Acél: meghatározás, osztályozás, kémiai összetétel és alkalmazás

Milyen gyakran halljuk az "acél"szót. Sőt, nemcsak a kohászati termelés szakemberei, hanem a hétköznapi emberek is kifejezik. Egyetlen szilárd szerkezet sem képes acél nélkül. Valójában, amikor valami fémről beszélünk, acélból készült terméket értünk. Nézzük meg, hogy mit tartalmaz, és hogyan osztályozzák.

Meghatározás

Az acél talán a legnépszerűbb ötvözet, amely vason és szénen alapul. Ezenkívül az utóbbi aránya 0,1-2,14%, az előbbi pedig nem lehet alacsonyabb, mint 45% %. A termelés egyszerűsége és a nyersanyagok rendelkezésre állása döntő fontosságú a fém elterjedésében az emberi tevékenység minden területén.

A fő az anyag jellemzői kémiai összetételétől függően változhat. Az acél, mint két komponensből, vasból és szénből álló ötvözet meghatározása nem nevezhető teljesnek. Ez magában foglalhatja például a krómot-a hőállóság érdekében, a nikkelt pedig a korrózióállóság biztosítására.

Az anyag kötelező összetevői hozzájárulnak további előnyök megjelenéséhez. Tehát, a vas teszi az ötvözet képlékeny és könnyen deformálható bizonyos körülmények között, és a szén-szilárdság és keménység ugyanakkor törékenység. Ezért részesedése olyan kicsi az acél teljes tömegében. Az ötvözet előállítási módszerének meghatározása a mangán 1% - os, A Szilícium pedig 0,4% - os tartalmához vezetett %. Számos szennyeződés jelenik meg a fém olvadása során, amelyek megpróbálnak megszabadulni. A foszfor és a kén mellett az oxigén és a nitrogén is rontja az anyag tulajdonságait, így kevésbé tartós és változó plaszticitás.

Besorolás

Az acél mint fém meghatározása egy bizonyos jellemzők halmaza, , természetesen nem kétséges. Azonban összetétele lehetővé teszi az anyag több irányba történő osztályozását. Például a fémeket a következő jellemzők különböztetik meg:

• kémiai úton;
• strukturális;
• minőség szerint;
• előzetes egyeztetés alapján;
• a dezoxidáció mértéke szerint;
• keménység szerint;
• az acél hegeszthetősége szerint.

Az acél meghatározását, jelölését és minden jellemzőjét az alábbiakban ismertetjük.

Jelölés

Sajnos az acélok globális megnevezése nem létezik, ami jelentősen bonyolítja az országok közötti kereskedelmi műveleteket. Alfanumerikus rendszert határoztak meg Oroszországban. A betűk jelzik az elemek nevét és a deoxidáció módját, a számok pedig a számukat.

Kémiai összetétel

Az acél kémiai összetétel szerinti felosztásának két módja van. A modern tankönyvek által adott meghatározás lehetővé teszi a széntartalmú anyagok megkülönböztetését az ötvözött anyagoktól.

Az első jellemző az acélt alacsony szén–dioxid–kibocsátású, közepes szén-dioxid-kibocsátású és magas szén-dioxid-kibocsátású, a második pedig alacsony ötvözetű, közepes ötvözetű és magas ötvözetű. Alacsony szén-dioxid-kibocsátású fémeket neveznek, amelyek a GOST 3080-2005 szerint a vas mellett a következő összetevőket is magukban foglalhatják:

• Szén - legfeljebb 0,2 %. Elősegíti a termikus keményedést, ami miatt az ideiglenes ellenállás és a keménység megduplázódik.
• A mangán legfeljebb 0,8 % mennyiségben aktívan kémiai kötésbe lép az oxigénnel, és nem teszi lehetővé a vas-oxid képződését. A fém jobban ellenáll a dinamikus terhelésnek, és érzékenyebb a termikus keményedésre.
• Szilícium-akár 0,35 %. Segítségével a mechanikai jellemzők, például a viszkozitás, az erő, a hegeszthetőség jobbá válnak.

