Gradi di acciaio al carbonio. Classificazione, GOST, applicazione

L'acciaio è un prodotto della metallurgia ferrosa, il principale materiale strutturale. Viene utilizzato per produrre raccordi da costruzione, laminati metallici di vari profili, tubi, parti, meccanismi e strumenti.

Produzione di acciaio

La metallurgia ferrosa è impegnata nella produzioneghisa e acciaio. La ghisa è un materiale duro, ma non durevole. L'acciaio è un metallo resistente, affidabile, duttile, a tendenza lega, utilizzato nelle fonderie, laminazione, forgiatura e stampaggio.

Esistono diversi modi per fondere l'acciaio:

1. Converter. Dotazione: convertitore di ossigeno. Carica (materie prime): ghisa bianca, rottami di acciaio, calcare. Vengono prodotti solo acciai al carbonio.
2. Focolare aperto. Attrezzatura: forno a focolare aperto. Carica: ferro liquido, rottami di acciaio, minerale di ferro. Versatile sia per acciai al carbonio che legati.
3. Arco elettrico. Attrezzatura: forno elettrico ad arco. Carica: rottami di acciaio, ghisa, coke, calcare. Un metodo universale.
4. Induzione. Attrezzatura: forno a induzione. Carica: rottami di acciaio e ghisa, ferroleghe.

L'essenza del processo di produzione dell'acciaio è ridurreil numero di inclusioni chimiche negative per ottenere il metallo, comunemente chiamato "ferro", o meglio - una lega ferro-carbonio con un contenuto di carbonio non superiore al 2,14%.

Processi di disossidazione

Per l'acciaio nella fase finale della fusionecaratteristico è il processo di ebollizione, che è influenzato da azoto, idrogeno, monossidi di carbonio ad esso inerenti. Una tale lega allo stato solidificato ha una struttura porosa, che viene rimossa mediante laminazione. È morbido e flessibile, ma non abbastanza forte.

Il processo di disossidazione consiste nella disattivazioneebollizione di impurità introducendo ferromanganese, ferrosilicio, alluminio nella lega. A seconda della quantità di gas residui e degli elementi disossidanti, l'acciaio può essere semi-calmo o fermo.

L'acciaio finito del grado di disossidazione richiesto viene colato negli stampi per la cristallizzazione e l'uso nelle successive fasi tecnologiche della produzione di prodotti finiti in acciaio.

Classificazione dell'acciaio al carbonio

Tutti gli acciai disponibili sul mercato mondiale possono essere suddivisi in acciai al carbonio e legati. Tutti i gradi di acciaio al carbonio sono classificati in base a diversi gruppi di classificatori e caratteristiche di designazione.

In base alle principali caratteristiche di classificazione, ci sono:

1. Acciai strutturali al carbonio. Contengono meno dello 0,8% di carbonio. Sono utilizzati per la produzione di tondo per cemento armato, prodotti laminati e getti.
2. Acciai per utensili al carbonio che riducono il carbonio in una quantità compresa tra lo 0,7% e l'1,3%. Sono utilizzati per strumenti, attrezzature, dispositivi.

Con metodi di disossidazione:

• bollente - elementi disossidanti (RE) nella composizione inferiore allo 0,05%;
• semi-calmo - 0,05% ≤RE≤0,15%;
• calma - 0,15% ≤RE≤0,3%.

Per composizione chimica:

• a basso tenore di carbonio (0,3% ≤С);
• carbonio medio (0,3≤C≤0,65%);
• alto tenore di carbonio (0,65 ≤ C ≤ 1,3%).

Gli acciai contenenti più dell'1,3% di carbonio non vengono utilizzati nell'industria.

A seconda della microstruttura:

• ipoeutettoide: in tale acciaio il contenuto di carbonio è inferiore allo 0,8%;
• eutettoide: si tratta di acciai con un contenuto di carbonio dello 0,8%;
• ipereutettoide - acciai con un contenuto di carbonio superiore allo 0,8%.

Per qualità:

1. Qualità normale. Lo zolfo qui contiene meno dello 0,06%, fosforo - non più dello 0,07%.
2. Acciai di qualità. Non contengono più dello 0,04% di zolfo e fosforo.
3. Alta qualità. La quantità di zolfo qui non supera lo 0,025% e il fosforo non supera lo 0,018%.

