Klase ugljičnog čelika. Klasifikacija, GOST, primjena

Čelik je proizvod crne metalurgije, glavni strukturni materijal. Koristi se za izradu građevinske armature, valjanog metala različitih profila, cijevi, dijelova, mehanizama i alata.

Proizvodnja čelika

U proizvodnji se bavi crna metalurgijalijevanog željeza i čelika. Lijevano željezo je tvrd, ali nije trajan materijal. Čelik je čvrst, pouzdan, duktilni, legurama sklon metal koji se koristi u ljevaonicama, valjanju, kovanju i štancanju.

Postoji nekoliko načina za izradu čelika:

1. Konverter. Oprema: pretvarač kisika. Naboj (sirovine): bijeli lijev, čelični otpad, vapnenac. Proizvode se samo ugljični čelici.
2. Otvorenje ognjišta. Oprema: ložišta. Naplata: tekuće željezo, otpad od čelika, željezna ruda. Svestrani za ugljične i legirane čelike.
3. Električni luk. Oprema: elektrolučna peć. Naplata: otpad od čelika, lijevano željezo, koks, vapnenac. Univerzalna metoda.
4. Indukcija. Oprema: indukcijska peć. Naplata: metalni otpad od čelika i lijevanog željeza, ferolegure.

Bit postupka proizvodnje čelika je smanjenjekoličina negativnih kemijskih inkluzija kako bi se dobio metal, koji se u narodu naziva "željezo", odnosno - legura željezo-ugljik s udjelom ugljika ne većim od 2,14%.

Procesi deoksidacije

Za čelik u završnoj fazi taljenjakarakterističan je postupak vrenja na koji utječu svojstveni dušik, vodik i ugljični monoksid. Takva legura u skrutnutom stanju ima poroznu strukturu, koja se uklanja valjanjem. Mekan je i savitljiv, ali nedovoljno jak.

Postupak deoksidacije sastoji se u deaktiviranjuvrele nečistoće uvođenjem feromangana, ferosilicija, aluminija u leguru. Ovisno o količini zaostalih plinova i deoksidirajućih elemenata, čelik može biti polumiran ili miran.

Gotovi čelik potrebnog stupnja deoksidacije ulijeva se u kalupe za kristalizaciju i upotrebu u sljedećim tehnološkim fazama proizvodnje gotovih proizvoda od čelika.

Klasifikacija ugljičnog čelika

Sav čelik dostupan na svjetskom tržištu možemo podijeliti na ugljični i legirani čelik. Sve vrste ugljičnog čelika podijeljene su u različite skupine klasifikatora i obilježja označavanja.

Na temelju glavnih klasifikacijskih obilježja, postoje:

1. Ugljični strukturni čelici. Sadrže manje od 0,8% ugljika. Koriste se za proizvodnju armature, valjanih proizvoda i odljevaka.
2. Ugljični alatni čelici koji smanjuju ugljik u količini od 0,7% do 1,3%. Koriste se za alate, opremu, uređaje.

Metodama deoksidacije:

• vreli - elementi za deoksidaciju (RE) u sastavu manje od 0,05%;
• polumirno - 0,05% ≤RE≤0,15%;
• mirno - 0,15% ≤RE≤0,3%.

Po kemijskom sastavu:

• nisko-ugljični (0,3% ≤C);
• srednje ugljik (0,3≤C≤0,65%);
• visoki ugljik (0,65≤C≤1,3%).

Čelici koji sadrže više od 1,3% ugljika ne koriste se u industriji.

Ovisno o mikrostrukturi:

• hipoetektoid - u takvom čeliku sadržaj ugljika je manji od 0,8%;
• eutektoid - to su čelici sa sadržajem ugljika od 0,8%;
• hipereutektoidni - čelici sa sadržajem ugljika preko 0,8%.

Po kvaliteti:

1. Normalna 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 fosfor ne prelazi 0,018%.

Prema glavnom standardu, vrste ugljičnog čelika dijele se na:

• standardna kvaliteta konstrukcije;
• kvaliteta konstrukcije;
• instrumentalna kvaliteta;
• instrumental visoke kvalitete.

