Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Aproximativ 1, 5 milioane de tone de oțel sunt produse împreună în toate părțile planetei noastre în fiecare an. Acesta este utilizat într-o varietate de industrii, de la fabricarea protezelor, care se termină cu detaliile navetelor spațiale. Pentru fiecare industrie există un grad de oțel care va fi adecvat pentru proprietățile fizice și mecanice, pentru structura și compoziția chimică.

Sunt obținute caracteristici diferite, în funcție de impuritățile și cantitățile din metal, de modul în care sunt produse și de modul în care sunt procesate. Prin urmare, schimbările de proprietăți rezultate, cum ar fi densitatea, punctul de topire, conductivitatea termică, rezistența la tracțiune, expansiunea termică liniară, capacitatea termică specifică și așa mai departe.

Definiția oțelului: what is it?

Oțelul este un aliaj de fier cu carbon, complet cu diverse alte elemente. În acest caz, fierul din acesta ar trebui să conțină cel puțin 45%. Dacă vorbim despre compoziție, considerăm clasificarea componentei chimice.

Separarea principală este oțelul carbon și aliat (de exemplu oțel inoxidabil). Primul tip are mai multe subspecii în ceea ce privește procentajul conținutului de carbon:

  • oteluri cu conținut scăzut de carbon care conțin până la 0, 25% C;
  • mediu de carbon (până la 0, 55% C);
  • carbon ridicat (de la 0, 6% la 2% C).

În mod similar, al doilea tip este împărțit în trei subspecii în funcție de conținutul elementelor de aliere:

  • slab aliat (până la 4%);
  • mediu (până la 11%);
  • aliat ridicat (mai mult de 11%).

În plus, incluziunile nemetalice pot fi conținute în oțel. În funcție de acestea, clasificarea în funcție de un alt parametru - calitate. Cu cât proporția incluziunilor nemetalice este mai mică, cu atât este mai mare calitatea oțelului. În general, există patru tipuri:

  • comună;
  • de calitate;
  • de înaltă calitate;
  • în special oțel de înaltă calitate.

Compoziția sa determină, de asemenea, împărțirea în tipuri în funcție de scop. Există multe dintre ele, de exemplu, oțelurile criogenice, structurale, rezistente la căldură, inoxidabil, scule, etc. Divizarea în tipuri se face, de asemenea, în funcție de structură:

  • feritic;
  • austenitică;
  • bainită;
  • martensitică;
  • perlită.

În structură pot exista două faze și chiar mai multe. Oțelul în acest caz este divizat în două și mai multe faze.

Repere ale tehnologiei de producție

Esența producției de oțel este că, în timpul procesării materialului sursă, concentrația de carbon, sulf, fosfor și alte componente nedorite scade. Aceste elemente fac ca oțelul să fie fragil și fragil, iar scăderea acestuia duce la creșterea rezistenței și rezistenței la căldură. Materia primă este cel mai adesea resturile din fontă și oțel.

Procesul de producție poate fi realizat în una din cele două moduri principale, care generează aceleași metode de tip - fie un convertizor, fie un procedeu de vierme. Primul nu necesită surse suplimentare de căldură, deoarece este utilizat pentru fonta topită topită, care are deja o temperatură suficientă. În acest caz, în metalul topit se injectează oxigen pur (sau aer îmbogățit de acesta, care este deja depășit), care oxidează elemente precum fosforul, manganul, siliciul sau carbonul prezente în fier. Aceasta, la rândul său, vă permite să mențineți o cantitate suficientă de căldură pentru a rămâne oțel în stare lichidă.

Cu o astfel de fabricație pot obține trei tipuri de oțel - fierbere, semi-calm și calm. Oțelul cald are o compoziție mai bună și o structură mai omogenă, când fierberea conține o cantitate semnificativă de gaze dizolvate. Valorile intermediare dintre primele două specii sunt caracteristice semi-calmului. Firește, oțelul calm, bazat pe cea mai bună performanță, este mai scump. Prețul său este mai mare decât cel de fierbere, aproximativ 10-15%.

Căminul are loc la temperaturi ridicate, care se realizează prin implicarea unei surse externe de căldură pentru procesarea încărcării solide. Există două tipuri de acestea - proces deschis - vatră și electrotermic . Vatra deschisa are loc ca urmare a incalzirii materiei sursa de la arderea gazului sau a combustibilului, iar electrotermica se realizeaza in cuptoare de inductie sau arc, unde incalzirea se face prin intermediul energiei electrice.

Dacă este necesar, pentru producția de tipuri speciale de oțel se pot utiliza două metode succesive, iar pentru anumite tipuri speciale de oțel există și alte procese specifice. În plus, există noi metode de producție care nu au devenit încă utilizate pe scară largă, dar se dezvoltă cu succes. Astfel de metode sunt remodelarea electrozelor, electroliza, reducerea directă a oțelului din minereu, etc.

Prelucrarea oțelului pentru proprietăți speciale

Pentru a da materialului anumite proprietăți sau pentru a le schimba, utilizați elemente de aliere și diferite tipuri de procesare.

