Как определить углеродистую сталь

Как определить металл или его марку

Как часто вы сталкивались с такой проблемой: нужна сварка, но вы не знаете какой металл перед вами и, соответственно, трудно определиться с маркой электрода, или присадочного прутка? Возможно, необходимость отличить металл возникала у вас и по другому поводу.

Каким образом можно узнать, какой металл перед вами, какова его марка не прибегая к специальным исследованиям, таким как спектральный анализ, или анализ на углерод и т.д.?

Отличить цветной металл от черного не составит труда даже человеку не посвященному в тонкости металлургической науки. Самый простой способ, к которому можно прибегнуть, это визуальный осмотр.

Черный металл при резке, или зачистке имеет серебристо- светлый цвет, однако, очень быстро окисляется на воздухе Окисел имеет тусклый серый оттенок. Металл хорошо берется магнитом и сильно корродирует, то есть покрывается слоем рыжей ржачины.

Алюминий и сплавы на его основе — при свежем резе светлый блестящий металл, магнитом не берется, окисляясь приобретает матовость. Чистый алюминий — белесого цвета, окисленная поверхность визуально воспринимается как белый налет.

Медь имеет красный оттенок, сильно темнеет на воздухе с образованием зеленого налета. Магнитом не берется. При сгорании окрашивает пламя в зеленый.

Бронза — это сплав с медью — имеет желтый оттенок, окисляется слабо и не магнитится.

Латунь — это сплав меди с цинком, практически тоже самое, что и бронза, только окисляется сильнее.

Коррозионностойкая сталь ( нержавейка) без цвета, иногда с сероватым оттенком, магнитом может браться нагартованная нерж, отожженная нержавейка не магнитится.

Магний — металл с белым серебристым оттенком, не магнитится. Сгорает ярким белым пламенем, при вдыхании появляется сладковатый привкус.

Различные химические элементы, высеченные абразивным, или иным кругом, на воздухе сгорают каждый своим неповторимым способом. При порезке, или заточке можно определить металл более точно по цвету и форме искры и количеству «звезд».

Известно, что низкоуглеродистые стали в зависимости от типа добавленного в плавку раскислителя различают на: кипящие, спокойные, полуспокойные.

Кипящая сталь оставляет немногочисленные длинные искры, окрашенные в оранжевый цвет. При содержании большого количества углерода (высокоуглеродистые) из-под круга вылетает пучок многочисленных светлых искр, с «звездами» на конце. С увеличением процентного содержания углерода увеличивается яркость и «звезд» становится больше.

Инструментальная сталь (быстрорез) дает пучок ломаных коротких искр.

При наличии опыта можно научиться определять количество углерода с точностью до десятой доли процента. Однако, практически невозможно отличить сталь высококачественную от обычной, так как процент содержания вредных примесей, таких как сера и фосфор, как в одном, так и в другом случае очень мал и он никак не влияют на форму, цвет, размеры искры и т.д. Кроме того, обратите внимание на то, что ст. 20 и Ст.3, Ст.4 содержат одинаковое количество углерода и, соответственно, визуально вы не увидите никакой разницы в характере сгорания.

Безошибочно можно определить присутствие вольфрама в стали, если его более 3-4% искра окрашивается в темный бордовый цвет и это главный признак того, что сталь не углеродистая.

Чугун (сплав железа с углеродом от 2,14%) окрашивает искру в красный, здесь не ошибешься.

При ударе титана о сталь высекается яркая белесая искра.

Нержавейка дает похожую картину, однако, яркость у искры у нее меньше и ее труднее получить.

Подтвердить марку материала могут дополнительные исследования. Если взять стальную болванку и надрезать ее на 25% ее толщины, а потом ударить по ней кувалдой, то получится излом, изучив характер которого также можно сделать выводы.

Быстрорез, или рапид (Р18, Р9 и прочие) вследствие своей высокой твердости ломается хрупко и излом имеет мелкозернистый с темным окрасом. Углеродистая сталь напротив, имеет светлый с крупным зерном излом. Сопоставив данные по виду поверхности, по которой произошло разрушение, с результатами по искрам можно с большой долей уверенности говорить о правильности определения марки материала.

