Gradovi ugljičnog čelika. Klasifikacija, GOST, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

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 željeza i čelika. Lijevano željezo je tvrd, ali ne i izdržljiv materijal. Čelik je jak, pouzdan, duktilan metal sklon legurama koji se koristi u ljevaonici, valjanju, kovanju i štancanju.

Postoji nekoliko načina za izradu čelika:

1. Pretvornik. Oprema: pretvarač kisika. Naboj (sirovine): bijelo lijevano željezo, čelični otpad, vapnenac. Proizvodi se samo ugljični čelici.
2. Martenovski. Oprema: ložište. Naboj: tekuće sirovo željezo, čelični otpad, željezna ruda. Univerzalno za ugljične i legirane čelike.
3. Električni luk. Oprema: elektrolučna peć. Naboj: čelični otpad, lijevano željezo, koks, vapnenac. Generička metoda.
4. Indukcija. Oprema: indukcijska peć. Punjenje: otpadni metal od čelika i lijevanog željeza, ferolegure.

Suština procesa proizvodnje čelika je smanjiti količinu negativnih kemijskih inkluzija kako bi se dobio metal koji se popularno naziva "željezo", odnosno legura željeza i ugljika s udjelom ugljika ne više od 2,14%.

Procesi deoksidacije

Za čelik u završnoj fazi taljenja karakterističan je proces vrenja, na koji utječu dušik, vodik i ugljični oksidi koji su mu svojstveni. Takva legura u skrutnutom stanju ima poroznu strukturu, koja se uklanja valjanjem. Mekan je i duktilan, ali nije dovoljno jak.

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

Gotov čelik potrebnog stupnja deoksidacije izlijeva se u kalupe za kristalizaciju i korištenje u sljedećim tehnološkim fazama u proizvodnji gotovih čeličnih proizvoda.

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 skupine klasifikatora i oznake.

Na temelju glavnih klasifikacijskih značajki razlikuju se:

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

Metodama deoksidacije:

• vrijeme - deoksidirajući elementi (RE) u sastavu manje od 0,05%;
• polu-mirno - 0,05%≦RE≦0,15%;
• mirno - 0,15%≦RE≦0,3%.

Prema kemijskom sastavu:

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

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

Ovisno o mikrostrukturi:

• hipoeutektoid - u takvom čeliku sadržaj ugljika je manji od 0,8%;
• eutektoid - to su čelici sa udjelom ugljika od 0,8%;
• hipereutektoid - čelici s udjelom ugljika preko 0,8%.

Kvaliteta:

1. Redovna kvaliteta. Sumpora ovdje sadrži manje od 0,06%, fosfora - 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, razredi ugljičnog čelika dijele se na:

• Redovna kvaliteta konstrukcije;
• kvaliteta gradnje;
• instrumentalna kvaliteta;
• instrumentalna visoka kvaliteta.

Značajke označavanja konstrukcijskog čelika uobičajene kvalitete

Čelici uobičajene kvalitete 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 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 marke mogu značiti metalurški način proizvodnje: otvoreno ložište ili pretvarač kisika. Usput, ugljični čelici uobičajene kvalitete predstavljeni su kvantitativnim sastavom razreda, otprilike 47 komada.

Klasifikacija običnih kvalitetnih konstrukcijskih čelika

Ugljični čelici uobičajene kvalitete podijeljeni su u grupe.

• Grupa A: čelici koji moraju točno odgovarati navedenim mehaničkim svojstvima. Potrošaču se najčešće isporučuju u obliku limova i višesmjernih valjanih proizvoda (limovi, T, 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 regulirani potrebnim kemijskim sastavom i svojstvima. Proizvodi se odljevci i valjani proizvodi koji će biti podvrgnuti dodatnoj strojnoj 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 zadovoljiti tražena kemijska, fizikalna, mehanička i tehnološka svojstva. Ovu skupinu karakteriziraju različite vrste od kojih se izrađuju proizvodi od plastičnih ploča, izdržljivi okovi za rad u područjima značajnih temperaturnih razlika, kritični dijelovi (vijci, matice, osovine, klipni svornjaci). Sve proizvode različitog sastava, svojstava i razreda ove skupine objedinjuje dobra tehnološka zavarljivost. Ocjene: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), uključujući VSt3Gps, kategorije 1-6.

