Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Každoročne sa vo všetkých častiach našej planéty vyrába približne 1, 5 milióna ton ocele. Používa sa v rôznych priemyselných odvetviach, od výroby zubných protéz, až po detaily raketoplánov. Pre každý priemysel existuje trieda ocele, ktorá bude vhodná pre fyzikálne a mechanické vlastnosti, pre štruktúru a chemické zloženie.

V závislosti od toho, aké nečistoty a v akom množstve sú obsiahnuté v kovovom materiáli, ako sa vyrába a ako sa spracúva, sa získajú rôzne charakteristiky. Preto sa výsledné vlastnosti menia, ako je hustota, teplota topenia, tepelná vodivosť, pevnosť v ťahu, lineárna tepelná rozťažnosť, špecifická tepelná kapacita a tak ďalej.

Definícia ocele: čo je to?

Oceľ je zliatina železa s uhlíkom, doplnená o rôzne ďalšie prvky. V tomto prípade by železo malo obsahovať aspoň 45%. Ak hovoríme o zložení, uvažujeme o klasifikácii chemickej zložky.

Hlavnou separáciou je uhlíková a legovaná oceľ (napríklad nehrdzavejúca oceľ). Prvý typ má niekoľko poddruhov z hľadiska obsahu uhlíka:

  • nízko uhlíkové ocele s obsahom do 0, 25% C;
  • stredný uhlík (do 0, 55% C);
  • vysoký obsah uhlíka (od 0, 6% do 2% C).

Podobne je druhý typ rozdelený do troch poddruhov podľa obsahu legujúcich prvkov:

  • nízko legované (do 4%);
  • médium (do 11%);
  • vysoko legované (viac ako 11%).

Okrem toho môžu byť v oceli obsiahnuté nekovové inklúzie. V závislosti od nich, klasifikácia podľa iného parametra - kvalita. Čím menšie je percento nekovových inklúzií, tým vyššia je kvalita ocele. Vo všeobecnosti existujú štyri typy:

  • obyčajný;
  • kvalita;
  • vysoká kvalita;
  • vysoko kvalitnej ocele.

Jeho zloženie tiež určuje rozdelenie na typy podľa účelu. Mnohé z nich sú napríklad kryogénne ocele, konštrukčné, žiaruvzdorné, nerezové, nástrojové atď.

  • ferritic;
  • austenitická;
  • bainitu;
  • martenzitická;
  • perlit.

V štruktúre môžu prevládať dve fázy a ešte viac. Oceľ je v tomto prípade rozdelená do dvojfázovej a viacfázovej.

Zdôrazňuje výrobné technológie

Podstatou výroby ocele je, že pri spracovaní východiskového materiálu v ňom klesá koncentrácia uhlíka, síry, fosforu a ďalších nežiaducich zložiek. Tieto prvky spôsobujú, že oceľ je krehká a krehká a zbavenie sa z nich prináša zvýšenú pevnosť a tepelnú odolnosť. Východiskovým materiálom je najčastejšie liatinový a oceľový šrot.

Výrobný proces môže byť vykonaný jedným z dvoch hlavných spôsobov, ktoré zovšeobecňujú metódy rovnakého typu - to je buď konvertor alebo proces ohniska. Prvý nevyžaduje dodatočné zdroje tepla, pretože sa používa na roztavené surové železo, ktoré už má dostatočnú teplotu. V tomto prípade nastáva vstrekovanie čistého kyslíka (alebo ním obohateného vzduchu, ktorý je už zastaraný) do roztaveného kovu, ktorý oxiduje prvky, ako je fosfor, mangán, kremík alebo uhlík prítomný v železe. To zase umožňuje udržiavať dostatočné množstvo tepla na udržanie ocele v kvapalnom stave.

S takou výrobou je možné získať tri druhy ocele - varu, polopokojný a pokojný. Upokojujúca oceľ má lepšie zloženie a homogénnejšiu štruktúru, keď var obsahuje značné množstvo rozpustených plynov. Stredné hodnoty medzi prvými dvoma druhmi sú charakteristické pre polopokojný. Prirodzene, pokojná oceľ, založená na najlepšom výkone, je drahšia. Jeho cena je vyššia ako cena varu, približne 10-15%.

Procesy pohlcovania sa vyskytujú pri vysokých teplotách, ktoré sa dosahujú zapojením externého zdroja tepla na spracovanie tuhého náboja. Existujú dva typy - otvorený a elektrotermický proces . Otvorené ohnisko sa vyskytuje v dôsledku ohrevu zdrojového materiálu zo spaľovania plynu alebo vykurovacieho oleja a elektrotepelná energia sa vykonáva v indukčných alebo oblúkových peciach, kde je vykurovanie pomocou elektriny.

V prípade potreby sa na výrobu špeciálnych druhov ocele môžu použiť dve po sebe nasledujúce metódy a pre niektoré špeciálne druhy ocele existujú aj iné špecifické procesy. Okrem toho existujú nové výrobné metódy, ktoré sa ešte široko nepoužívajú, ale úspešne sa vyvíjajú. Takýmito metódami sú pretavovanie elektrolýzou, elektrolýza, priama redukcia ocele z rudy atď.

Spracovanie ocele pre špeciálne vlastnosti

Na poskytnutie určitých vlastností materiálu alebo na ich zmenu použite legovacie prvky a rôzne druhy spracovania.

