Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Čelik je metal koji se široko koristi u strojarstvu, zrakoplovnoj konstrukciji, građevinarstvu i drugim industrijama. Popularnost materijala je zbog kombinacije izvrsnih tehnoloških i fizičko-mehaničkih svojstava. Čelici uključuju spojeve željezo-ugljik, čiji kemijski sastav pretpostavlja sadržaj ugljika manji od 2, 14%, a osim te komponente postoje i štetne i korisne nečistoće.
Kombinacija karakteristične cikličke čvrstoće u statičkom stanju i krutosti postiže se promjenom sadržaja ugljika i legirajućih komponenti. Različita svojstva čelika dobivena su korištenjem određenih kemijskih i toplinskih tehnologija u proizvodnji.
Klasifikacija ugljičnog čelika
Legure ugljika podijeljene su sljedećim karakteristikama:
- količina sadržanog ugljika;
- imenovanje;
- struktura u ravnoteži;
- stupanj deoksidacije.
Ovisno o količini ugljika, materijal je podijeljen u kategorije:
- visoki ugljik - više od 0, 7%;
- srednji ugljik - 0, 3-0, 7%;
- niska razina ugljika - do 0, 3%.
Kao rezultat dobivene kvalitete, legure čelika dijele se na:
- visoka kvaliteta;
- zajedničko;
- kvalitete.
Kisik se uklanja iz metala u tekućem stanju kako bi se smanjila lomljivost tijekom vrućeg oblikovanja, a taj se proces naziva deoksidacijom. Po prirodi skrućivanja i stupnju deoksidacije, materijal se klasificira kao vrelo, polu-mirno i mirno.
Ovisno o strukturi dobivenoj u ravnotežnom stanju, materijal se dijeli na:
- eutektoid karakteriziran perlitnom strukturom;
- hipoutektoid koji sadrži perlit i ferit;
- proeutektoid - sa sekundarnim cementitom i perlitom.
Namjena metala podijeljena je u skupine:
- strukturne (poboljšane, čvrste, cementirane, opružne opruge) koje se koriste u građevinarstvu, strojarstvu, strojarstvu i konstrukciji zrakoplova;
- alat za vruće marke (200˚S) i hladno prešani, mjerni i rezni alati).
Konstrukcijski metali
Čelik od obične kvalitete proizveden u obliku greda, šipki, listovnog materijala, kanala, cijevi, kutnih i drugih valjanih proizvoda i podijeljen je u kategorije A, B, B. Naziv sadrži slova St i broj koji označava broj marke, s povećanjem broja vrijednosti povećava sadržaj ugljika. Za materijale kategorija B i B, ali ne i A, traženo pismo nalazi se ispred članka kako bi se naznačila pripadnost.
Deoksidacijsku skupinu označava SP, PS, KP - mirna, polu-mirna i vrela. Kategorija A koristi se za proizvodnju dijelova dobivenih hladnom obradom, kategorija B se koristi za elemente proizvedene zavarivanjem, kovanjem, prema metodi toplinske obrade. Čelik U troškovima skupljim od prethodnih kategorija koriste se za proizvodnju kritičnih struktura i elemenata za zavarivanje.
Od sve tri kategorije običnih ugljičnih čelika, metalne konstrukcije i dijelovi izrađeni su u instrumentarijskoj i strojarskoj industriji sa slabim opterećenjem, u slučajevima gdje je učinkovitost zbog zahtijevane krutosti. Metali u obliku armature ulažu se u armiranobetonske konstrukcije. Iz kategorija B i B izrađuju se zavarene rešetke, okviri i metalni sklopovi, koji se zatim prekrivaju cementnim mortom.
Srednje ugljične skupine s velikom marginom sigurnosti koriste se za tračnice, kotače željezničkih vagona, remenica, osovine i zupčanike mehaničkih uređaja i strojeva. Dopušteno je da se neki materijali iz ove skupine toplinski obrade.
Kvalitetna čelična ugljikova skupina koja se koristi u lagano opterećenim dijelovima označena je brojevima od 05 do 85, što označava postotak koncentracije ugljika. Materijali koji sadrže ugljik su čelici s povećanim sadržajem mangana, koji se odlikuju visokom tvrdoćom. Variranjem količine ugljika, mangana i odabirom odgovarajuće metode toplinske obrade dobivaju se različite tehnološke i mehaničke kvalitete.