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

Označavanje čelika kvalitete ugljika

Sadržaj ugljika u čeliku navedene kvalitete je od 0,05% do 0,6%. Taljenje metala ove klasifikacijske skupine odvija se metodom otvorenog ognjišta ili električnim lukom. Širok raspon prisutnosti ugljika diverzificira mehanička svojstva: niskougljični - duktilni, srednje ugljični - jaki.

Čelici kvalitete ugljika imaju sadržaj S i P ne veći od 0,04%, redom.

Oznaka (GOST 1050-88):

• brojevi 05-60 - šifrirana prisutnost ugljika (minimalno - 0,05%, maksimalno - 0,6%);
• kp, ps, cn - stupanj deoksidacije ("sp" nijenaznačeno);
• G, Yu, F - sadrže mangan, aluminij, vanadij.

Označavanje izuzetaka

Čelici kvalitete ugljika imaju iznimke u svom označavanju:

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

Za sve razrede kvalitetnih čelika, tipična je moguća potreba za korištenjem toplinske (na primjer, normalizacija) i kemijsko-termalne obrade (na primjer, naugljičenje).

Klasifikacija čelika kvalitete ugljika

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

1. Visoko plastični materijal primjenjiv za hladnu obradu (valjanje), valjanje lima i cijevi. Ocjene - čelik 08ps, čelik 08, čelik 08kp.
2. Metal koji se koristi u vrućem valjanju i štancanju koji će raditi u toplinski agresivnim uvjetima. Ocjene - od čelika 10 do čelika 25.
3. Čelik koji se koristi u proizvodnji kritičnih dijelova, uključujući opruge, opruge, spojke, vijke, osovine. Ocjene - od čelika 60 do čelika 85.
4. Čelici koji zahtijevaju pouzdan rad u agresivnim uvjetima (na primjer, lanac gusjeničarskog traktora). Ocjene čelik 30, čelik 50, čelik 30G, čelik 50G.

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

Primjena ugljičnog konstrukcijskog čelika

Grad čelika po kvaliteti	Brend	Prijava
normalna kvaliteta	St0	pojačanje, obloga
	St1	tas, I-beams, kanali
	St3Gsp	građevinski čelik
	St5sp	čahure, matice, vijci
	St6ps	građevinski otpad
	ST4kp	u obliku, lim, dugi proizvodi za trajne strukture
kvaliteta	Steel10	cijevi za kotlove, žigosanje
	Steel15	dijelovi visoke duktilnosti, bregovi, vijci, matice
	Steel18kp	zavarene konstrukcije
	Čelik 20ps	osovine, vilice, igle, spojnice, cijevi
	Steel50	zupčanici, spojke
	Steel60	vretena, podloške, prstenovi za opruge

Ugljični alatni čelici imaju visoku čvrstoću i žilavost. Oni su nužno podvrgnuti višestupanjskoj toplinskoj obradi.

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

Oznaka robne marke (GOST 1435-74):

• U - karbonski instrumental;
• 7 -13 - sadržaj ugljika u njemu je 0,7-1,3%, redom;
• G - prisutnost mangana;
• A je visoke kvalitete.

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

Zahtjevi za ugljične alatne čelike

U skladu s GOST-om, alatni čelici moraju ispunjavati niz karakteristika.

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

Navedena tehnološka svojstva:

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

Da bi se poboljšala kvaliteta mehaničkih i tehnoloških pokazatelja, alatni čelici se podvrgavaju višestupanjskoj toplinskoj obradi:

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

Primljenosvojstva su određena kemijskim sastavom i rezultirajućom mikrostrukturom: martenzit s uključcima cementita i austenita.

Upotreba ugljičnog alatnog čelika

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

• Čelik U7, U7A - čekići, dlijeta, sjekire, dlijeta, malji, dlijeta, udice.
• Čelik U8, U8A, U8G - pile, odvijači, probijači, upuštači, rezači, kliješta.
• Čelik U9, U9A - alat za obradu metala, alat za rezanje drva.
• Čelik U10, čelik U10A, U11, U11A - rašpice, slavine, spiralne bušilice, pomoćni alati za probijanje i dimenzioniranje.
• U 12, U12A - razvrtači, slavine, mjerni alati.
• U13, U13A - turpije, instrumenti za brijanje i kirurški instrumenti, udarci za žigosanje.

Racionalan odabir klase ugljičnog čelika, tehnologije njegove toplinske obrade, razumijevanja njegovih svojstava i značajki ključ je dugog vijeka trajanja konstrukcija ili alata koji se proizvode, obrađuju ili upotrebljavaju.