Triedy uhlíkovej ocele. Klasifikácia, GOST, aplikácia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Ocel je produkt metalurgie železa, hlavný konštrukčný materiál. Používa sa na výrobu stavebných armatúr, valcovaného kovu rôznych profilov, rúr, dielov, mechanizmov a nástrojov.

Výroba ocele

Metalurgia železa sa zaoberá výrobou železa a ocele. Liatina je tvrdý, ale nie odolný materiál. Oceľ je pevný, spoľahlivý, ťažný, zliatinový kov používaný v zlievarstve, valcovaní, kovaní a lisovaní.

Existuje niekoľko spôsobov výroby ocele:

1. Prevodník. Výbava: kyslíkový konvertor. Vsádzka (suroviny): biela liatina, oceľový šrot, vápenec. Vyrábajú sa iba uhlíkové ocele.
2. Martenovský. Vybavenie: otvorená pec. Náplň: tekuté surové železo, oceľový šrot, železná ruda. Univerzálne pre uhlíkové aj legované ocele.
3. Elektrický oblúk. Vybavenie: elektrická oblúková pec. Vsádzka: oceľový šrot, liatina, koks, vápenec. Všeobecná metóda.
4. Indukcia. Vybavenie: indukčná pec. Náplň: oceľový a liatinový kovový šrot, ferozliatiny.

Podstatou procesu výroby ocele je znížiť množstvo negatívnych chemických inklúzií s cieľom získať kov, ktorý sa ľudovo nazýva „železo“, alebo skôr zliatina železo-uhlík s obsahom uhlíka už nie ako 2,14 %.

Deoxidačné procesy

Pre oceľ v záverečnej fáze tavenia je charakteristický proces varu, ktorý je ovplyvnený oxidmi dusíka, vodíka a uhlíka, ktoré sú jej vlastné. Takáto zliatina má v stuhnutom stave poréznu štruktúru, ktorá sa odstraňuje valcovaním. Je mäkký a tvárny, ale nie dostatočne pevný.

Proces dezoxidácie spočíva v deaktivácii vriacich nečistôt zavedením feromangánu, ferosilicia a hliníka do zliatiny. V závislosti od množstva zvyškových plynov a deoxidačných prvkov môže byť oceľ polotichá alebo pokojná.

Hotová oceľ požadovaného stupňa dezoxidácie sa odlieva do foriem na kryštalizáciu a používa sa v ďalších technologických stupňoch výroby hotových oceľových výrobkov.

Klasifikácia uhlíkovej ocele

Všetku oceľ existujúcu na svetovom trhu možno rozdeliť na uhlíkovú a zliatinovú. Všetky druhy uhlíkovej ocele sú rozdelené do rôznych skupín klasifikátorov a funkcií označenia.

Na základe hlavných klasifikačných znakov rozlišujú:

1. Uhlíkové konštrukčné ocele. Obsahujú menej ako 0,8 % uhlíka. Používajú sa na výrobu výstuže, valcovaných výrobkov a odliatkov.
2. Uhlíkové nástrojové ocele, ktoré obsahujú uhlíkod 0,7 % do 1,3 %. Používajú sa na nástroje, prístrojové vybavenie.

Deoxidačnými metódami:

• vriace - deoxidačné prvky (RE) v zložení menej ako 0,05%;
• polopokojný - 0,05%≦RE≦0,15%;
• pokoj - 0,15%≦RE≦0,3%.

Podľa chemického zloženia:

• nízkouhlíkové (0,3 %≦C);
• stredný uhlík (0,3≦C≦0,65 %);
• s vysokým obsahom uhlíka (0,65≦C≦1,3 %).

Ocele obsahujúce uhlík nad 1,3 % sa v priemysle nepoužívajú.

V závislosti od mikroštruktúry:

• hypoeutektoid - v takejto oceli je obsah uhlíka menší ako 0,8%;
• eutektoid - to sú ocele s obsahom uhlíka 0,8%;
• hypereutektoidné – ocele s obsahom uhlíka nad 0,8 %.