Unele metale acționează ca elemente de aliere. Ele pot fi crom, aluminiu, nichel, molibden și altele. Astfel, sunt atinse anumite proprietati electrice, magnetice sau mecanice, precum si rezistenta la coroziune. Astfel, oțelul inoxidabil este obținut dacă a fost aliat cu crom.

Modificarea proprietăților oțelului prin procesare:

  • termomecanice (forjare, laminare);
  • termică (recoacere, întărire);
  • chimico-termice (nitridare, cimentare).

Tratamentul termic se bazează pe proprietatea polimorfismului - în timpul încălzirii și răcirii, rețeaua de cristal este capabilă să-și schimbe structura. Această proprietate este caracteristică pentru baza oțelului - fier, deoarece este inerentă în ea.

Diferite tipuri de elemente care pot fi prezente în oțel

Carbon . Cu o creștere a procentului acestui element în oțel, rezistența și duritatea acestuia cresc. Dar există pierderi în plasticitate.

Sulf . Această impuritate este dăunătoare, deoarece împreună cu fierul formează fier sulfuros. Datorită acestui fapt, apar fisuri în material ca urmare a pierderii legăturilor dintre granule în timpul procesării la temperaturi ridicate și sub influența presiunii. Prezența sulfului are un efect negativ asupra rezistenței oțelului, plasticității sale, rezistenței la uzură și rezistenței la coroziune.

Ferită . Acesta este un fier care are o latură de cristal centrat pe corp. Este caracteristic faptul că aliajele cu prezența sa devin moi și au o microstructură din plastic.

Fosfor . Dacă sulful reduce rezistența la temperaturi ridicate, atunci fosforul conferă fragilitatea oțelului la temperaturi scăzute. Cu toate acestea, există un grup de oțel, în care conținutul acestui element aparent dăunător este îmbunătățit. Produsele din acest metal sunt foarte ușor de tăiat.

Cementite, este carbură de fier. Influența sa este opusă celei a feritei. Oțelul devine greu și fragil.

Exemplu specific de oțel aliat

Oțelul inoxidabil este un astfel de oțel care poate rezista coroziunii în medii corozive sau în atmosferă. Compoziția sa a fost deschisă în 1913 de către Harry Brearly. El a observat în timpul experimentelor că oțelul, care conținea o cantitate mare de crom, ar putea rezista în mod activ coroziunii acide.

Acum, oțelul inoxidabil este împărțit în trei grupe:

  • rezistent la căldură - are o rezistență mecanică ridicată, chiar și la temperaturi ridicate;
  • rezistent la căldură - rezistent la coroziune la temperaturi înalte și în medii corozive. Potrivit pentru utilizare în instalații chimice;
  • din oțel inoxidabil rezistent la coroziune - are o rezistență la coroziune, care este suficientă pentru condițiile de viață și pentru sarcinile industriale simple. Poate fi folosit pentru a face instrumente chirurgicale, ustensile de uz casnic, piese pentru industria de inginerie, industria ușoară sau, de exemplu, petrol și gaze.

Pentru a obține oțel, care va fi mai rezistent la efecte corosive, trebuie să creșteți cantitatea de crom din acesta. Deci, pentru mediul obișnuit este suficient de la 13 la 17%. Dacă cromul este mai mare de 17%, atunci un astfel de aliaj poate fi utilizat în medii mai agresive. Pentru ca metalul să nu fie distrus de influența acizilor puternici, aliajul de oțel trebuie să conțină nu numai crom, ci și nichel cu aditivi de molibden, siliconiu și cupru.

Limitele valorilor diferitelor caracteristici ale oțelului - punctul de topire, conductivitatea termică etc.

Pe baza faptului că compoziția aliajului poate fi diferită, atunci valoarea diferitelor proprietăți pentru fiecare tip de oțel are propria sa valoare. Prezentăm indicatori generalizați în care sunt indicate limitele valorilor proprietății.

  • coeficientul de conductivitate a căldurii - 39 kcal / m * oră * grad;
  • densitatea oțelului este în interiorul (de la 7, 7 la 7, 9) * 10 3 kg / m 3;
  • punctul de topire al oțelului, în funcție de gradul său, este de la 1300 ° C la 1400 ° C;
  • greutate specifică - de la 0, 7 la 7, 9 g / cm3;
  • temperatură specifică (la o temperatură de 20 ° C) - 0, 11 cal / deg;
  • căldura specifică de topire - 49 cal / grindină;
  • coeficientul de dilatare liniară a oțelului pentru diferite tipuri (la o temperatură de aproximativ 20 ° C):
    • oțel 3 (gradul 20) - 11, 9 (deg -1);
    • oțel inoxidabil - 11, 0 (deg -1);
  • rezistența la întindere:
    • pentru gradul de oțel utilizat pentru structuri - 38-42 (kg / mm 2);
    • pentru finisarea mașinilor (este de asemenea carbon) - 32-80 (kg / mm 2);
    • pentru șină - 70-80 (kg / mm 2);
    • siliciu-mangan (cea mai mare rată) - 155 (kg / mm 2).

Ajutați dezvoltarea site -ului, împărtășind articolul cu prietenii!

Categorie:

Prelucrarea metalelor