 2, 7%;
- wanad - do 0, 26%;
- chrom - do 1, 25%;
- Nikiel - mniej niż 1, 75%;
- wolfram - mniej niż 1, 2%.
W procesie przetwarzania wielkość ziarna maleje, wzrasta oporność metalu. Dla produkcji transportowej stopy krzemu są szczególnie cenne, jeśli technologia nie pozwala im na odwęglenie w produkcji, to wytrzymałość materiału pozostaje na poziomie określonych parametrów. Wprowadzenie niklu wanadowego, chromowego, wanadowego pomaga spowolnić nadmierny wzrost ziaren podczas ogrzewania i zwiększyć hartowność. Druty ciągnione na zimno o wysokiej zawartości węgla, austenityczna stal nierdzewna i wysokochromowe martenzytyczne stale są również wytwarzane ze sprężyn i innych elementów elastycznych.
Stal narzędziowa
Aby zapewnić niezawodne działanie narzędzi, stal musi mieć specjalne właściwości, które przejawiają się dla każdej grupy materiałów w różny sposób w zależności od produkcji i technologii wprowadzania dodatków.
Formy łożysk kulkowych
Dzięki produkcji stopy są oczyszczane z zanieczyszczeń niemetalicznych, zastosowanie technologii próżniowego łuku elektrycznego lub przetapiania prądem elektrycznym zmniejsza porowatość metalu. W produkcji łożysk i ich zespołów stosuje się chromowane stale łożyskowe z dodatkami chromowymi. Dodatkowe domieszkowanie przeprowadza się za pomocą manganu i krzemu w celu zwiększenia szybkości hartowności. Aby części mogły być wytwarzane przez tłoczenie na zimno, a na twardość stosowane jest wyżarzanie metali.
Utwardzanie części (rolek, łożysk kulkowych i pierścieni) przeprowadza się w kąpieli olejowej w temperaturze 850-870 ° C, chłodzi się, aby zapewnić stabilność do 25 ° C przed uwolnieniem. Ponieważ łożysko i podobne elementy podczas pracy doświadczają silnych obciążeń dynamicznych, są one wykonane z metali z dalszą obróbką cieplną i cementowaniem.
Gatunki odporne na zużycie
Odporność na zużycie wzrasta wraz ze wzrostem twardości materiału powierzchniowego. Dla długotrwałej pracy, takie właściwości stopu są ważne:
- odporność na pękanie pod wpływem tarcia ściernego;
- długotrwała praca pod wysokim ciśnieniem i obciążeniami udarowymi.
Odporne na ścieranie metale są wykorzystywane do produkcji gąsienic, płyt kruszących, urządzeń do kruszenia kamienia, kruszenia policzków. Praca w takich warunkach jest skuteczna ze względu na właściwości stali w celu uzyskania wytrzymałości i twardości w warunkach plastycznego odkształcenia na zimno, osiągając 70%. Dodatek fosforu o 0, 027% prowadzi do zwiększenia zimnej kruchości surowców.
Stal odlewana ma strukturę austenityczną, w której nadmiar węglika manganu jest uwalniany na granicach ziaren, co prowadzi do zmniejszenia wytrzymałości i wiązkości. W celu uzyskania jednofazowej struktury austenitycznej kęs jest hartowany w ośrodku wodnym w temperaturze około 1100 ° C.
Odporny na korozję
Materiały te wykorzystywane są do produkcji elementów urządzeń pracujących w warunkach korozji elektrochemicznej, nazywane są nierdzewnymi. Odporność na korozję rozwija się po wprowadzeniu dodatków prowadzących do powstawania folii powierzchniowych o dobrej przyczepności do metalu. Warstwy te zmniejszają bezpośrednie oddziaływanie stali z zewnętrznymi czynnikami drażniącymi i zwiększają potencjał w środowisku elektrochemicznym.
Metale nierdzewne dzielą się na chrom-nikiel i chrom. Związki chromowe są stosowane do części z tworzyw sztucznych, które są wytwarzane przez tłoczenie i spawanie. Ten typ dzieli się na stopy ferrytyczne, martenzytyczno-ferrytyczne i martenzytyczne. Aby zwiększyć odporność na wstrząsy, są one hartowane w oleju w temperaturze około 1000 ° C w wysokich warunkach odpuszczania ze wskaźnikami temperatury w zakresie 600–800 ° C.
Stopy żaroodporne
Używany do produkcji elementów pracujących w temperaturach powyżej 500 ° C, kompozycji niskostopowych zawierających do 0, 25% C i innych dodatków stopowych: chromu, wolframu, niklu. Utwardzanie i normalizacja odbywa się w oleju w temperaturze około 890–1050 ° C. Stale perlitowe są używane do wytwarzania części poddawanych pełzaniu pod małymi obciążeniami, na przykład parowych rur grzewczych, kotłów parowych i elementów złącznych.