Если же, несмотря на все проведенные испытания вас по прежнему одолевают сомнения, то при наличии закалочной печи, вы можете провести следующий эксперимент, основанный на разной способности сталей к закалке.

Итак, сталь с содержанием углерода до 0,25% (Ст.3-Ст.20) после нагрева до Т= 900 градусов, некоторой выдержки и последующего резкого охлаждения в воде остается такой же мягкой и пластичной, каковой была до термообработки и хорошо спиливается напильником (хорошо бы иметь в хозяйстве набор тарированных напильников с различной твердостью). Углеродистую сталь с содержанием до 1,3%С легко можно отличить от низколегированной стали после закалки на масло. Первые после такой процедуры отлично пилятся напильником, а вторые (легированные) приобретают настолько высокую твердость, что напильник по ним скользит (в частности, имеются в виду хорошо свариваемые марки 9ХС, ХВГ).
Ст.40 и Ст.50 от Ст.40Х и Ст.50Х очень трудно отличить друг от друга по искре, зато после закалки ст.40Х приобретает большую твердость и напильник по такой стали скользит и не спиливает ее, а Ст.40 остается мягкой и податливой. Напильник, как средство для определения твердости, используется в случае отсутствия других средств измерения (твердомер Роквелл, или Супер-Роквелл с алмазным индентором, или ультразвуковой твердомер, основанный на явлении ультразвукового контактного импеданса).
Следует отметить, что большинство сталей после закалки имеет обезуглероженный слой (этот слой, соответственно, имеет низкую твердость) и его необходимо снять для получения корректных данных.
Если стоит вопрос различить стали по типу изготовления, поверхность гарячекатанной стали всегда покрыта налетом окалины, а холоднотянутая имеет чистую, блестящую, ничем не загрязненную поверхность.

Итак, для определения марки материала вы можете прибегнуть к одному из предложенных вариантов:

• визуальный осмотр,
• высекание искры,
• изучение излома,
• закалка и проверка напильником.

Если исследовать образец материала всеми этими способами и сопоставить результаты, то можно говорить о стопроцентной точности определения марки материала. Также все эти варианты можно использовать как дополнительные исследования при проведении спектрального анализа.

Дополнительные сведения

Ст.12Х18Н9 (AISI 304) дает короткую искру, окрашенную в светло-желтый цвет с несколькими красными точками, возникающими время от времени. В месте прикосновения абразива и на кончиках разветвления искровой пучок имеет красно -желтый окрас.

Ст.Х12Ф1 — желтая, короткая искра, множественные «звезды», концы удлинены в линии. В месте касания абразива красно-желтый окрас. Отдельные красные точки по всему пучку.

Ст.12Х13 — светло-желтая короткая искра с ответвлениями.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Как определить марку стали: проверка вида и состава металла

Во всем мире приняты определенные нормы, как маркировать металлические изделия (металлопрокат и другие) перед продажей. К сожалению, они не являются международными, но даже знание российского ГОСТа не всегда помогает с тем, чтобы понять – какой сплав лежит перед вами. Ведь металлоконструкция может быть без отметин о качестве, а также являться старой. Тогда понадобятся знания о том, как определить марку стали, а также тип металла в зависимости от состава, ведь есть множество видов железосодержащих сплавов. Об этом и поговорим в нашей статье.

Сперва расскажем, с чем мы имеем дело. Стальные листы, бруски и прочие заготовки изготавливаются из металлических твердых растворов, содержащих в своей основе железо и углерод. Оба вещества являются обязательными, поскольку Fe без добавления С не очень твердый металл. Твердость и износостойкость он получает как раз после легирования. В зависимости от содержания углерода как раз проводят первую классификацию сталей на:

высокоуглеродистые – более 0,6%;

среднеуглеродистые – до 0,6%;

низкоуглеродистые – менее 0,25%.

Все они имеют разные характеристики и используются в различных ситуациях.

Активно применяется легирование другими материалами – металлами и неметаллами. Их вкрапление позволяет достичь более совершенного состава, который приобретает уникальные свойства, например, при высокой концентрации хлора получается нержавейка, поскольку вещество вступает в химическую реакцию с кислородом и на поверхности образуется пленка из оксида. Так могут быть добавлены: молибден, титан, никель, медь и прочие компоненты. В маркировке, которая является основным источником того, как узнать марку стали, перечисляются буквы тех элементов, которые представлены в преимуществе. Содержание более мелких примесей обычно не учитывается в названии. Таким образом, легирование тоже несет две различные классификации – это по степени:

Высоколегированные – более 10%.