Legure s niskim udjelom ugljika imaju dobru duktilnost tijekom hladnog rada, ali imaju malu granicu sigurnosti. Proizvode se u obliku listova, materijal je mekan, lako se utiskuje, rasteže, ovdje su lim i metal za emajlirane kućanske predmete. Kada se čelik cementira u proizvodnji, povećava se pokazatelj čvrstoće na površini, što omogućuje proizvodnju niskih opterećenja zupčanika, zupčanika itd.
Srednje ugljični metali i slični spojevi s povećanim postotkom mangana razlikuju se po prosječnoj čvrstoći, ali se duktilnost i žilavost smanjuju. Prema uvjetima rada rezervnih dijelova, određuje se način armiranja čelika u obliku normalizacije, niskog temperiranja i visokofrekventnog kaljenja, itd. Od njih se izrađuju žica velike čvrstoće, opruge, opruge i povećani zahtjevi za otpornost na habanje.
Automatska pogleda
Ovi materijali su označeni slovom A i brojevima koji označavaju koncentraciju ugljika u stotinama posto. Dopinjanje olova dopušta slovo C nakon A. Uvođenje selena, mangana, telura smanjuje uporabu alata za rezanje tijekom obrade. Na stupanj obradivosti utječe i dodavanje fosfora, sumpora i kalcija, koji se uvodi u obliku silikatnog cjedila u tekuću leguru.
Sadržaj fosfora i sumpora smanjuje kvalitetu, sumpor smanjuje antikorozivna svojstva, sulfidi dovode do kršenja homogenosti metala. Izrađeni su od ove klase čeličnih dijelova složenog oblika i površine, pričvršćivači, dizajnirani za malo opterećenje.
Vrste legura
To uključuje metale sa sadržajem legirajućih aditiva u količini do 2, 5%. Oznake slova marke uključuju slova koja označavaju određene nečistoće, a broj iza njih označava postotak sadržaja elementa. Ako je sadržaj manji od 1, 5%, tada se oznaka ne dodaje aditivu.
Sadržaj ugljika u ovoj skupini čelika normaliziran je za količinu od 0.1-0.3%, a glavna svojstva nakon termalnog, kemijskog tretmana i niskog temperiranja nakon gašenja uključuju:
- visoka tvrdoća materijala na površini;
- smanjena čvrstoća srednjeg sloja i povećana viskoznost.
Čelik se koristi za proizvodnju strojnih dijelova i instrumenata za rad s udarnim i promjenjivim opterećenjima u uvjetima povećanog trošenja.
Materijali za cementiranje
Za poboljšanje tvrdoće, izdržljivosti tijekom kontakta, upotrebljavaju se otpornost na habanje, otvrdljivost, krom, magnezij i nikal, posljednji element povećava viskoznost i smanjuje granicu hladne krhkosti. Cementirane kompozicije podijeljene su u dvije skupine:
- srednja čvrstoća s točkom popuštanja manjom od 700 MPa;
- visoke čvrstoće s istim indikatorom u rasponu od 700-1100 MPa.
Sadržaj aditiva razlikuje tipove:
kromni spojevi i vanadij krom cementirani na dubini manjoj od 1, 5 mm;- kromo-mangan spojevi uključuju titan od 0, 06%, mangan i krom po 1% svaki, imaju osobitost unutarnje oksidacije tijekom plinskog cementiranja, što dovodi do smanjenja karakteristika čvrstoće;
- legure krom-nikal-molibden su predstavnici martenzitne klase i odlikuju se smanjenom distorzijom zbog gašenja zraka, dopiranjem s rijetko-zemnim metalima, koji povećavaju tvrdoću, statičku snagu i otpornost na udar.
Proljetne legure
Dijelovi rade u uvjetima elastične deformacije i podvrgnuti su cikličkim opterećenjima, stoga su čelika potrebna za visoke brzine fluidnosti, duktilnosti i otpornosti na lom. Struktura uključuje:
- mangan - manje od 1, 2%;
- silicij - manje od 2, 7%;
- vanadij - do 0, 26%;
- krom - do 1, 25%;
- Nikal - manje od 1, 75%;
- volfram - manje od 1, 2%.
