Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Každoročně se ve všech částech naší planety vyrábí přibližně 1, 5 milionu tun oceli. Používá se v různých průmyslových odvětvích, od výroby zubních protéz, až po detaily raketoplánů. Pro každé průmyslové odvětví existuje třída oceli, která bude vhodná pro fyzikální a mechanické vlastnosti, strukturu a chemické složení.

V závislosti na tom, jaké nečistoty a v jakém množství jsou v kovu obsaženy, jak jsou vyrobeny a jak jsou zpracovávány, se získají různé charakteristiky. Proto se výsledné vlastnosti mění, jako je hustota, bod tání, tepelná vodivost, pevnost v tahu, lineární tepelná roztažnost, specifická tepelná kapacita a tak dále.

Definice oceli: co je to?

Ocel je slitina železa s uhlíkem, doplněná různými dalšími prvky. V tomto případě by mělo železo v něm obsahovat nejméně 45%. Pokud hovoříme o složení, uvažujeme klasifikaci chemické složky.

Hlavní separací je uhlíková a legovaná ocel (například nerezová ocel). První typ má několik poddruhů podle počtu procent uhlíku:

  • oceli s nízkým obsahem uhlíku obsahující až 0, 25% C;
  • střední uhlík (až 0, 55% C);
  • vysoký obsah uhlíku (od 0, 6% do 2% C).

Podobně je druhý typ rozdělen do tří poddruhů podle obsahu legujících prvků:

  • nízkolegované (do 4%);
  • médium (až 11%);
  • vysoce legované (více než 11%).

Kromě toho mohou být v oceli obsaženy nekovové inkluze. V závislosti na nich, klasifikace podle jiného parametru - kvalita. Čím menší je podíl nekovových inkluzí, tím vyšší je kvalita oceli. Obecně existují čtyři typy:

  • obyčejné;
  • kvality;
  • vysoká kvalita;
  • vysoce kvalitní oceli.

Jeho složení také určuje rozdělení na typy podle účelu. Existuje mnoho z nich, např. Kryogenní oceli, konstrukční, žáruvzdorné, nerezové, nástrojové, atd.

  • feritické;
  • austenitické;
  • bainit;
  • martenzitický;
  • perlit.

Ve struktuře mohou zvítězit dvě fáze a ještě více. Ocel je v tomto případě rozdělena do dvoufázové a vícefázové.

Zdůrazňuje výrobní technologie

Podstatou výroby oceli je, že při zpracování výchozího materiálu v ní klesá koncentrace uhlíku, síry, fosforu a dalších nežádoucích složek. Tyto prvky dělají ocel křehkou a křehkou a zbavují se jich, což zvyšuje pevnost a tepelnou odolnost. Výchozím materiálem je nejčastěji litinový a ocelový šrot.

Výrobní proces může být prováděn jedním ze dvou hlavních způsobů, které zobecňují metody stejného typu - jedná se buď o konvertor, nebo o proces ohniště. První nevyžaduje další zdroje tepla, protože se používá pro roztavené surové železo, které již má dostatečnou teplotu. V tomto případě se do roztaveného kovu vstřikuje čistý kyslík (nebo jím obohacený vzduch, který je již zastaralý), který oxiduje prvky, jako je fosfor, mangan, křemík nebo uhlík přítomný v železe. To zase umožňuje udržovat dostatečné množství tepla pro udržení oceli v kapalném stavu.

S takovou výrobou lze získat tři typy oceli - vařící, polořadovku a klid. Klidná ocel má lepší složení a homogennější strukturu, když var obsahuje značné množství rozpuštěných plynů. Střední hodnoty mezi prvními dvěma druhy jsou charakteristické pro polořadovku. Klidná ocel, založená na nejlepším výkonu, je dražší. Jeho cena je vyšší než cena varu, asi 10-15%.

Při vysokých teplotách, které se dosahují prostřednictvím externího zdroje tepla pro zpracování tuhého náboje, se vyskytují pochodové procesy. Existují dva typy - open - hearth proces a electrothermal . Otevřený nístěj vzniká v důsledku ohřevu zdrojového materiálu ze spalování plynu nebo topného oleje a elektrotepelná činnost se provádí v indukčních nebo obloukových pecích, kde je vytápění pomocí elektřiny.

V případě potřeby lze pro výrobu speciálních druhů oceli použít dvě po sobě následující metody a pro některé speciální druhy oceli existují další specifické postupy. Kromě toho existují nové výrobní metody, které dosud nejsou široce využívány, ale úspěšně se vyvíjejí. Takovými metodami jsou elektrolýzní přetavování, elektrolýza, přímá redukce oceli z rudy atd.

Zpracování oceli pro speciální vlastnosti

Pro poskytnutí určitých vlastností materiálu nebo pro jejich změnu použijte legovací prvky a různé typy zpracování.