A GOST szerint az acél alacsony szén-dioxid-kibocsátású meghatározása olyan fémre vonatkozik, amely a hasznos mellett számos káros szennyeződést tartalmaz a következő mennyiségekben. Ez:

• Foszfor-legfeljebb 0,08% felelős a hideg törés megjelenéséért, rontja az állóképességet és az erőt. Csökkenti a fém ütésállóságát.
• Kén-legfeljebb 0,06 %. Bonyolítja a fémfeldolgozást nyomással, növeli a felszabadulás törékenységét.
• Nitrogén. Csökkenti az ötvözet technológiai és szilárdsági tulajdonságait.
• Oxigén. Csökkenti az erőt és megakadályozza a szerszámok megmunkálását a vágás során.

Meg kell jegyezni, hogy az alacsony vagy alacsony széntartalmú acélok különösen lágyak és rugalmasak. Mind meleg, mind hideg körülmények között jól deformálódnak.

A közepes szénacél meghatározása, valamint összetétele természetesen eltér a fent leírt anyagtól. És a legnagyobb a különbség a szén mennyisége, amely 0,2 - 0,45 %. Az ilyen fém alacsony viszkozitással és plaszticitással rendelkezik, kiváló szilárdsági tulajdonságokkal. A hagyományos teljesítményterheléshez használt alkatrészek általában közepes szénacélból készülnek.

Ha a széntartalom meghaladja a 0,5% - ot, akkor az ilyen acélt magas szén-dioxid-kibocsátásnak nevezik. Megnövekedett keménysége, csökkent viszkozitása, plaszticitása, és a szerszámok és alkatrészek meleg és hideg deformációval történő bélyegzésére szolgál.

Az acélban lévő szén kimutatása mellett meg lehet határozni az anyag jellemzőit a benne lévő további szennyeződések révén. Ha a szokásos elemek mellett krómot, nikkelt, rézet, vanádiumot, titánt, kémiailag kötött állapotban lévő nitrogént célzottan vezetnek be a fémbe, akkor azt ötvözöttnek nevezik. Az ilyen adalékanyagok csökkentik a törékeny törés kockázatát, növelik a korrózióállóságot és az erőt. Számuk jelzi az acél ötvözésének mértékét:

• alacsony ötvözetű-akár 2,5% ötvöző adalékot tartalmaz;
• közepes ötvözet - 2,5 - 10 %;
• magas ötvözet - akár 50 %.

Mit jelent ez? Például az acél tulajdonságainak növekedése a következő:

1. Króm hozzáadása. Pozitív hatással van a mechanikai jellemzőkre már a teljes térfogat 2 % - ában.
2. A nikkel bevezetése 1-5% - kal növeli a viszkozitás hőmérsékleti tartalékát. Csökkenti a hidegtörést.
3. A mangán ugyanúgy működik, mint a nikkel, bár sokkal olcsóbb. Ez azonban növeli a fém érzékenységét a túlmelegedésre.
4. A volfrám egy keményfém-képző adalék, amely nagy keménységet biztosít. Mert megakadályozza a gabona növekedését melegítéskor.
5. A molibdén drága adalékanyag. Ami növeli a nagy sebességű acélok hőállóságát.
6. Szilícium. Növeli a savállóságot, a rugalmasságot, a skála ellenállását.
7. Titan. Krómmal és mangánnal kombinálva hozzájárulhat a finomszemcsés szerkezet kialakulásához.
8. Réz. Növeli a korróziógátló tulajdonságokat.
9. Alumínium. Növeli a hőállóságot, a skálát, az ütésállóságot.

Szerkezet

Az acél összetételének meghatározása hiányos lenne annak szerkezetének tanulmányozása nélkül. Ez a funkció azonban nem állandó, és számos tényezőtől függhet, például: hőkezelési mód, hűtési sebesség, ötvözés mértéke. A szabályok szerint az acél szerkezetét a lágyítás vagy a normalizálás után kell meghatározni. Lágyítás után a fém fel van osztva:

• pre-eutektoid szerkezet-felesleges ferrittel;
• eutektoid, amely perlitből áll;
• zaeutectoid-másodlagos karbidokkal;
• - elsődleges karbidokkal;
• ausztenites-arcközpontú kristályráccsal;
• ferrites-köbös térfogat-központú rács.