Среднелегированные – до 10%.

Малолегированные – до 2,5%.

И по веществу/ам в составе – хромоникелевый сплав, хромистый и пр.

Во всем мире несколько различных нормативов по маркировке. Наиболее распространены – европейская, американская и российская. Последняя, правильно будет сказать советская, актуальнее для нас и для государств, входящих в состав СНГ. На ней мы и будем далее больше концентрироваться.

Как определяется марка стали

Во время производственного цикла все просто и понятно – металлические заготовки закупаются в прутках, брусках, листах или полосах. С одного из краев на них нанесена маркировка (гравировка из цифр и букв) и специальный окрас – цвет также является сигнализатором для металлургов. На производстве сперва используется основная масса металла, а этот маркированный кончик – в самом конце. Но в домашних условиях умельцы зачастую покупают сталь с рук или в такой форме, что нельзя распознать марку. Поэтому ниже мы дадим несколько элементарных способов определения материала. Для этого вам понадобится:

сама заготовка (желательно поместить ее в тиски для уменьшения риска травматизации);

молоток и зубило;

Также заблаговременно создайте оптимальные условия для теста, а именно – хорошее освещение, экипировку (наденьте защитные очки, обезопасьте открытые участки тела), материалы для сравнения, если они нужны, доступ в интернет.

Теперь перечислим возможные варианты проверки.

Методы определения марки стали

Прикрепляем режущую кромку инструмента к поверхности. Наша задача – срезать верхний тонкий слой средней длины. Теперь анализируем стружку. Если она быстро ломается, совсем не получается ее получить, только короткие обломки, то, скорее всего, в ваших руках высокоуглеродистая сталь. Именно из-за содержания углерода теряется пластичность, появляется твердость, а прочность страдает. Низкоуглеродистый состав, напротив, даст длинные завитки однородной структуры. А сам процесс сбивания верхнего слоя будет проще.

Более энергозатратный способ. Подходит для тех, кто имеет печь – подойдет самая обыкновенная дровяная. Но для чистоты эксперимента, чем больше поддерживаемая внутри температура (до закаливания), тем лучше. Берем металлический пруток и напильник. Делаем надрез, запоминаем, какие усилия были при этом приложены. Теперь подвергаем образец закалке и проводим повторный распил. Если после нагрева сохраняется простота манипуляции, значит вы имеете дело с малоуглеродистой сталью. Большое количество углерода в составе делает металл труднообрабатываемым после закаливания.

Для третьего способа нам понадобится точильный круг. Сперва подготовьте рабочее место – хорошее освещение, сзади поставьте темный однородный фон, чтобы было лучше видно искры. Именно по ним будет проходить проверка стали. Если они крупные, брызгают в большом объеме, яркие, то вы имеете дело с высокой твердостью материала. В обратном случае при небольшом снопе и малых частицах искр – металл не твердый. Чтобы верно интерпретировать результат, возьмите для сравнения другую заготовку, марку которой вы знаете. Обязательно надавливайте на оба образца с одинаковым усилием и под равным углом.

Используя точильный круг, можно определять материал и по другим признакам, например, цвет искр. Конечно, ряд показателей достаточно субъективный, намного лучше тестировать в сравнении с другими образцами. Если у вас сыпется в разные стороны, широко много звездочек небольшого размера, но при этом они долетают недалеко, оттенок при этом у них красный, то вы имеете дело с высокоуглеродистым образцом. Сноп посветлее и с меньшим количеством искр будет свидетельствовать о среднем содержании углерода, в то время как вовсе малая его часть в составе даст длинные соломенного цвета полосы без звездочек на концах – так обтачивается железо.

Сложно с такими способами? Тогда воспользуйтесь таблицей цветов, одну из них мы прикрепим ниже.

