Karbonstålkvaliteter. Klassificering, GOST, applikation

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Stål er et jernholdigt metallurgiprodukt, det vigtigste strukturelle materiale. Det bruges til at fremstille konstruktionsbeslag, valset metal af forskellige profiler, rør, dele, mekanismer og værktøjer.

Stålproduktion

Jernmetallurgi beskæftiger sig med produktion af jern og stål. Støbejern er et hårdt, men ikke holdbart materiale. Stål er et stærkt, pålideligt, duktilt, legeringsudsat metal, der bruges i støberi, valsning, smedning og stempling.

Der er flere måder at fremstille stål på:

1. Konverter. Udstyr: iltkonverter. Ladning (råmaterialer): hvidt støbejern, stålskrot, kalksten. Der produceres kun kulstofstål.
2. Martenovsky. Udstyr: åben ildovn. Ladning: flydende råjern, stålskrot, jernmalm. Universal til både kulstof- og legeret stål.
3. Elektrisk lysbue. Udstyr: lysbueovn. Ladning: stålskrot, støbejern, koks, kalksten. Generisk metode.
4. Induktion. Udstyr: induktionsovn. Ladning: stål- og støbejernsskrot, ferrolegeringer.

essensen af stålproduktionsprocessen er at reducere mængden af negative kemiske indeslutninger for at opnå et metal, der populært kaldes "jern", eller rettere sagt, en jern-carbon-legering med et kulstofindhold på ikke mere end 2,14%.

Deoxidationsprocesser

For stål i det sidste trin af smeltningen er en kogeproces karakteristisk, som er påvirket af nitrogen, brint og carbonoxider, der er iboende i det. En sådan legering i størknet tilstand har en porøs struktur, som fjernes ved valsning. Den er blød og formbar, men ikke stærk nok.

Deoxidationsprocessen består i deaktivering af kogende urenheder ved at indføre ferromangan, ferrosilicium og aluminium i legeringen. Afhængigt af mængden af resterende gasser og deoxiderende elementer, kan stålet være semi-støjsvagt eller stille.

Færdigt stål med den krævede deoxidationsgrad hældes i forme til krystallisation og brug på efterfølgende teknologiske stadier i fremstillingen af færdige stålprodukter.

Klassificering af kulstofstål

Alt stål, der findes på verdensmarkedet, kan opdeles i kulstof og legering. Alle kvaliteter af kulstofstål er opdelt i forskellige klassificeringsgrupper og betegnelsesfunktioner.

Baseret på de vigtigste klassifikationsfunktioner skelner de mellem:

1. Carbon konstruktionsstål. De indeholder mindre end 0,8 % kulstof. De bruges til fremstilling af armeringsjern, rullende produkter og støbegods.
2. Carbonværktøjsstål, der indeholder kulstofbeløb sig fra 0,7 % til 1,3 %. De bruges til værktøj, instrumentudstyr.

Ved deoxidationsmetoder:

• kogende - deoxiderende elementer (RE) i en sammensætning på mindre end 0,05 %;
• semi-rolig - 0,05%≦RE≦0,15%;
• rolig - 0,15%≦RE≦0,3%.

Efter kemisk sammensætning:

• low-carbon (0,3%≦C);
• medium kulstof (0,3≦C≦0,65%);
• højt kulstofindhold (0,65≦C≦1,3%).

Stål, der indeholder kulstof over 1,3 %, bruges ikke i industrien.

Afhængig af mikrostruktur:

• hypoeutectoid - i sådant stål er kulstofindholdet mindre end 0,8 %;
• eutectoid - disse er stål med et kulstofindhold på 0,8 %;
• hypereutektoid - stål med et kulstofindhold på over 0,8%.

Kvalitet:

1. Almindelig kvalitet. Svovl her indeholder mindre end 0,06%, fosfor - ikke mere end 0,07%.
2. Kvalitetsstål. De indeholder ikke mere end 0,04 % svovl og fosfor.
3. Høj kvalitet. Mængden af svovl her overstiger ikke 0,025%, og fosfor - ikke mere end 0,018%.

I henhold til hovedstandarden er kulstofstålkvaliteter opdelt i:

• Konstruktionsmæssig regelmæssig kvalitet;
• konstruktionskvalitet;
• instrumental kvalitet;
• instrumental høj kvalitet.