Az acélosztály meghatározása a normalizálás után lehetséges. Ez alatt a hőkezelés egyik típusát értjük, beleértve a fűtést, az expozíciót és az azt követő hűtést. Vannak megkülönböztetett pearlite, ausztenites és ferrites osztályok.

Minőség

A típusok meghatározása a minőség szempontjából négy irányban vált lehetővé. Ez:

1. A szokásos minőségű acélok legfeljebb 0,6% széntartalommal rendelkeznek, amelyeket nyílt kandallókemencékben vagy oxigénnel működő átalakítókban olvasztanak. A legolcsóbbnak tekintik őket, jellemzőikben alacsonyabbak, mint más csoportok fémjei. Ilyen acélok például az St0, St3sp, St5kp.
2. Kiváló minőségű. Fényes képviselők az ilyen típusú acél St08kp, St10ps, St20. Ugyanazokkal a kemencékkel olvasztják őket, de magasabb követelményeket támasztanak a töltési és gyártási folyamatokkal szemben.
3. A kiváló minőségű acélokat elektromos kemencékben olvasztják, ami garantálja az anyag tisztaságának növekedését a nemfémes zárványok esetében, vagyis a mechanikai tulajdonságok javulását. Ilyen anyagok közé tartozik az St20A, St15X2MA.
4. Különösen jó minőségű-speciális kohászati módszerrel gyártva. Ezeket elektroslag újraolvasztásnak vetik alá, amely tisztítást biztosít a szulfidoktól és az oxidoktól. Az ilyen típusú acélok közé tartozik az St18HG-Sh, St20HGNTR-Sh.

Szerkezeti acélok

Ez talán a legegyszerűbb és legérthetőbb jel a laikus számára. Vannak szerkezeti, szerszám-és speciális célú acélok. A strukturális általában a következőkre oszlik:

1. Építés-ezek a szokásos minőségű szénacélok és az alacsony ötvözetű tartomány képviselői. Számos követelmény van rájuk, amelyek közül a legfontosabb a hegeszthetőség elég magas szinten. Ilyenek például az StS255, StS345T, StS390K, StS440D.
2. Cementált termékek készülnek, amelyek a felületi kopás körülményei között működnek, ugyanakkor dinamikus terheléseket tapasztalnak. Ezek közé tartozik az alacsony széntartalmú acélok St15, St20, St25 és néhány ötvözött: St15H, St20H, St15HF, St20HN, St12HNZA, St18X2N4VA, St18X2N4MA, St18HGT, St20HGR, St30HGT.
3. A hideg sajtoláshoz a hengerelt lombozatot kiváló minőségű, alacsony szén-dioxid-kibocsátású mintákból használják. Mint például ST08YU, St08ps, St08kp.
4. Javított acélok, amelyek javulnak a kioltás és a magas temperálás során. Ezek közepes szén (St35, St40, St45, St50), króm (St40X, St45X, St50X, St30HRA, St40HR) acélok, valamint króm-szilícium mangán, króm-nikkel molibdén és króm-nikkel.
5. A rugós rugók rugalmas tulajdonságokkal rendelkeznek, és hosszú ideig megtartják őket, mivel nagyfokú ellenállást mutatnak a fáradtsággal és a pusztítással szemben. Ezek az St65, St70 és ötvözött acélok széntartalmú képviselői (St60X2, St50HGS, St60X2HFA, St55HGR).
6. A nagy szilárdságú minták azok, amelyek szilárdsága kétszer akkora, mint más szerkezeti acéloké, hőkezeléssel és kémiai összetételsel érhető el. Ezek ömlesztve ötvözött közepes széntartalmú acélok, például St30HGSN2A, St40XN2MA, ST30HGS, St38HN3MA, STZN18K9M5T, St04HIN9M2D2TY.
7. Golyóscsapágy acélok jellemzi speciális kitartás, magas fokú kopásállóság és szilárdság. Követelményekkel kell rendelkezniük a különféle zárványok hiányára. Ezek a minták nagy széntartalmú acélokat tartalmaznak, amelyek összetétele krómtartalmú (STSHX9, STSHX15).
8. Az automatikus acélok meghatározása a következő. Ezek a nem felelős termékek gyártásához használt minták, például mint csavarok, , anyák, csavarok. Az ilyen alkatrészeket általában vágással dolgozzák fel. Ezért a fő feladat az alkatrészek megmunkálhatóságának növelése, amelyet tellúr, szelén, kén és ólom bevezetésével érnek el az anyagba. Az ilyen adalékanyagok hozzájárulnak a törékeny és rövid forgácsok kialakulásához a feldolgozás során és csökkentik a súrlódást. Az automatikus acélok fő képviselői a következők: StA12, StA20, StA30, StAS11, StAS40.
9. A korrózióálló acélok a következők ötvözött acélok körülbelül 12% krómtartalommal, mivel a felületen oxidfilmet képez, amely megakadályozza a korróziót. Ezen ötvözetek képviselői: St12X13, St20X17N2, St20X13, St30X13, St95X18, St15X28, St12X18NUT,
10. A kopásálló mintákat olyan termékekben használják, amelyek koptató súrlódás, ütések és nagy nyomás alatt működnek. Példa erre a vasúti sínek, a zúzó és a lánctalpas járművek, például az St110G13L részletei.
11. A hőálló acélok magas hőfokon működhetnek. Ezeket csövek, gáz-és gőzturbina alkatrészek gyártásához használják. Ezek elsősorban magas ötvözetű, alacsony szén-dioxid-kibocsátású minták, amelyek szükségszerűen nikkelt tartalmaznak, amelyek adalékanyagokat tartalmazhatnak molibdén, nobium, titán, volfrám, bór formájában. Példa lehet St15XM, St25X2M1F, St20XZMVF, ST40XYUS2M, St12X18N9T, STHN62MVKYU.
12. A hőállóak különösen ellenállnak a levegő, a gáz és a kemence kémiai károsodásának, az oxidáló és karburáló környezetnek, de súlyos terhelés alatt kúsznak. Az ilyen típusú képviselők: St15X5, St15X6CM, St40X9X2, St20X20N14X2.

