Градове въглеродна стомана. Класификация, GOST, приложение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Стоманата е продукт на черната металургия, основният конструктивен материал. Използва се за производство на строителни фитинги, валцувани метали от различни профили, тръби, части, механизми и инструменти.

Производство на стомана

Черната металургия се занимава с производството на желязо и стомана. Чугунът е твърд, но не издръжлив материал. Стоманата е здрав, надежден, пластичен, склонен към сплави метал, използван в леярството, валцуването, коването и щамповането.

Има няколко начина за производство на стомана:

1. Конвертор. Оборудване: кислороден преобразувател. Зарядка (суровини): бял чугун, стоманен скрап, варовик. Произвеждат се само въглеродни стомани.
2. Мартеновски. Оборудване: мартенова пещ. Зареждане: течен чугун, стоманен скрап, желязна руда. Универсален както за въглеродни, така и за легирани стомани.
3. Електрическа дъга. Оборудване: електродъгова пещ. Зареждане: стоманен скрап, чугун, кокс, варовик. Общ метод.
4. Индукция. Оборудване: индукционна пещ. Зареждане: метален скрап от стомана и чугун, феросплави.

Същността на процеса на производство на стомана е да се намали количеството на отрицателните химически включвания, за да се получи метал, който популярно се нарича "желязо", или по-скоро сплав желязо-въглерод със съдържание на въглерод не повече над 2,14%.

Процеси на деоксидация

За стоманата в последния етап на топене е характерен процес на кипене, който се влияе от присъщите му азот, водород и въглеродни оксиди. Такава сплав в втвърдено състояние има пореста структура, която се отстранява чрез валцуване. Той е мек и пластичен, но не достатъчно здрав.

Процесът на деоксидация се състои в дезактивиране на кипящите примеси чрез въвеждане на фероманган, феросилиций и алуминий в сплавта. В зависимост от количеството остатъчни газове и деоксидиращи елементи, стоманата може да бъде полутиха или неподвижна.

Готова стомана с необходимата степен на деоксидация се излива във форми за кристализация и използване на следващите технологични етапи при производството на готови стоманени изделия.

Класификация на въглеродната стомана

Цялата стомана, съществуваща на световния пазар, може да бъде разделена на въглеродна и легирана. Всички марки въглеродна стомана са разделени на различни групи класификатори и характеристики на обозначение.

Въз основа на основните характеристики на класификацията те разграничават:

1. Въглеродни конструкционни стомани. Те съдържат по-малко от 0,8% въглерод. Използват се за направата на арматура, валцувани продукти и отливки.
2. Въглеродни инструментални стомани, които съдържат въглеродразмер от 0,7% до 1,3%. Използват се за инструменти, инструментално оборудване.

По методи на деоксидация:

• кипене - деоксидиращи елементи (RE) в състав по-малко от 0,05%;
• полу-спокоен - 0,05%≦RE≦0,15%;
• спокойствие - 0,15%≦RE≦0,3%.

По химичен състав:

• ниско въглерод (0,3%≦C);
• среден въглерод (0,3≦C≦0,65%);
• високо въглерод (0,65≦C≦1,3%).

Стомани, съдържащи въглерод над 1,3% не се използват в индустрията.

В зависимост от микроструктурата:

• хипоевтектоид - в такава стомана съдържанието на въглерод е по-малко от 0,8%;
• евтектоид - това са стомани със съдържание на въглерод 0,8%;
• hypereutectoid - стомани със съдържание на въглерод над 0,8%.

Качество:

1. Обикновено качество. Сярата тук съдържа по-малко от 0,06%, фосфор - не повече от 0,07%.
2. Качествени стомани. Те не съдържат повече от 0,04% сяра и фосфор.
3. Високо качество. Количеството сяра тук не надвишава 0,025%, а фосфор - не повече от 0,018%.

Съгласно основния стандарт, марките въглеродна стомана се разделят на:

• Стандартно качество на конструкцията;
• качество на строителството;
• инструментално качество;
• инструментално високо качество.