Funktioner ved mærkning af konstruktionsstål af almindelig kvalitet

Stål af almindelig kvalitet indeholder: Fra - til0,6%, S - op til 0,06%, P - op til 0,07%. Lad os se på, hvordan dette kulstofstål er mærket. GOST 380 definerer følgende betegnelsesnuancer:

• A, B, C - gruppe; A - ikke angivet i frimærker;
• 0–6 efter bogstaverne "St" - et serienummer, hvori den kemiske sammensætning og (eller) mekaniske egenskaber er krypteret;
• G - tilstedeværelsen af Mangan Mn (mangan);
• kp, ps, cn - grad af deoxidation (kogende, semi-rolig, rolig).

Tallene fra 1 til 6 efter graden af deoxidation gennem en tankestreg er kategorier. I dette tilfælde er den første kategori ikke angivet på nogen måde.

Bogstaverne M, K i begyndelsen af mærket kan betyde en metallurgisk fremstillingsmetode: åben ildsted eller oxygen-konverter. Forresten er kulstofstål af almindelig kvalitet repræsenteret af en kvantitativ sammensætning af kvaliteter, cirka 47 stykker.

Klassificering af almindelige kvalitets konstruktionsstål

Kulstofstål af almindelig kvalitet er opdelt i grupper.

• Gruppe A: Stål, der nøjagtigt skal matche de specificerede mekaniske egenskaber. De leveres oftest til forbrugeren i form af plade- og flersektionsvalsede produkter (plader, T-stykker, I-bjælker, beslag, nitter og etuier). Karakterer: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), kategori 1-3, inklusive St3Gps, St5Gps.
• Gruppe B: stål, der skal reguleres af den nødvendige kemiske sammensætning og egenskaber. Der produceres støbte og valsede produkter, som vil blive udsat for yderligere bearbejdningvarmt tryk (smedning, stempling). Karakterer: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, inklusive Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), kategori 1 og 2.
• Gruppe B: Stål, der skal opfylde de påkrævede kemiske, fysiske, mekaniske og teknologiske egenskaber. Denne gruppe er kendetegnet ved en række forskellige kvaliteter, hvorfra plastfolieprodukter fremstilles, holdbare beslag til arbejde i områder med betydelige temperaturforskelle, kritiske dele (bolte, møtrikker, aksler, stempelstifter). Alle produkter af forskellig sammensætning, egenskaber og kvaliteter af denne gruppe er forenet af god teknologisk svejsbarhed. Karakterer: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), inklusive VSt3Gps, kategori 1-6.

Strukturstål af almindelig kvalitet er legeringer, der har en bred vifte af anvendelser i industrien.

Mærkning af kulstofkvalitetsstål

Kulstofindholdet i stål af den nævnte kvalitet er fra 0,05 % til 0,6 %. Smeltning af metal fra denne klassifikationsgruppe sker ved åben ild eller lysbuemetoder. En bred vifte af kulstoftilstedeværelse diversificerer de mekaniske egenskaber: lavt kulstof - duktilt, medium kulstof - stærkt.

Stål af kulstofkvalitet har et S- og P-indhold på henholdsvis højst 0,04 %.

Markering (GOST 1050-88):

• numbers 05-60 - krypteret tilstedeværelse af kulstof (minimum - 0,05 %, maksimum - 0,6 %);
• kp, ps, cn - graden af deoxidation ("sp" er ikkeangivet);
• G, Yu, F - indeholder mangan, aluminium, vanadium.

Markering af undtagelser

Carbon kvalitetsstål har undtagelser i deres mærkning:

• 15K, 20K, 22K - højkvalitetsstål, anvendelig i kedelbygning;
• 20-PV - kulstof - 0,2%, stål er anvendeligt til fremstilling af rør ved varmvalsning, i kedelbygning og installation af varmesystemer, indeholder kobber og krom;
• OSV - stål til fremstilling af vognaksler, indeholder nikkel, krom, kobber.

For alle kvaliteter af kvalitetsstål er det mulige behov for at bruge termisk (f.eks. normalisering) og kemisk-termisk behandling (f.eks. karburering) typisk.