Značajke označavanja konstrukcijskog čelika uobičajene kvalitete

Čelici uobičajene kvalitete sadrže: C - do 0,6%, S - do 0,06%, P - do 0,07%. Pogledajmo kako je označen ovaj ugljični čelik. GOST 380 definira sljedeće nijanse označavanja:

• A, B, C - skupina; A - nije naznačeno u markicama;
• 0–6 nakon slova "St" je serijski broj u kojem su šifrirani kemijski sastav i (ili) mehanička svojstva;
• G - prisutnost Mangan Mn (mangan);
• kp, ps, cn - stupanj deoksidacije (kipuće, polumirno, mirno).

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

Slova M, K na početku oznake mogu značitimetalurška metoda proizvodnje: kamin ili pretvarač kisika. Usput, uobičajeni kvalitetni ugljični čelici predstavljeni su kvantitativnim sastavom razreda, oko 47 komada.

Klasifikacija konstrukcijskih čelika uobičajene kvalitete

Ugljični čelici uobičajene kvalitete podijeljeni su u skupine.

• Skupina A:čelici koji moraju točno odgovarati navedenim mehaničkim svojstvima. Potrošaču se isporučuju najčešće u obliku limova i višenamjenskih valjanih proizvoda (limovi, čarape, dvostruke grede, okovi, zakovice i kućišta). Ocjene: St0, St1 - St6 (kp, ps, cn), kategorije 1-3, uključujući St3Gps, St5Gps.
• Skupina B:čelici koji se moraju regulirati potrebnim kemijskim sastavom i svojstvima. Proizvode se odljevci i valjci koji će biti podvrgnuti dodatnoj mehaničkoj obradi pritiskom u vrućem stanju (kovanje, štancanje). Ocjene: BSt0, BSt1 (kp-sp), BSt2 (kp, ps), BSt3 (kp-cn, uključujući BSt3Gps), BSt4 (kp, ps), BSt 6 (ps, cn), kategorije 1 i 2.
• Skupina B:čelici koji moraju udovoljavati potrebnim kemijskim, fizikalnim, mehaničkim i tehnološkim svojstvima. Ovu skupinu karakteriziraju razni razredi od kojih se izrađuju proizvodi od plastičnih limova, izdržljiva armatura za rad u područjima značajnih padova temperature, kritični dijelovi (vijci, matice, osovine, klipne osovine). Sve proizvode različitog sastava, svojstava i marki ove skupine ujedinjuje dobra tehnološka zavarljivost. Ocjene: VSt1-VSt6 (kp, ps, cn), VSt5 (ps, cn), uključujući VSt3Gps, kategorije 1-6.

Konstrukcijski čelici uobičajene kvalitete su legure koje imaju široku primjenu u industriji.

Oznaka čelika kvalitete ugljika

Sadržaj ugljika u čeliku imenovane kvaliteteod 0,05% do 0,6%. Topljenje metala ove klasifikacijske skupine događa se metodama otvorenih ognjišta ili električnog luka. Širok raspon sadržaja ugljika diverzificira mehanička svojstva: nisko-ugljični - duktilni, srednje ugljični-jaki.

Kvalitetni ugljični čelici sadrže S i P ne više od 0,04%.

Označavanje (GOST 1050-88):

• brojevi 05-60 - šifrirana prisutnost ugljika (minimum - 0,05%, maksimum - 0,6%);
• kp, ps, cn - stupanj deoksidacije ("cn" nije naznačeno);
• G, Yu, F - sadrže mangan, aluminij, vanadij.

Iznimke u označavanju

Kvalitetni ugljični čelici imaju iznimke u označavanju:

• 15K, 20K, 22K - visokokvalitetni čelici, primjenjivi u konstrukciji kotlova;
• 20-PV - ugljik - 0,2%, čelik je primjenjiv u proizvodnji cijevi vrućim valjanjem, u konstrukciji kotlova i ugradnji sustava grijanja, sadrži bakar i krom;
• OSV - čelik za proizvodnju osovina nosača, sadrži nikal, krom, bakar.

Sve vrste visokokvalitetnih čelika karakterizira moguća potreba za korištenjem termičke (na primjer, normalizacija) i kemijsko-toplinske obrade (na primjer, karburalizacija).