Secondo lo standard principale, i gradi di acciaio al carbonio sono suddivisi in:

• qualità standard costruttiva;
• qualità costruttiva;
• qualità strumentale;
• strumentale di alta qualità.

Caratteristiche della marcatura di acciaio strutturale di qualità ordinaria

Gli acciai di qualità ordinaria contengono: C - fino allo 0,6%, S - fino allo 0,06%, P - fino allo 0,07%. Diamo un'occhiata a come è marcato questo acciaio al carbonio. GOST 380 definisce le seguenti sfumature di designazione:

• A, B, C - gruppo; A - non indicato nei francobolli;
• 0–6 dopo le lettere "St" è un numero di serie in cui sono crittografate la composizione chimica e (o) le proprietà meccaniche;
• G - la presenza di Mangan Mn (manganese);
• kp, ps, cn - il grado di disossidazione (bollente, semi-calmo, calmo).

I numeri da 1 a 6 dopo il grado di disossidazione attraverso un trattino sono categorie. In questo caso, la prima categoria non è indicata in alcun modo.

Le lettere M, K all'inizio del segno possono significaremetodo di produzione metallurgica: focolare aperto o convertitore di ossigeno. A proposito, gli acciai al carbonio di qualità ordinaria sono rappresentati dalla composizione quantitativa dei gradi, circa 47 pezzi.

Classificazione degli acciai strutturali di qualità ordinaria

Gli acciai al carbonio di qualità comune sono divisi in gruppi.

• Gruppo A:acciai che devono corrispondere esattamente alle proprietà meccaniche specificate. Sono forniti al consumatore il più delle volte sotto forma di fogli e prodotti laminati multiuso (fogli, T, travi a I, raccordi, rivetti e alloggiamenti). Gradi: St0, St1 - St6 (kp, ps, cn), categorie 1-3, inclusi St3Gps, St5Gps.
• Gruppo B:acciai che devono essere regolati dalla composizione chimica e dalle proprietà richieste. Vengono prodotte colata e laminazione, che saranno sottoposte a lavorazioni meccaniche aggiuntive mediante pressione a caldo (forgiatura, stampaggio). Gradi: BSt0, BSt1 (kp-sp), BSt2 (kp, ps), BSt3 (kp-cn, incluso BSt3Gps), BSt4 (kp, ps), BSt 6 (ps, cn), categorie 1 e 2.
• Gruppo B:acciai che devono soddisfare le proprietà chimiche, fisiche, meccaniche e tecnologiche richieste. Questo gruppo è caratterizzato da una varietà di qualità da cui sono realizzati i prodotti in fogli di plastica, raccordi durevoli per il lavoro in aree con forti cadute di temperatura, parti critiche (bulloni, dadi, assi, spinotti). Tutti i prodotti di varia composizione, proprietà e marchi di questo gruppo sono uniti da una buona saldabilità tecnologica. Gradi: VSt1-VSt6 (kp, ps, cn), VSt5 (ps, cn), incluso VSt3Gps, categorie 1-6.

Gli acciai strutturali di qualità ordinaria sono leghe che hanno un'ampia varietà di usi nell'industria.

Marcatura in acciaio al carbonio

Contenuto di carbonio nell'acciaio della qualità indicatadallo 0,05% allo 0,6%. La fusione del metallo di questo gruppo di classificazione avviene con metodi a focolare aperto o ad arco elettrico. Una vasta gamma di contenuto di carbonio diversifica le proprietà meccaniche: basso tenore di carbonio - duttile, carbonio medio - forte.

Gli acciai al carbonio di qualità contengono S e P non più dello 0,04%, rispettivamente.

Marcatura (GOST 1050-88):

• numeri 05-60 - presenza crittografata di carbonio (minimo - 0,05%, massimo - 0,6%);
• kp, ps, cn - il grado di disossidazione ("cn" non è indicato);
• G, Yu, F - contengono manganese, alluminio, vanadio.

Eccezioni nell'etichettatura

Gli acciai al carbonio di qualità hanno delle eccezioni nella loro marcatura:

• 15K, 20K, 22K - acciai di alta qualità, applicabili nella costruzione di caldaie;
• 20-PV - carbonio - 0,2%, l'acciaio è applicabile nella produzione di tubi mediante laminazione a caldo, nella costruzione di caldaie e nell'installazione di sistemi di riscaldamento, contiene rame e cromo;
• OSV - acciaio per la produzione di assi del carrello, contiene nichel, cromo, rame.