Характеристики за маркиране на конструкционна стомана с обикновено качество

Стоманите с обикновено качество съдържат: От - до0,6%, S - до 0,06%, P - до 0,07%. Нека да разгледаме как е маркирана тази въглеродна стомана. GOST 380 определя следните нюанси на обозначение:

• A, B, C - група; A - не е посочено в печати;
• 0–6 след буквите "St" - сериен номер, в който химичният състав и (или) механичните свойства са криптирани;
• G - наличието на Mangan Mn (манган);
• kp, ps, cn - степен на деоксидация (кипене, полу-спокойно, спокойно).

Числата от 1 до 6 след степента на деоксидация чрез тире са категории. В този случай първата категория не е посочена по никакъв начин.

Буквите M, K в началото на марката могат да означават металургичен метод на производство: мартенов или кислороден конвертор. Между другото, въглеродните стомани с обикновено качество са представени от количествен състав от марки, приблизително 47 броя.

Класификация на конструкционните стомани с обикновено качество

Общокачествените въглеродни стомани са разделени на групи.

• Група A: стомани, които трябва точно да отговарят на посочените механични свойства. Те се доставят на потребителя най-често под формата на листови и многосекционни валцувани продукти (листове, тройници, двутаврови греди, фитинги, нитове и кутии). Оценки: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), категории 1-3, включително St3Gps, St5Gps.
• Група B: стомани, които трябва да бъдат регулирани от необходимия химичен състав и свойства. Произвеждат се леене и валцувани продукти, които ще бъдат подложени на допълнителна механична обработкагорещо налягане (коваване, щамповане). Оценки: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, включително Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), категории 1 и 2.
• Група B: стомани, които трябва да отговарят на изискваните химични, физични, механични и технологични свойства. Тази група се характеризира с разнообразие от класове, от които се произвеждат пластмасови листови изделия, издръжливи фитинги за работа в зони със значителни температурни разлики, критични части (болтове, гайки, оси, бутални щифтове). Всички продукти с различен състав, свойства и степени от тази група са обединени от добра технологична заваряемост. Оценки: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), включително VSt3Gps, категории 1-6.

Конструкционните стомани с обикновено качество са сплави, които имат голямо разнообразие от приложения в индустрията.

Маркиране на въглеродна качествена стомана

Съдържанието на въглерод в стоманата с посоченото качество е от 0,05% до 0,6%. Топенето на метал от тази класификационна група се извършва чрез мартенов или електродъгов метод. Широка гама от въглеродно присъствие разнообразява механичните свойства: нисковъглеродни - пластични, средни въглеродни - здрави.

Въглеродните качествени стомани имат съдържание на S и P не повече от 0,04%, съответно.

Обозначение (GOST 1050-88):

• числа 05-60 - криптирано присъствие на въглерод (минимум - 0,05%, максимум - 0,6%);
• kp, ps, cn - степента на деоксидация ("sp" не епосочено);
• G, Yu, F - съдържат манган, алуминий, ванадий.

Маркиране на изключения

Въглеродните качествени стомани имат изключения в маркировката си:

• 15K, 20K, 22K - висококачествени стомани, приложими в котелното строителство;
• 20-PV - въглерод - 0,2%, стоманата е приложима при производството на тръби чрез горещо валцуване, в котелно строителство и монтаж на отоплителни системи, съдържа мед и хром;
• OSV - стомана за производство на оси на вагони, съдържа никел, хром, мед.

За всички класове качествени стомани е типична възможната необходимост от използване на термична (например нормализиране) и химико-термична обработка (например карбуризиране).