Klassificering af kulstofkvalitetsstål

Denne slags kulstofstål kan groft opdeles i 4 grupper:

1. Stærkt plastmateriale anvendeligt til koldbearbejdning (valsning), plade- og rørvalsning. Kvaliteter - stål 08ps, stål 08, stål 08kp.
2. Metal brugt til varmvalsning og stempling, der vil fungere under termisk aggressive forhold. Kvaliteter - fra stål 10 til stål 25.
3. Stål brugt til fremstilling af kritiske dele, herunder fjedre, fjedre, koblinger, bolte, aksler. Kvaliteter - fra stål 60 til stål 85.
4. Stål, der kræver pålidelig drift under aggressive forhold (f.eks. kæden på en larvetraktor). Kvaliteter stål 30, stål 50, stål 30G, stål 50G.

Det er også muligt at dele alt op i 2 gruppervelkendte kvaliteter af kulstofstål fra kvalitetsklassen: strukturelt konventionelt og strukturelt mangan.

Anvendelse af kulstofkonstruktionsstål

Stålkvalitet efter kvalitet	Mærke	Application
almindelig kvalitet	St0	forstærkning, beklædning
	St1	tas, I-beams, kanaler
	St3Gsp	konstruktionsstål
	St5sp	bøsninger, møtrikker, bolte
	St6ps	byggeskrot
	ST4kp	formede, ark, lange produkter til holdbare strukturer
kvalitet	Steel10	rør til kedler, stemplinger
	Steel15	dele med høj duktilitet, knaster, bolte, møtrikker
	Steel18kp	svejsede strukturer
	Stål 20ps	aksler, gafler, stifter, fittings, rør
	Steel50	gear, koblinger
	Steel60	spindler, skiver, fjederringe

Carbonværktøjsstål har høj styrke og sejhed. De er nødvendigvis genstand for flertrins varmebehandling.

Kulstofindhold i stål: 0,7 – 1,3 %. For høj kvalitet - op til 0,03%, fosfor - op til 0,035%. Og for det instrumentalehøj kvalitet: svovl - op til 0,02%, fosfor - op til 0,03%.

Mærkebetegnelse (GOST 1435-74):

• U - carbon instrumental;
• 7 -13 - kulstofindholdet i den er henholdsvis 0,7-1,3%;
• G - tilstedeværelsen af mangan;
• A er af høj kvalitet.

Undtagelser fra de grundlæggende principper for mærkning af kulstofværktøjsstål er materialet til dele af urværker A75, ASU10E, AU10E.

Krav til kulstofværktøjsstål

I overensstemmelse med GOST skal værktøjsstål overholde en række egenskaber.

Påkrævede fysiske, kemiske og mekaniske egenskaber: kvalitetsindikatorer for hårdhed, slagstyrke, styrke, modstandsdygtighed over for temperaturændringer under drift (under skæring, boring, stødbelastninger), korrosionsbestandighed.

Specificerede teknologiske egenskaber:

• modstand mod negative processer inden for skæreteknologi (spånklæbning, hærdning);
• god drejnings- og slibebearbejdelighed;
• modtagelighed for varmebehandling;
• overophedningsmodstand.

For at forbedre kvaliteten af mekaniske og teknologiske indikatorer udsættes værktøjsstål for flertrins varmebehandling:

• udglødning af råmateriale før fremstilling af værktøj;
• hærdning (køling i s altopløsninger) og efterfølgende temperering af færdige produkter (hovedsageligt lav temperering).

Modtagetegenskaber bestemmes af den kemiske sammensætning og den resulterende mikrostruktur: martensit med cementit og austenit indeslutninger.

Brug af kulstofværktøjsstål

De beskrevne ståltyper bruges til fremstilling af alle slags værktøjer: skæring, slagtøj, hjælpemateriale.

• Stål U7, U7A - hamre, mejsler, økser, mejsler, forhammere, mejsler, fiskekroge.
• Stål U8, U8A, U8G - save, skruetrækkere, centerstanser, forsænkninger, fræsere, tænger.
• Stål U9, U9A - metalværktøj, træskæreværktøj.
• Stål U10, stål U10A, U11, U11A - rasper, haner, spiralbor, hjælpeværktøj til stansning og dimensionering.
• U 12, U12A - oprømmere, haner, måleværktøj.
• U13, U13A - filer, barbering og kirurgiske instrumenter, stempling.

Rationelt valg af kulstofstålkvalitet, teknologi for dens varmebehandling, forståelse af dens egenskaber og funktioner er nøglen til en lang levetid for strukturer eller værktøjer, der er produceret, forarbejdet eller brugt.