Если вы имеете дело со сталью, которую легировали, то по некоторым ее характеристикам можно предположить, какие легирующие элементы добавляли. Например:

Наличие фосфора в большом количестве (это вредная примесь) приведет к повышенной хладноломкости, то есть при отрицательных температурах металлический лист или прут будет просто переломить, на нем образуются трещины.

Хром делает заготовку очень устойчивой к образованию коррозии, поэтому, если вы взяли чистый, без ржавчины образец, который долго пролежал на улице, скорее всего, это хромистая сталь.

Тот же хром, как и никель, если их добавлено большое количество, убирают магнитные свойства образца.

Некоторые другие характеристики и особые свойства проверить в домашних условиях не просто. Но если вы можете определить особенности металлообработки, закалки, жаропрочности, то получится и выяснить наличие других добавок.

Общие понятия о марках стали

Будем рассматривать маркировку, которая была разработана еще в СССР и сейчас активно применяется на территории России и во всех странах ближнего зарубежья. Она универсальна тем, что включает все классы, которых очень много. Основные моменты:

Номер присваивается всей партии, проставляется клеймо (краской, путем гравирования) на каждое отдельное изделие. Он состоит из цифр и букв, символов нет.

Иногда в самом начале указывается сокращение «Ст», то есть «сталь», но это совсем не обязательно.

Обычно начальные цифры указывают на сотые доли углерода, при этом литера, обозначающая это вещество, не ставится, поскольку углеродистость – одна из основополагающих характеристик сплавов. Например, если указано 20, то содержание 0,2%.

Теперь более подробно на примере:

Мы имеем буквы (русские или латинские, как в образце), они обозначают легирующие элемент, который находится в составе. Если вам нужен метод определения марки металла без справочников, то нужно будет заполнить наиболее распространенные сокращения:

Более полный перечень можно найти в нормативных документах. Кстати, интересно, что ГОСТы по изготовлению стальных сплавов, принятые еще в Советском Союзе, действуют до настоящего момента, как и правила маркировок. Всего номенклатура насчитывает более 1500 индивидуальных значений – именно столько разновидностей металлов данной категории изготавливается во всем мире. Не удивительно, что в таком многообразии очень сложно на глаз определить, какой именно материал находится в руках.

С буквами мы разобрались, теперь цифры. С ними все просто – первая по счету принадлежит углероду, а дальше читаем слева направо: литера, а за ней цифровое указание – какая доля (в процентном соотношении) вещества находится в составе.

Но, кроме обозначения химических элементов, можно встретить и другие, порой непонятные буквы. Они могут свидетельствовать о наличии особых свойств, а также о принадлежности к какой-либо категории. Рассмотрим, как проверить марку стали по этим обозначениям, ниже.

Качество материала

Помимо специально введенных в точной пропорции добавок, которые улучшают качество сплава, есть вредные примеси – они находятся в растворе при выплавке без намерений металлургов. Обычно это неметаллы, которые оказывают негативное влияние. Так, например, фосфор делает металл очень ломким при понижении температуры, а сера приводит к образованию трещин при нагреве. Поэтому от этих и других элементов (кислород, излишки азота) стараются избавиться, и чем их меньше в образце, тем выше его качество. Стать может называться:

обыкновенной, тогда в самом начале проставляется «Ст», это значит, что примесей находится в количестве 0,06-0,07%;

качественной – никаких особых пометок не ставится, содержание веществ – до 0,035%;

высококачественной – в конце маркировки будет стоять «А» (не путать с азотом), это значит, что не более 0,025% вредных элементов;

особо высококачественной – название заканчивается литерой «Ш», а процентное содержание не превышает 0,02%.

Кроме того, при работе с обыкновенным классом качества необходимо еще учитывать категории – от 0 до 6. Так получается уже «Ст» с цифровым индексом. Чем ниже цифра, тем качественнее, с точки зрения примесей, состав.

Еще одно важное понятие – это степень раскисления. Это показатель, который отображает поведение металла в расплавленном состоянии. Это зависит от того, как выводится кислород из раствора. Согласно этой классификации, сплавы могут быть:

Спокойные (СП в маркировке), они застывают без газовыделения. В них есть содержание марганца, кремния или алюминия.

Полуспокойные (ПС), которые раскисляются двумя этапами из-за одержащегося углерода.