Niektoré kovy pôsobia ako legujúce prvky. Môžu to byť chróm, hliník, nikel, molybdén a iné. Tak sa dosiahnu určité elektrické, magnetické alebo mechanické vlastnosti, ako aj odolnosť proti korózii. Nerezová oceľ sa teda získa, ak bola legovaná chrómom.

Zmena vlastností ocele spracovaním:

  • termomechanické (kovanie, valcovanie);
  • tepelné (žíhanie, kalenie);
  • chemicko-tepelná (nitridácia, cementácia).

Tepelné spracovanie je založené na vlastnostiach polymorfizmu - počas zahrievania a ochladzovania je kryštálová mriežka schopná meniť svoju štruktúru. Táto vlastnosť je charakteristická pre základ ocele - železa, pretože je v nej obsiahnutá.

Rôzne typy prvkov, ktoré môžu byť prítomné v oceli

Uhlík . S nárastom podielu tohto prvku v oceli sa zvyšuje jeho pevnosť a tvrdosť. Ale sú tu straty v plasticite.

Síra . Táto nečistota je škodlivá, pretože spolu so železom tvorí sírne železo. V dôsledku toho vznikajú v materiáli trhliny v dôsledku straty väzieb medzi zrnami pri vysokoteplotnom spracovaní a pod tlakom. Prítomnosť síry má negatívny vplyv na pevnosť ocele, jej plasticitu, odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti korózii.

Ferit . Toto je železo, ktoré má telo-centrované kryštálovej mriežky. Je charakteristické, že zliatiny s jeho prítomnosťou sú mäkké a majú plastovú mikroštruktúru.

Fosfor . Ak síra znižuje pevnosť pri vysokých teplotách, potom fosfor poskytuje krehkosť ocele pri nízkych teplotách. Napriek tomu existuje skupina ocele, v ktorej sa zvyšuje obsah tohto zdanlivo škodlivého prvku. Výrobky z takého kovu sú veľmi ľahko rezateľné.

Cementit, to je karbid železa. Jeho vplyv je opačný ako vplyv feritu. Oceľ sa stáva tvrdou a krehkou.

Špecifický príklad legovanej ocele

Nerezová oceľ je taká oceľ, ktorá odoláva korózii v korozívnom prostredí alebo v atmosfére. Jeho skladbu otvoril v roku 1913 Harry Brearly. Počas experimentov poznamenal, že oceľ, ktorá obsahuje veľké množstvo chrómu, môže aktívne odolávať korózii kyseliny.

Nerezová oceľ je teraz rozdelená do troch skupín:

  • tepelne odolná - má vysokú mechanickú pevnosť aj pri vysokých teplotách;
  • tepelne odolné - odolné voči korózii v prostredí s vysokou teplotou a koróziou. Vhodné na použitie v chemických závodoch;
  • nerezová oceľ odolná voči korózii - má takú odolnosť voči korózii, ktorá je dostatočná pre životné podmienky a pre jednoduché priemyselné úlohy. Môže byť použitý na výrobu chirurgických nástrojov, potrieb pre domácnosť, častí pre strojársky priemysel, ľahkého priemyslu alebo napríklad ropy a plynu.

Ak chcete získať oceľ, ktorá bude odolnejšia voči korozívnym účinkom, musíte v nej zvýšiť množstvo chrómu. Takže pre obvyklé prostredie to stačí od 13 do 17%. Ak je chróm vyšší ako 17%, potom sa takáto zliatina môže použiť v agresívnejšom prostredí. Aby kov nemohol byť zničený vplyvom silných kyselín, musí zliatina ocele obsahovať nielen chróm, ale aj nikel s prídavkami molybdénu, silikónu a cuprum.

Limity hodnôt rôznych charakteristík ocele - bod tavenia, tepelná vodivosť atď.

Na základe skutočnosti, že zloženie zliatiny môže byť odlišné, potom hodnota rôznych vlastností pre každý typ ocele má svoju vlastnú. Uvádzame všeobecné ukazovatele, v ktorých sú uvedené limity hodnôt vlastností.

  • koeficient vodivosti tepla - 39 kcal / m * hodina * stupeň;
  • hustota ocele je v rozmedzí (od 7, 7 do 7, 9) x 10 3 kg / m2;
  • teplota topenia ocele v závislosti od jej kvality je od 1 300 ° C do 1 400 ° C;
  • merná hmotnosť - od 0, 7 do 7, 9 g / cm3;
  • špecifické teplo (pri teplote 20 ° C) - 0, 11 cal / deg;
  • špecifické teplo topenia - 49 kal / krupobitie;
  • koeficient lineárnej rozťažnosti ocele pre rôzne typy (pri teplote približne 20 ° C): \ t
    • oceľ 3 (trieda 20) - 11, 9 (deg -1);
    • nerezová oceľ - 11, 0 (deg -1);
  • pevnosť v ťahu:
    • pre druh ocele použitej pre konštrukcie - 38-42 (kg / mm 2);
    • pre strojnú úpravu (je to aj uhlík) - 32-80 (kg / mm 2);
    • pre koľajnicu - 70-80 (kg / mm 2);
    • silikón-mangánová oceľ (najvyššia rýchlosť) - 155 (kg / mm 2).

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Kovoobrábanie