Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Oko 1, 5 milijuna tona čelika proizvodi se zajedno u svim dijelovima našeg planeta svake godine. Koristi se u raznim industrijama, od proizvodnje proteza, završavajući s detaljima svemirskih brodova. Za svaku industriju postoji vrsta čelika koja će odgovarati fizičkim i mehaničkim svojstvima, strukturi i kemijskom sastavu.

Dobivene su različite karakteristike ovisno o tome koje nečistoće i u kojoj količini se nalazi u metalu, kako je načinjeno i kako se obrađuje. Zbog toga se promjene svojstava, kao što su gustoća, točka taljenja, toplinska vodljivost, vlačna čvrstoća, linearna toplinska ekspanzija, specifični toplinski kapacitet i tako dalje.

Definicija čelika: što je to?

Čelik je legura željeza s ugljikom, zajedno s raznim drugim elementima. U ovom slučaju željezo u njemu treba sadržavati najmanje 45%. Ako govorimo o sastavu, razmatramo klasifikaciju kemijske komponente.

Glavno odvajanje je ugljični i legirani čelik (npr. Nehrđajući čelik). Prvi tip ima nekoliko podvrsta u smislu postotka sadržaja ugljika:

  • Čelici s niskim udjelom ugljika koji sadrže do 0, 25% C;
  • srednji ugljik (do 0, 55% C);
  • visoki ugljik (od 0, 6% do 2% C).

Isto tako, drugi tip je podijeljen u tri podvrste prema sadržaju legirajućih elemenata:

  • nisko legiran (do 4%);
  • medij (do 11%);
  • visoko legirani (više od 11%).

Osim toga, nemetalne inkluzije mogu biti sadržane u čeliku. Ovisno o njima, razvrstavanje prema drugom parametru - kvaliteti. Što je manji postotak nemetalnih uključaka, to je veća kvaliteta čelika. Općenito, postoje četiri tipa:

  • zajedničko;
  • kvaliteta;
  • visoka kvaliteta;
  • osobito visokokvalitetnog čelika.

Njegov sastav također određuje podjelu na vrste prema svrsi. Mnogi od njih su, na primjer, kriogeni čelici, strukturni, otporni na toplinu, nehrđajući, alat, itd. Podjela na tipove također ide prema strukturi:

  • feritno;
  • austenitnog;
  • bainit;
  • martenzitska;
  • perlita.

Dvije strukture i još više mogu prevladati u strukturi. Čelik je u ovom slučaju podijeljen u dvofaznu i višefaznu.

Izdvajamo proizvodnu tehnologiju

Suština proizvodnje čelika je da se tijekom obrade izvornog materijala u njoj smanjuje koncentracija ugljika, sumpora, fosfora i drugih nepoželjnih sastojaka. Ovi elementi čine čelik krhkim i lomljivim, a oslobađanje od njih donosi povećanu čvrstoću i otpornost na toplinu. Početni materijal najčešće je otpadni od lijevanog željeza i čelika.

Proces proizvodnje može se obaviti na jedan od dva glavna načina, koji generaliziraju metode istog tipa - to je ili pretvarač ili proces ognjišta. Prvi ne zahtijeva dodatne izvore topline, jer se koristi za rastaljeno željezo, koje već ima dovoljnu temperaturu. U ovom slučaju, injektiranje čistog kisika (ili zraka obogaćenog njime, koji je već zastario) u rastaljeni metal, koji oksidira elemente kao što su fosfor, mangan, silicij ili ugljik u željezu. To vam, zauzvrat, omogućuje održavanje dovoljne količine topline da ostane čelik u tekućem stanju.

S takvim izmišljotina mogu dobiti tri vrste čelika - ključanje, polu-mirno i mirno. Mirna čelika ima bolji sastav i homogeniju strukturu, kada vrenje sadrži značajnu količinu otopljenih plinova. Srednje vrijednosti između prve dvije vrste karakteristične su za polu-mirno. Naravno, mirni čelik, temeljen na najboljim performansama, skuplji je. Njegova cijena je viša od cijene ključanja, oko 10-15%.

Ogrijevni procesi odvijaju se na visokim temperaturama, što se postiže uključivanjem vanjskog izvora topline za obradu krutog naboja. Postoje dvije vrste - otvoreni proces i elektrotermički . Otvoreno ložište nastaje kao posljedica zagrijavanja izvornog materijala izgaranjem plina ili loživog ulja, a elektrotermički se izvodi u indukcijskim ili lučnim pećima, gdje se grijanje provodi električnom energijom.

Ako je potrebno, za proizvodnju posebnih vrsta čelika mogu se koristiti dvije uzastopne metode, a za pojedine posebne vrste čelika postoje i drugi specifični procesi. Osim toga, postoje nove metode proizvodnje koje se još nisu naširoko koristile, ali se uspješno razvijaju. Takve metode su elektrolitsko pretapanje, elektroliza, izravno reduciranje čelika iz rude itd.

Obrada čelika za posebna svojstva

Da bi se materijalu dala određena svojstva ili da bi ih se promijenilo, upotrijebiti legirajuće elemente i različite vrste obrade.