Кипящие (КП). В процессе их нагрева активно происходит выработка углекислого газа, который восходит к поверхности пузырьками и застывает таким образом.

А если вы имеете дело с легированной сталью, то можете наткнуться на специализированные обозначения, для примера приведем несколько сокращений:

Ш – шарикоподшипниковое назначение.

Р – быстрорежущая сталь для изготовления инструментов.

А – автоматная специализированная.

Э – электротехническая, она же очищенная фактически от любых примесей, более 99% – сплошное железо.

Спектральный анализ металлов

Это современный метод, позволяющий узнать состав практически любого полезного ископаемого или готового изделия на основании проанализированных физических свойств, в частности, отражения, испускания, люминесценции и пр. Дело в том, что атомы разных веществ испускают особенные, характерные только одному элементы волны. Они имеют свою длину, частоту и пр. Поэтому можно учитывать только волновую природу образца, чтобы с точностью установить, какие добавки находятся в его составе. И для этого используют спектральный определитель марки стали. Это прибор, который и производит этот анализ. Он есть практически на всех производствах, но может применяться и в быту, поскольку особых умений использования не требует.

Но есть нюансы. Например, важно учесть тот факт, что при прожиге (так терминологически называется процесс взятия пробы) определяется только верхний слой в несколько мм, поэтому очень важно, чтобы весь брусок (прут) был изготовлен из однородного материала. Также стоит знать о существовании четырех разновидностей спектрального анализа:

Эмиссионный – регистрирует испускаемые веществом волны.

Абсорбционный – учитывает то, сколько оно поглощает.

Люминесцентный – определяет, могут ли добавки светиться, излучать свет.

Комбинационный – концентрируется на рассеивании света и возбужденииколебаний молекул.

Данный метод очень широко применяется в лабораториях, а также на крупных производствах. Прибор имеет в качестве источника света высокотемпературную плазму искры или электродуги (более 10000 К), которая генерируется внешним накопителем. Только после такого возбуждения извне атомы начинают излучать собственные волны, а уже по их длине и особенностям можно делать выводы.

Маркировка сталей по международным стандартам

Есть нормативный документ, который напоминает российский ГОСТ, EN 10027-1 – это Евронормы для нанесения номеров. В нем указывается цифро-буквенное определение проката. Сперва указывается степень раскисления:

После этого может быть литера, которая отвечает за специальное назначение, например:

Q – приготовленная для отбортовки;

K – для холодного формования;

Z – для последующего волочения.

Затем уже ставится St, то есть «сталь» с последующим цифровым набором. Но если в российских нормативах более ценят фактор количественного и качественного состава, а характеристики этой марки, предполагается, что должен знать сам металлург или ответственное лицо, справочник, на худой конец. То в Евронормах, напротив, не так важно, какие элементы содержатся в расплаве, главное,

определение марки металла по качеству. Поэтому сначала стоит цифра, указывающая на минимальный предел прочности, а затем через дефис или без него – одна из трех групп качества. Иногда в конце проставляется еще одна литера:

U – материал поступил уже после прокатки;

N – предварительно была пройдена процедура нормализации.

Еще могут добавляться прописные буквы и различные индексы, но это уже частности. Таким образом, понимаем, что маркировка по Европейским нормам не сильно отличается от нашего российского ГОСТа.

В статье мы рассказали, как определяется марка стали несколькими способами – в домашних условиях, на производстве прибором и по маркировке. В качестве завершения темы посмотрим видео:

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь отличается содержанием углерода до 2,14% без наличия легирующих элементов, небольшим количеством примесей в составе, и небольшим содержанием магния, кремния и марганца. Это в свою очередь влияет на свойства и особенность применения. Она является основным видом продукции металлургической промышленности.

Состав

В зависимости от количества углерода, разделяют углеродистую и легированную сталь. Наличие углерода придает материалу прочность и твердость, а также уменьшает вязкость и пластичность. Его содержание в сплаве на уровне до 2,14%, а минимальное количество примесей, обусловленное технологическим процессом изготовления, позволяет основной массе до 99,5% состоять из железа.

Высокая прочность и твёрдость – вот что характеризует углеродистую сталь.