Класификация на въглеродните качествени стомани

Този вид въглеродна стомана може грубо да бъде разделен на 4 групи:

1. Силно пластичен материал, приложим за студена обработка (валцоване), валцуване на листове и тръби. Класове - стомана 08ps, стомана 08, стомана 08kp.
2. Метал, използван при горещо валцуване и щамповане, който ще работи при термично агресивни условия. Класове - от стомана 10 до стомана 25.
3. Стомана, използвана при производството на критични части, включително пружини, пружини, съединители, болтове, валове. Класове - от стомана 60 до стомана 85.
4. Стомани, които изискват надеждна работа в агресивни условия (например веригата на гусеничен трактор). Класове стомана 30, стомана 50, стомана 30G, стомана 50G.

Възможно е също да разделите всичко на 2 групидобре познати марки въглеродна стомана от класа на качество: структурен конвенционален и структурен манган.

Прилагане на въглеродна конструкционна стомана

Качество стомана по качество	Марка	Заявление
нормално качество	St0	подсилване, обшивка
	St1	tas, I-beams, channels
	St3Gsp	строителна стомана
	St5sp	втулки, гайки, болтове
	St6ps	строителен скрап
	ST4kp	оформени, листови, дълги продукти за издръжливи конструкции
качество	Steel10	тръби за бойлери, щампования
	Steel15	части с висока пластичност, гърбици, болтове, гайки
	Steel18kp	заварени конструкции
	Стомана 20ps	оси, вилици, щифтове, фитинги, тръби
	Steel50	скорости, съединители
	Steel60	шпиндели, шайби, пружинни пръстени

Въглеродните инструментални стомани имат висока якост и издръжливост. Те задължително подлежат на многоетапна термична обработка.

Съдържание на въглерод в стоманата: 0,7 – 1,3%. За висококачествени - до 0,03%, фосфор - до 0,035%. И за инструменталависоко качество: сяра - до 0,02%, фосфор - до 0,03%.

Обозначение на марката (GOST 1435-74):

• U - въглероден инструментал;
• 7 -13 - съдържанието на въглерод в него е съответно 0,7-1,3%;
• G - наличието на манган;
• A е с високо качество.

Изключения от основните принципи за маркиране на въглеродни инструментални стомани са материалът за части от часовникови механизми A75, ASU10E, AU10E.

Изисквания за въглеродни инструментални стомани

В съответствие с GOST инструменталните стомани трябва да отговарят на редица характеристики.

Необходими физични, химични и механични свойства: качествени показатели за твърдост, якост на удар, якост, устойчивост на температурни промени по време на работа (по време на рязане, пробиване, ударни натоварвания), устойчивост на корозия.

Уточнени технологични свойства:

• устойчивост на негативни процеси на технологията на рязане (залепване на чипове, втвърдяване);
• добра обработваемост при струговане и шлифоване;
• чувствителност към топлинна обработка;
• устойчивост на прегряване.

За да се подобри качеството на механичните и технологичните показатели, инструменталните стомани се подлагат на многоетапна термична обработка:

• отгряване на суровината преди направата на инструменти;
• закаляване (охлаждане в солеви разтвори) и последващо темпериране на готови продукти (главно ниско темпериране).

Полученосвойствата се определят от химичния състав и получената микроструктура: мартензит с цементит и аустенитни включвания.

Използване на въглеродни инструментални стомани

Описаните стомани се използват за производството на всички видове инструменти: режещи, ударни, спомагателни.

• Steel U7, U7A - чукове, длета, брадви, длета, чукове, длета, кукички за риба.
• Стомана U8, U8A, U8G - триони, отвертки, централни перфоратори, зенкери, резци, клещи.
• Steel U9, U9A - металообработващ инструмент, инструмент за рязане на дърво.
• Стомана U10, стомана U10A, U11, U11A - щипки, кранове, спирални бормашини, спомагателни инструменти за щанцоване и оразмеряване.
• U 12, U12A - райбери, кранове, измервателни инструменти.
• U13, U13A - пили, инструменти за бръснене и хирургия, щанцоване.

Рационалният избор на клас въглеродна стомана, технологията на нейната термична обработка, разбирането на нейните свойства и характеристики е ключът към дългия експлоатационен живот на конструкциите или инструментите, произведени, обработени или използвани.