Tutti i gradi di acciai di alta qualità sono caratterizzati dalla possibile necessità di utilizzare trattamenti termici (ad esempio normalizzazione) e chimico-termici (ad esempio cementazione).

Classificazione degli acciai di qualità al carbonio

Questo tipo di acciai al carbonio può essere approssimativamente suddiviso in 4 gruppi:

1. Materiale altamente plastico adatto per lavorazioni a freddo (laminazione), laminazione di lamiere e tubi. Gradi - acciaio 08ps, acciaio 08, acciaio 08kp.
2. Un metallo utilizzato nella laminazione a caldo e nello stampaggio che funzionerà in condizioni termicamente aggressive. Gradi - dall'acciaio 10 all'acciaio 25.
3. Acciaio, che ha trovato applicazione nella produzione di parti critiche, comprese molle, molle, giunti, bulloni, alberi. Gradi - dall'acciaio 60 all'acciaio 85.
4. Acciai che richiedono un funzionamento affidabile in condizioni aggressive (ad esempio, una catena di trattori cingolati). Gradi acciaio 30, acciaio 50, acciaio 30G, acciaio 50G.

È anche possibile dividere in 2 gruppi tutti i gradi noti di acciaio al carbonio dalla classe di qualità: strutturale convenzionale e strutturale al manganese.

Applicazione di acciaio strutturale al carbonio

Gli acciai per utensili al carbonio sono caratterizzati da elevata resistenza e tenacità. Devono essere sottoposti a trattamento termico in più fasi.

Contenuto di carbonio nell'acciaio: 0,7 - 1,3%. Per alta qualità - fino allo 0,03%, fosforo - fino allo 0,035%. E per strumentale di alta qualità: zolfo - fino allo 0,02%, fosforo - fino allo 0,03%.

Designazione del marchio (GOST 1435-74):

• U - strumentale in carbonio;
• 7-13: il contenuto di carbonio in esso è rispettivamente dello 0,7-1,3%;
• G - la presenza di manganese nella composizione;
• A - alta qualità.

Le eccezioni ai principi di base della marcatura degli acciai per utensili al carbonio sono il materiale per le parti di orologi A75, ASU10E, AU10E.

Requisiti per gli acciai per utensili al carbonio

Secondo GOST, gli acciai per utensili devono soddisfare una serie di caratteristiche.

Necessario fisico-chimico e meccanicoproprietà: indicatori di qualità di durezza, resistenza agli urti, resistenza, resistenza alle variazioni di temperatura durante il funzionamento (durante il taglio, perforazione, carichi d'urto), resistenza alla corrosione.

Proprietà tecnologiche specificate:

• resistenza ai processi negativi della tecnologia di taglio (incollaggio di trucioli, incrudimento);
• buona lavorabilità mediante tornitura e rettifica;
• flessibilità al trattamento termico;
• resistenza al surriscaldamento.

Per migliorare gli indicatori meccanici e tecnologici di qualità, gli acciai per utensili sono sottoposti a trattamento termico multistadio:

• ricottura del materiale di partenza prima di realizzare utensili;
• indurimento (raffreddamento in soluzioni saline) e successivo rinvenimento dei prodotti finiti (principalmente basso rinvenimento).

Le proprietà ottenute sono determinate dalla composizione chimica e dalla microstruttura risultante: martensite con cementite e inclusioni austenitiche.

Uso di acciai per utensili al carbonio

Gli acciai descritti sono utilizzati per la fabbricazione di tutti i tipi di utensili: taglio, percussione, ausiliari.

• Acciaio U7, U7A - martelli, scalpelli, asce, scalpelli, mazze, scalpelli, ami da pesca.
• Acciaio U8, U8A, U8G - seghe, cacciaviti, punzoni centrali, svasatori, frese, pinze.
• Acciaio U9, U9A - utensili per fabbro, utensili per il taglio del legno.
• Acciaio U10, acciaio U10A, U11, U11A - raspe, maschi, punte elicoidali, strumento ausiliario per stampaggio e calibrazione.
• U 12, U12A - alesatori, maschi, strumenti di misura.
• U13, U13A - lime, strumenti chirurgici e da barba, punzoni per stampaggio.

Scelta razionale del grado di acciaio al carbonio,la tecnologia del suo trattamento termico, la comprensione delle sue proprietà e caratteristiche è la garanzia di una lunga durata delle strutture o degli strumenti prodotti, lavorati o utilizzati.