Примеси, которые постоянно входят в структуру углеродистой стали, имеют небольшое содержание. Марганец и кремний не превышают 1 %, а сера и фосфор находятся в пределах 0,1 %. Увеличение количества примесей характерно для другого типа стали, который называют легированным.

Отсутствие технической возможности полного удаления примесей из готового сплава, позволяет входить в состав углеродистой стали таким элементам как:

Наличие этих веществ обусловлено методом плавки стали: конвертерным, мартеновским или другим. А углерод, добавляется специально. Если количество примесей, трудно отрегулировать, то корректируя уровень углерода, в составе будущего сплава, влияют на свойства готового изделия. При наполнении материала углеродом до 2,4 %, стали относят к углеродистым.

Характеристика

Характеристики и структуру металла меняют, используя термическую обработку, посредством которой, достигают нужной твердости поверхности или других требований для применения стальной конструкции. Однако, не все структурные свойства поддаются корректировке с помощью термических методов. К таким структурно-нечуствительным характеристикам относят жесткость, выраженную модулем упругости или модулем сдвига. Это учитывают при проектировании ответственных узлов и механизмов в различных сферах машиностроения.

В случаях, когда расчет прочности узла требует применения деталей малых размеров, способных выдержать требуемую нагрузку, применяют термическую обработку. Такое воздействие на «сырую» сталь позволяет увеличить жесткость материала в 2-3 раза. К металлу, который подвергают такому процессу, предъявляют требования по количеству углерода и других примесей. Называют эту сталь – повышенного качества.

Классификация углеродистых сталей

По направленности применения продукции, углеродистую сталь разделяют на инструментальную и конструкционную.

Последнюю из них используют для возведения различных строений и остовов деталей. Из инструментальных, изготавливают прочный инструмент для выполнения любых работ, вплоть до обработки металлов резанием. Применение металлических изделий в хозяйстве, потребовало выделить сталь в разные категории, обладающие специфическими свойствами: жаропрочную, криогенную и коррозионно-стойкую.

По способу получения углеродистые стали делят на:

• электростали;
• мартеновские;
• кислородно-конвертерные.

Различия структуры сплава обусловлены наличием разных примесей, характерных для того или иного способа плавки.

Отношение стали к химически активным средам, позволило разделить изделия на:

Содержание углерода делит сталь на 3 категории:

1. заэвтектоидные, в которых количество углерода превышает 0,8 %;
2. эвтектоидные, с содержанием на уровне 0,8 %;
3. доэвтектоидные – менее 0,8 %.

Именно структура, является характерным признаком, при определении состояния металла. У доэвтектоидных сталей, структура состоит из перлита и феррита. У эвтектоидных – чистый перлит, а заэвтектоидные, характеризуются перлитом с примесями вторичного цементита.

При увеличении количества углерода, сталь повышает прочность и уменьшает пластичность. Большое влияние оказывается также на вязкость и хрупкость материала. При повышении процентного содержания углерода, уменьшается ударная вязкость и повышается ломкость материала. Не случайно, при содержании, на уровне более 2,4 %, металлические сплавы относят уже к чугунам.

По количеству углерода, в составе сплава, сталь бывает:

1. низкоуглеродистая (до 0,29 %);
2. среднеуглеродистая (от 0,3 до 0,6 %);
3. высокоуглеродистая (более 0,6 %).

Маркировка

При обозначении углеродистых сталей обычного качества, используют буквы Ст, которые сопровождаются цифрами, характеризующими содержание углерода. Одна цифра показывает количество, увеличенное в 10, а две цифры – в 100 раз. При гарантии механического состава сплава, перед обозначением добавляют Б, а соблюдение химических составляющих веществ – В.

В окончании маркировки, две буквы показывают степень раскисления: пс – полуспокойного, кп – кипящего состояния сплавов. Для спокойных металлов этот показатель не указывают. Увеличенное количество марганца в структуре изделия, обозначают буквой Г.

При обозначении углеродистых сталей высокого качества, используемых при изготовлении инструментов, применяют букву У, рядом с которой прописывают число, подтверждающее количество процентов углерода в 10-кратном размере, независимо от того, будет оно двухзначным или однозначным. Для выделения сплавов повышенного качества, к обозначению инструментальных сталей добавляют букву А.