Klasifikacija čelika kakvoće ugljika

Ova vrsta ugljičnih čelika može se približno podijeliti u 4 skupine:

1. Visoko plastični materijal pogodan za hladnu obradu (valjanje), valjanje limova i cijevi. Ocjene - čelik 08ps, čelik 08, čelik 08kp.
2. Metal koji se koristi za vruće valjanje i štancanje koji će raditi u toplinski agresivnim uvjetima. Ocjene - od čelika 10 do čelika 25.
3. Čelik, koji je pronašao primjenu u proizvodnji kritičnih dijelova, uključujući opruge, opruge, spojnice, vijke, osovine. Ocjene - od čelika 60 do čelika 85.
4. Čelici koji zahtijevaju pouzdan rad u agresivnim uvjetima (na primjer, gusjenični lanac traktora). Ocjene čelik 30, čelik 50, čelik 30G, čelik 50G.

Također je moguće podijeliti u 2 skupine sve poznate vrste ugljičnog čelika iz klase kvalitete: strukturni konvencionalni i strukturni mangan.

Primjena ugljičnog konstrukcijskog čelika

Ugljični alati odlikuju se velikom čvrstoćom i žilavošću. Moraju biti podvrgnuti višestepenoj toplinskoj obradi.

Sadržaj ugljika u čeliku: 0,7 - 1,3%. Za visokokvalitetne - do 0,03%, fosfor - do 0,035%. A za visokokvalitetne instrumentale: sumpor - do 0,02%, fosfor - do 0,03%.

Oznaka marke (GOST 1435-74):

• U - ugljični instrumental;
• 7 -13 - sadržaj ugljika u njemu iznosi 0,7-1,3%;
• G - prisutnost mangana u sastavu;
• A - visoka kvaliteta.

Iznimke od osnovnih načela označavanja ugljičnih alatnih čelika predstavljaju materijali za dijelove sata A75, ASU10E, AU10E.

Zahtjevi za ugljične alatne čelike

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

Potrebne fizikalno-kemijske i mehaničkesvojstva: pokazatelji kvalitete tvrdoće, udarne čvrstoće, čvrstoće, otpornosti na temperaturne promjene tijekom rada (tijekom rezanja, bušenja, udarnih opterećenja), otpornosti na koroziju.

Navedena tehnološka svojstva:

• otpornost na negativne procese tehnologije rezanja (lijepljenje iverja, kaljenje radom);
• dobra obradivost okretanjem i brušenjem;
• savitljivost za toplinsku obradu;
• otpornost na pregrijavanje.

Da bi se poboljšali kvalitetni mehanički i tehnološki pokazatelji, alatni čelici podvrgavaju se višestepenoj toplinskoj obradi:

• žarenje početnog materijala prije izrade alata;
• stvrdnjavanje (hlađenje u otopinama soli) i naknadno kaljenje gotovih proizvoda (uglavnom nisko kaljenje).

Dobivena svojstva određena su kemijskim sastavom i rezultirajućom mikrostrukturom: martenzit s cementitom i austenitnim uključivanjima.

Upotreba ugljičnih alatnih čelika

Opisani čelici koriste se za izradu svih vrsta alata: rezni, udaraljni, pomoćni.

• Čelik U7, U7A - čekići, dlijeta, sjekire, dlijeta, čekići, dlijeta, udice.
• Čelik U8, U8A, U8G - pile, odvijači, središnji probijači, upuštači, rezači, kliješta.
• Čelik U9, U9A - bravarski alati, alati za rezanje drva.
• Čelik U10, čelik U10A, U11, U11A - rašpe, slavine, svrdla, pomoćni alat za štancanje i baždarenje.
• U 12, U12A - razvrtači, slavine, mjerni alati.
• U13, U13A - turpije, brijaći i kirurški instrumenti, žigosanje.

Racionalni izbor klase ugljičnog čelika,tehnologija njegove toplinske obrade, razumijevanje njegovih svojstava i značajki jamstvo je dugog vijeka trajanja konstrukcija ili alata proizvedenih, obrađenih ili korištenih.