Některé kovy působí jako legující prvky. Mohou to být chrom, hliník, nikl, molybden a další. Tím se dosáhne určitých elektrických, magnetických nebo mechanických vlastností, jakož i odolnosti proti korozi. Nerezová ocel se tak získá, pokud byla legována chromem.

Změnit vlastnosti oceli zpracováním:

  • termomechanické (kování, válcování);
  • tepelné (žíhání, kalení);
  • chemicko-tepelná (nitridace, cementace).

Tepelné zpracování je založeno na vlastnostech polymorfismu - při zahřívání a chlazení je krystalová mříž schopná měnit svou strukturu. Tato vlastnost je charakteristická pro základ oceli - železa, protože je v ní obsažena.

Různé typy prvků, které mohou být přítomny v oceli

Uhlík . S nárůstem procenta tohoto prvku v oceli se zvyšuje jeho pevnost a tvrdost. Existují však ztráty plasticity.

Síra . Tato nečistota je škodlivá, protože spolu se železem tvoří sirné železo. V důsledku toho vznikají v materiálu trhliny v důsledku ztráty vazeb mezi zrny při vysokoteplotním zpracování a pod tlakem. Přítomnost síry má negativní vliv na pevnost oceli, její plasticitu, odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi.

Ferit . Jedná se o železo, které má krystalovou mříž v těle. Je charakteristické, že slitiny s jeho přítomností vystupují měkké a mají plastovou mikrostrukturu.

Fosfor . Pokud síra snižuje sílu při vysokých teplotách, pak fosfor dává křehkost oceli při nízkých teplotách. Nicméně existuje skupina oceli, ve které je obsah tohoto zdánlivě škodlivého prvku posílen. Výrobky z takového kovu se velmi snadno stříhají.

Cementit, to je karbid železa. Jeho vliv je opačný než vliv feritu. Ocel se stává tvrdou a křehkou.

Specifický příklad legované oceli

Nerezová ocel je taková ocel, která může odolávat korozi v korozním prostředí nebo v atmosféře. Jeho složení bylo otevřeno v roce 1913 Harrym Brearlym. Během experimentů poznamenal, že ocel, která obsahuje velké množství chrómu, může aktivně odolávat kyselé korozi.

Nerezová ocel je nyní rozdělena do tří skupin:

  • tepelně odolná - má vysokou mechanickou pevnost i při vysokých teplotách;
  • žáruvzdorný - odolný vůči korozi v prostředí s vysokou teplotou a korozí. Vhodné pro použití v chemických závodech;
  • korozivzdorná nerezová ocel - má takovou odolnost proti korozi, která je dostatečná pro životní podmínky a pro jednoduché průmyslové úkoly. Lze jej použít k výrobě chirurgických nástrojů, domácích potřeb, dílů pro strojírenský průmysl, lehkého průmyslu nebo například ropy a plynu.

Chcete-li získat ocel, která bude odolnější vůči korozivním účinkům, musíte v ní zvýšit množství chrómu. Takže pro obvyklé prostředí to stačí od 13 do 17%. Pokud je chrom vyšší než 17%, může být taková slitina použita ve více agresivním prostředí. Aby kov nebyl zničen vlivem silných kyselin, musí slitina oceli obsahovat nejen chrom, ale také nikl s přísadami molybdenu, silikonu a cuprum.

Meze hodnot různých charakteristik oceli - bod tání, tepelná vodivost atd.

Na základě skutečnosti, že složení slitiny může být odlišné, má hodnota různých vlastností pro každý typ oceli svůj vlastní. Uvádíme zobecněné ukazatele, ve kterých jsou uvedeny limity hodnot vlastností.

  • součinitel tepelné vodivosti - 39 kcal / m * hodina * stupeň;
  • hustota oceli je v rozmezí (od 7, 7 do 7, 9) * 10 3 kg / m2;
  • bod tání oceli, v závislosti na jejím stupni, je od 1 300 ° C do 1 400 ° C;
  • měrná hmotnost - od 0, 7 do 7, 9 g / cm3;
  • specifické teplo (při teplotě 20 ° C) - 0, 11 cal / deg;
  • specifické teplo tání - 49 cal / hail;
  • koeficient lineární roztažnosti oceli pro různé typy (při teplotě přibližně 20 ° C):
    • ocel 3 (stupeň 20) - 11, 9 (deg -1);
    • nerezová ocel - 11, 0 (deg -1);
  • pevnost v tahu:
    • pro ocel používanou pro konstrukce - 38-42 (kg / mm 2);
    • pro strojní úpravu (je to také uhlík) - 32-80 (kg / mm 2);
    • pro kolejnice - 70-80 (kg / mm 2);
    • silikon-manganová ocel (nejvyšší rychlost) - 155 (kg / mm 2).

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Obrábění kovů