Примеры обозначения углеродистых сталей: У8, У12А, Ст4кп, ВСт3, Ст2Г, БСт5пс.

Производство

Изготовлением металлических сплавов занимается металлургическая промышленность. Специфика процесса получения углеродистой стали, заключается в переработке чугунных заготовок с уменьшением таких взвесей, как сера и фосфор, а также углерод, до требуемой концентрации. Различия методики окисления, посредством которой удаляют углерод, позволяет выделить различные виды плавки.

Кислородно-конвертерный способ

Основой методики был бессемеровский метод, который предусматривает продувку жидкого чугуна воздухом. Во время этого процесса, углерод окислялся и удалялся из сплава, после чего, чугунные слитки постепенно превращаются в сталь. Производительность данной методики высока, но сера и фосфор оставались в металле. Кроме того, углеродистая сталь насыщается газами, в том числе, азотом. Это улучшает прочность, но снижает пластичность, сталь становится более склонной к старению и изобилию неметаллическими элементами.

Учитывая низкое качество стали, получаемой бессемеровским методом, его перестали использовать. На замену пришел кислородно-конвертерный способ, отличием которого является использование чистого кислорода, вместо воздуха, при выполнении продувки жидкого чугуна. Использование определенных технических условий, при продувке, значительно снизило количество азота и других вредных примесей. В результате, углеродистая сталь, полученная кислородно-конвертерным способом, по качеству приближена к сплавам, переплавляемым в мартеновских печах.

Технико-экономические показатели конверторного способа подтверждают целесообразность такой плавки и позволяют вытеснить устаревшие методы изготовления стали.

Мартеновский метод

Особенностью способа получения углеродистой стали, является выжигание углерода из чугунных сплавов не только с помощью воздуха, но и за счет добавления железных руд и ржавых изделий из металла. Этот процесс обычно происходит внутри печей, к которым подводят подогретый воздух и горючий газ.

Размер таких плавильных ванн очень велик, они могут вмещать до 500 тонн расплавленного металла. Температура в таких емкостях поддерживается на уровне 1700 ºC, а выжигание углерода происходит в несколько этапов. Сначала, благодаря избытку кислорода в горючих газах, а когда образуется шлак над расплавленным металлом, посредством оксидов железа. При их взаимодействии образуются шлаки фосфатов и силикатов, которые, в дальнейшем удаляются и сталь приобретает требуемые по качеству свойства.

Плавка стали в мартеновских печах проходит около 7 часов. Это позволяет отрегулировать нужный состав сплава, при добавлении различных руд или лома. Углеродистая сталь давно изготавливается этим методом. Такие печи, в наше время, можно найти на территории стран бывшего Советского Союза, а также – в Индии.

Электротермический способ

Изготовить качественную сталь с минимальным содержанием вредных примесей, удается при плавке в вакуумных топках электродуговых или индукционных печей. Благодаря улучшенным свойствам электростали, удается изготовить жаростойкие и инструментальные сплавы. Процесс преобразования сырья в углеродистую сталь, происходит в вакууме, благодаря чему качество полученных заготовок, будет выше, относительно рассмотренных ранее методов.

Стоимость такой обработки металлов дороже, поэтому данный метод используют при технологической необходимости в качественном изделии. Для удешевления технологического процесса используют специальный ковш, который разогревают внутри вакуумной емкости.

Применение

Углеродистая сталь, благодаря своим свойствам, нашла широкое применение в различных отраслях народного хозяйства, особенно, в машиностроении. Использование в конструкторских расчетах способности металла сопротивляться нагрузкам и иметь высокие пределы усталости, позволяет изготавливать из углеродистой стали такие ответственные детали машин, как: маховики, зубчатые передачи редукторов, корпуса шатунов, коленчатые валы, поршни плунжерных насосов, технологическую оснастку для деревообрабатывающей и легкой промышленности.

Высокоуглеродистые стали с увеличенным количеством марганца, применяют для изготовления таких деталей, как пружины, рессоры, торсионы и подобные узлы, требующие упругости сплава. Инструментальные сплавы повышенного качества, широко применяют при производстве инструментов, которыми обрабатывают металлы: резцы, сверла, зенковки.