Neki metali djeluju kao legirni elementi. Oni mogu biti krom, aluminij, nikal, molibden i drugi. Tako se postižu određena električna, magnetska ili mehanička svojstva, kao i otpornost na koroziju. Tako se dobiva nehrđajući čelik ako je legiran kromom.

Promjena svojstava čelika obradom:

  • termomehanički (kovanje, valjanje);
  • toplinska (žarenje, stvrdnjavanje);
  • kemijsko-toplinska (nitriranje, cementiranje).

Toplinska obrada temelji se na svojstvu polimorfizma - tijekom zagrijavanja i hlađenja kristalna rešetka može promijeniti svoju strukturu. Ovo svojstvo karakteristično je za osnovu čelika - željeza, jer je u njemu inherentno.

Različiti tipovi elemenata koji mogu biti prisutni u čeliku

Ugljik . Povećanjem postotka ovog elementa u čeliku povećava se njegova čvrstoća i tvrdoća. Ali postoje gubici u plastičnosti.

Sumpor . Ova nečistoća je štetna, jer zajedno s željezom tvori sumporno željezo. Zbog toga u materijalu nastaju pukotine kao posljedica gubitka veza između zrna pri visokoj temperaturi i pod utjecajem tlaka. Prisutnost sumpora negativno utječe na čvrstoću čelika, njegovu plastičnost, otpornost na habanje i otpornost na koroziju.

Ferit . To je željezo koje ima kristalnu rešetku u središtu tijela. Karakteristično je da legure sa svojom prisutnošću izlaze mekane i imaju plastičnu mikrostrukturu.

Fosfor . Ako sumpor smanjuje čvrstoću na visokim temperaturama, tada fosfor daje čelik krhkost na niskim temperaturama. Ipak, postoji skupina čelika u kojoj se povećava sadržaj ovog naizgled štetnog elementa. Proizvodi iz takvog metala vrlo su jednostavni za rezanje.

Cementit, to je željezni karbid. Njegov utjecaj je suprotan od utjecaja ferita. Čelik postaje tvrd i krhak.

Specifični primjer legiranog čelika

Nehrđajući čelik je takav čelik koji može odoljeti koroziji u korozivnim sredinama ili u atmosferi. Njezinu kompoziciju otvorio je 1913. Harry Brearly. On je uočio da tijekom čelika, koji sadrži veliku količinu kroma, može aktivno odoljeti kiseloj koroziji.

Sada je nehrđajući čelik podijeljen u tri skupine:

  • otporna na toplinu - ima visoku mehaničku čvrstoću, čak i na visokim temperaturama;
  • otporna na toplinu - otporna na koroziju u visokim temperaturama i korozivnim sredinama. Pogodan za uporabu u kemijskim postrojenjima;
  • nehrđajući čelik otporan na koroziju - ima takvu otpornost na koroziju, koja je dovoljna za životne uvjete i za jednostavne industrijske zadatke. Može se koristiti za izradu kirurških instrumenata, kućanskih pomagala, dijelova za inženjersku industriju, laku industriju ili, na primjer, nafte i plina.

Da biste dobili čelik, koji će biti otporniji na korozivne učinke, morate povećati količinu kroma u njemu. Dakle, za uobičajeno okruženje dovoljno je od 13 do 17%. Ako je krom veći od 17%, takva se legura može koristiti u agresivnijim sredinama. Da se metal ne bi uništio pod utjecajem jakih kiselina, legura čelika mora sadržavati ne samo krom, nego i nikal s dodatkom molibdena, silicijuma i kupruma.

Granice vrijednosti različitih karakteristika čelika - tališta, toplinske vodljivosti itd.

Na temelju činjenice da sastav legure može biti različit, tada vrijednost različitih svojstava za svaku vrstu čelika ima svoju. Prikazani su generalizirani pokazatelji u kojima su navedene granice vrijednosti nekretnina.

  • koeficijent provodljivosti topline - 39 kcal / m * sat * stupanj;
  • gustoća čelika je unutar (od 7, 7 do 7, 9) * 10 3 kg / m 3;
  • talište čelika, ovisno o njegovoj vrsti, je od 1300 ° C do 1400 ° C;
  • specifična težina - od 0, 7 do 7, 9 g / cm 3;
  • specifična toplina (na temperaturi od 20 ° C) - 0, 11 cal / stupnjeva;
  • specifična toplina taljenja - 49 cal / tuča;
  • koeficijent linearnog širenja čelika za različite tipove (na temperaturi od oko 20 ° C):
    • čelik 3 (stupanj 20) - 11, 9 (deg -1);
    • nehrđajući čelik - 11.0 (deg -1);
  • vlačna čvrstoća:
    • za vrstu čelika koja se koristi za konstrukcije - 38-42 (kg / mm 2);
    • za strojnu obradu (također ugljik) - 32-80 (kg / mm 2);
    • za tračnice - 70-80 (kg / mm 2);
    • silicij-manganski čelik (najveća brzina) - 155 (kg / mm 2).

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Prerada metala