Szerszámacélok

Ebben a csoportban az ötvözetek bélyegzett, vágó-és mérőeszközökre vannak osztva. A bélyegzőknek két típusa van.

• A hideg deformáció anyagának nagyfokú keménységgel, szilárdsággal, kopásállósággal, hőállósággal kell rendelkeznie. De elegendő viszkozitással rendelkezik (StH12F1, StH12M, StH6VF, St6X5VMFS).
• A forró deformáció anyagát jó szilárdság és viszkozitás jellemzi. Együtt kopásállóság és skála ellenállás (ST5KHNM, ST5KHNV, ST4KHZVMF, St4X5V2FS).

, A mérőműszerek aCéljai a kopásállóság és a keménység mellett különböznek a méretállóságtól és könnyen őrölhetők. Ezekből az ötvözetekből kaliberek, kapcsok, sablonok, vonalzók, mérlegek, csempék készülnek. Példa lehet A StU8, St12X1, StHVG, StH12F1 ötvözetek.

A vágószerszámok acélcsoportjainak meghatározása meglehetősen egyszerű. Az ilyen ötvözeteknek vágóképességgel és nagy keménységgel kell rendelkezniük hosszú ideig, még akkor is, ha melegítésnek vannak kitéve. Ezek a következők szén és ötvözet Szerszámacélok, valamint nagy sebességű acélok. Itt megnevezheti a következő fényes képviselőket: StU7, StU13A, St9HS, StHVG, StR6M5, STRYUK5F5.

Az ötvözet deoxidációja

Az acél meghatározása a deoxidáció mértékével három típusát jelenti: nyugodt, félig nyugodt és forró. Ugyanez a fogalom utal az oxigén eltávolítására egy folyékony ötvözetből.

A nyugodt acélban a gázok szinte nem szabadulnak fel a megszilárdulás során. Ennek oka az oxigén teljes eltávolítása, valamint a tetején zsugorodó héj öntvény képződése, amelyet ezután levágnak.