Использование углеродистой стали с низким и средним количеством содержания углерода, нашло применение при возведении металлических конструкций и коммуникаций. Специальные прокатные станы металлургических комбинатов изготавливают, постоянно пользующиеся спросом, различные профили:

• уголки;
• швеллеры;
• трубы;
• двутавры;
• другие, в том числе заказные, виды профилей.

Во всех отраслях широко используется листовой прокат, который отличается размерами, качеством и толщиной изготавливаемых изделий.

Используя специфические свойства углеродистых сталей, их применяют в различных областях народного хозяйства. Знание специфики отличий тех или иных сплавов, позволит грамотно и технологично применить требуемый материал в нужном месте.

Углеродистая сталь, марки, типы, свойства и качества

Углеродистая сталь — это инструментальная сталь, содержащая 0,04- 2% углерода и всегда присутствующие примеси, не содержащая легирующих легируемых элементов. Углеродистая сталь в зависимости от процентного содержания углерода, разделяется на три основных типа:

Данный материал нуждается в термообработке, после которой становится достаточно твердым и прочным чтобы выдерживать достаточные нагрузки в ответственных узлах. Спав применяется в производстве инструмента.

Углеродистая сталь классифицируется как:

• качественная, содержит до 0,035% фосфора и серы;
• высококачественная, содержит до 0,025% фосфора и серы.

Углеродистая сталь марки

Углеродистая сталь марки которой имеют большое разнообразие. Согласно ГОСТ 1435-99 металлургическая промышленность выпускает следующие марки инструментальной углеродистой стали:

Буква У обращает внимание что сталь углеродистая. Обозначение буквы А, в конце марки, означает группу высококачественной стали с более чистым наличием серы и фосфора. Цифры в обозначении показывают процентное содержание углерода в сплаве, численное выражение которого для удобства умножено на 10. Отсутствие буквы А означает качественную сталь. Цифра указывает содержание углерода, среднее, Г- показывает на высокое наличие марганца. Углеродистая сталь марки имеют малую стоимость и большую твердость и этим отличается от других инструментальных сталей. Износостойкость этих марок и теплостойкость низкая. Углеродистая сталь марки У7, У7А успешно используют для деревообрабатывающих инструментов — топоров, стамесок, долот, также инструментов по металлу — зубила, кузнечные штампы, слесарные инструменты, молотки, кувалды, отвертки, кусачки и др. Марки У8, У8А, У8Г, У8ГА используют для изготовления таких инструментов, которые очень стойкие к разогреву при работе и выдерживают нагрузки вращения- фрезы по дереву, зенковки, пилы продольные, дисковые, накатные ролики и др. Углеродистая сталь марки У10, У10А служит для изготовления игольной проволоки, также инструмента, который не вызывает нагрева режущей кромки. У13, У13А используют для инструментов, где необходима повышенная износостойкость, лезвия бритвы, хирургические инструменты, инструментов для гравировки металла, камня.

Качества углеродистой стали

Свойства углеродистой стали значительно улучшаются, когда она подвергается термообработке.

После данного процесса сплав приобретает высокую твердость, прочность, способность реагировать на большие нагрузки, выдерживать высокую температуру при работе режущей кромки. Качества углеродистой стали позволяют ей быть одним из самых востребованных видов стали. Характеристики и свойства материала регулируют при выплавке, соблюдая необходимые нормы процентного содержания элементов сплава. Качества углеродистой стали позволяют успешно сваривать ее, обрабатывать резанием, введенные в нее легирующие элементы изменяют свойства, повышаются механические способности, снижается хладноломкость.

Типы углеродистой стали

Типы углеродистой стали разделяют на:

• А- поставляемую по своим механическим свойствам, которые можно изменить;
• Б- по своим химическим свойствам, при этом механические свойства меняются, а уровень определяется химическим составом;
• В- поставляют по химическому содержанию и по своим механическим свойствам для деталей.

Типы углеродистой стали по виду обработки выделяют:

• горячекатаная;
• кованая;
• калиброванная;
• круглую со специальной отделкой поверхности.

По степени раскисления:

Оставьте свой комментарий Отменить ответ

Среднеуглеродистая сталь — это сталь, которая не содержит легирующих элементов…