U procesu obrade smanjuje se veličina zrna, povećava se otpornost metala. Za transportnu proizvodnju, silicijske legure su posebno vrijedne, ako im tehnologija ne dopušta dekarburiranje u proizvodnji, tada se izdržljivost materijala zadržava na razini specificiranih parametara. Uvođenje vanadija, kroma, vanadija, nikla pomaže u usporavanju prekomjernog rasta zrna tijekom zagrijavanja i povećava tvrdoću. Visoko-ugljične hladno vučene žice, austenitni nehrđajući čelik i visokokromatski martenzitni čelici također se izrađuju od opruga i drugih elastičnih elemenata.
Čelik za alat
Da bi se osigurao pouzdan rad alata, čelik mora imati posebna svojstva koja se razlikuju za svaku skupinu materijala različito ovisno o proizvodnji i tehnologiji uvođenja aditiva.
Kalupi za kuglične ležajeve
Proizvodnjom se legure čiste od nemetalnih nečistoća, a upotreba tehnologije vakuumskog ili električnog šoka smanjuje poroznost metala. U proizvodnji ležajeva i njihovih jedinica koriste se krom-kuglični ležajevi s dodatkom kroma. Dodatno dopiranje provodi se manganom i silicijom kako bi se povećala brzina otvrdnjavanja. Tako da se dijelovi mogu proizvesti hladnim štancanjem, a na tvrdoću se primjenjuje metalno žarenje.
Stvrdnjavanje dijelova (valjaka, kugličnih ležajeva i prstenova) provodi se u uljnoj kupelji na temperaturi od 850-870 ° C, ohladi se kako bi se osigurala stabilnost do 25 ° C prije otpuštanja. Budući da ležaj i slični elementi tijekom rada imaju jaka dinamička opterećenja, izrađeni su od metala s daljnjom toplinskom obradom i cementiranjem.
Vrste otporne na habanje
Otpornost na trošenje raste s povećanjem tvrdoće površine materijala. Za dugotrajan rad takve su kvalitete legura važne:
- otpornost na lom pod abrazivnim trenjem;
- dugotrajan rad pod visokim tlakom i udarnim opterećenjima.
Metali otporni na habanje koriste se u proizvodnji gusjeničnih gusjenica, ploča za drobljenje, opreme za drobljenje kamena, drobljenja obraza. Rad u takvim uvjetima djelotvoran je zbog svojstva čelika da dobije čvrstoću i tvrdoću u uvjetima plastične hladne deformacije, dosežući 70%. Dodatak fosfora više 0, 027% dovodi do povećanja hladne krhkosti sirovina.
Lijevani čelik ima strukturu austenita, u kojoj se višak manganovog karbida oslobađa na granicama zrna, što dovodi do smanjenja čvrstoće i žilavosti. Da bi se dobila austenitna jednofazna struktura, gredica je ugašena u vodenom mediju na temperaturi od oko 1100 ° C.
Otporan na koroziju
Ovi materijali koriste se za izradu elemenata uređaja koji rade u uvjetima elektrokemijske korozije, nazivaju se nehrđajući. Otpornost na koroziju nastaje nakon uvođenja aditiva koji dovode do stvaranja površinskih filmova s dobrim prianjanjem na metal. Ovi slojevi smanjuju izravnu interakciju čelika s vanjskim iritantnim čimbenicima i povećavaju potencijal u elektrokemijskom okruženju.
Nehrđajući metali se dijele na krom-nikal i krom. Kromni spojevi koriste se za plastične dijelove koji se izrađuju štancanjem i zavarivanjem. Ovaj tip je podijeljen na feritne, martenzitno-feritne i martenzitne legure. Da bi se povećala otpornost na udarce, one se gase u ulju na temperaturi od oko 1000 ° C u uvjetima visokog temperiranja s temperaturnim indeksima u rasponu od 600 do 800 ° C.
Legure otporne na toplinu
Koristi se za proizvodnju elemenata koji rade na temperaturama iznad 500 ° C, niskolegirane kompozicije koje sadrže do 0, 25% C i druge legirajuće aditive: krom, volfram, nikal. Stvrdnjavanje i normalizacija odvijaju se u ulju na temperaturi od oko 890-1050 ° C. Perlitni čelici koriste se za izradu dijelova koji podliježu puzanju pod niskim opterećenjima, na primjer, cijevi za parno grijanje, parni kotlovi i učvršćivači.