A félig nyugodt acélban a gázok részben felszabadulnak, vagyis több, mint nyugodt, de kevesebb, mint forrásban. Itt nincs mosogató, mint az előző esetben, de a tetején buborékok képződnek.

A forró ötvözetek nagy mennyiségű gázt bocsátanak ki a megszilárdulás során, és keresztmetszetben elég könnyű észrevenni a kémiai összetétel különbségét a felső és az alsó rétegek között.

Keménység

Ez a koncepció arra utal, hogy egy anyag képes ellenállni egy keményebbnek, amely behatol. A keménység meghatározása három módszerrel vált lehetővé: L. Tóth, M. Rockwell, Az. Vickers.

A Brinell-módszer szerint edzett acélgömböt nyomnak a minta polírozott felületébe. A nyomtatás átmérőjének tanulmányozásával meghatározzuk a keménységet.

Az acél keménységének Rockwell általi meghatározására szolgáló módszer. A csúcs behatolási mélységének kiszámításán alapul, gyémánt kúp formájában, 120 fokos szöggel.

Vickers szerint egy gyémánt tetraéderes piramist nyomnak a vizsgálati mintába. 136 fokos szöggel az ellenkező oldalon.

Meg lehet határozni az acél minőségét anélkül, hogy kémiai elemzés? A fémtudomány szakemberei szikrával képesek felismerni az acél márkáját. A fémkomponensek meghatározása a feldolgozás során lehetséges. Így például:

• A HVG steel sötét bíbor szikrákkal, sárga-piros foltokkal és kötegekkel rendelkezik. Az elágazó szálak végén élénkvörös csillagok, középen sárga szemcsékkel jelennek meg.
• Az acél P18-at sötét bíbor szikrák is meghatározzák, sárga és piros kötegekkel az elején, de a szálak egyenesek és nem rendelkeznek ágakkal. A kötegek végén szikrák vannak egy vagy két világos sárga szemcsével.
• A HG, X, SHX15, SHX9 acélminőségek sárga szikrákkal rendelkeznek, világos csillagokkal. Vörös szemek az ágakon.
• Az U12F acélt világos sárga szikrák különböztetik meg vastag és nagy csillagokkal. Több piros-sárga csokrokkal.
• Az acél 15 és 20 fényes sárga szikrákkal, sok ággal és csillaggal rendelkezik. De kevés köteg van.

Az acél szikra meghatározása meglehetősen pontos módszer a szakemberek számára. A hétköznapi emberek azonban nem tudják jellemezni a fémet, ha csak a szikra színét tanulmányozzák.

Hegeszthetőség

A fémek azon tulajdonságát, hogy egy bizonyos befolyás alatt vegyületet képezzenek, az acélok hegeszthetőségének nevezik. Ennek a mutatónak a meghatározása a vas-széntartalom kimutatása után lehetséges.

Úgy gondolják, hogy az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok hegesztéssel jól kapcsolódnak egymáshoz. Ha a széntartalom meghaladja a 0,45% - ot, a hegeszthetőség romlik, és a legrosszabb lesz, ha a széntartalom magas. Ez azért is történik, mert az anyag heterogenitása növekszik, és a szemcsehatárokon szulfid zárványok szabadulnak fel, ami repedések kialakulásához és a belső stressz növekedéséhez vezet.

Az ötvöző komponensek szintén hatnak, lebontva a vegyületet. A hegesztés szempontjából a legkedvezőtlenebbek olyan kémiai elemek, mint a króm, molibdén, mangán, szilícium, vanádium, foszfor.

A technológiának való megfelelés azonban munka közben az alacsony ötvözetű acélok jó hegeszthetőséget biztosítanak speciális intézkedések alkalmazása nélkül. A hegeszthetőség meghatározása az anyag számos fontos tulajdonságának értékelése után lehetséges, beleértve:

• Hűtési sebesség.
• Kémiai összetétel.
• Az elsődleges kristályosodás típusa és a hegesztés során bekövetkező szerkezeti változások.
• A fém képessége repedések kialakítására.
• Az anyag tendenciája a kioltó formációk előfordulására.