Kvalita:

1. Bežná kvalita. Síra tu obsahuje menej ako 0,06%, fosfor - nie viac ako 0,07%.
2. Kvalitné ocele. Neobsahujú viac ako 0,04 % síry a fosforu.
3. Vysoká kvalita. Množstvo síry tu nepresahuje 0,025% a fosforu - nie viac ako 0,018%.

Podľa hlavnej normy sa triedy uhlíkovej ocele delia na:

• Konštrukčná bežná kvalita;
• konštrukčná kvalita;
• inštrumentálna kvalita;
• inštrumentálna vysoká kvalita.

Vlastnosti označovania konštrukčnej ocele bežnej kvality

Ocele bežnej kvality obsahujú: Od - do0,6%, S - do 0,06%, P - do 0,07%. Pozrime sa, ako je táto uhlíková oceľ označená. GOST 380 definuje nasledujúce nuansy označenia:

• A, B, C - skupina; A - nie je uvedené na známkach;
• 0–6 za písmenami „St“– sériové číslo, v ktorom je zakódované chemické zloženie a (alebo) mechanické vlastnosti;
• G - prítomnosť mangánu Mn (mangán);
• kp, ps, cn - stupeň dezoxidácie (var, polopokoj, pokoj).

Čísla od 1 do 6 za stupňom deoxidácie cez pomlčku sú kategórie. V tomto prípade nie je prvá kategória nijako označená.

Písmená M, K na začiatku značky môžu znamenať hutnícky spôsob výroby: otvorené ohnisko alebo kyslíkový konvertor. Mimochodom, uhlíkové ocele bežnej kvality sú zastúpené kvantitatívnym zložením tried, približne 47 kusov.

Klasifikácia konštrukčných ocelí bežnej kvality

Uhlíkové ocele bežnej kvality sú rozdelené do skupín.

• Skupina A: ocele, ktoré musia presne zodpovedať špecifikovaným mechanickým vlastnostiam. Spotrebiteľovi sa dodávajú najčastejšie vo forme plechových a viacdielnych valcovaných výrobkov (plechy, T-kusy, I-nosníky, tvarovky, nity a puzdrá). Stupne: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), kategórie 1-3, vrátane St3Gps, St5Gps.
• Skupina B: ocele, ktoré musia byť regulované potrebným chemickým zložením a vlastnosťami. Vyrábajú sa odlievané a valcované výrobky, ktoré budú podrobené dodatočnému opracovaniuhorúci tlak (kovanie, razenie). Známky: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, vrátane Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), kategórie 1 a 2.
• Skupina B: ocele, ktoré musia spĺňať požadované chemické, fyzikálne, mechanické a technologické vlastnosti. Táto skupina sa vyznačuje rôznymi druhmi, z ktorých sa vyrábajú výrobky z plastových fólií, odolnými armatúrami pre prácu v oblastiach s výraznými teplotnými rozdielmi, kritickými časťami (skrutky, matice, nápravy, piestne čapy). Všetky výrobky rôzneho zloženia, vlastností a akostí tejto skupiny spája dobrá technologická zvárateľnosť. Stupne: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), vrátane VSt3Gps, kategórie 1-6.

Konštrukčné ocele bežnej kvality sú zliatiny, ktoré majú široké využitie v priemysle.

Značenie uhlíkovej kvalitnej ocele

Obsah uhlíka v oceli uvedenej kvality je od 0,05 % do 0,6 %. Tavenie kovu tejto klasifikačnej skupiny prebieha metódami otvoreného ohniska alebo elektrickým oblúkom. Široká škála prítomnosti uhlíka diverzifikuje mechanické vlastnosti: nízkouhlíkové - ťažné, stredne uhlíkové - pevné.

Ocele v kvalite uhlíka majú obsah S a P najviac 0,04 %.

Značenie (GOST 1050-88):

• čísla 05-60 – zašifrovaná prítomnosť uhlíka (minimum – 0,05 %, maximum – 0,6 %);
• kp, ps, cn – stupeň deoxidácie („sp“nie jeuvedené);
• G, Yu, F – obsahujú mangán, hliník, vanád.

Označenie výnimiek

Uhlíkové kvalitné ocele majú výnimky v označení:

• 15K, 20K, 22K - vysokokvalitné ocele, použiteľné pri výrobe kotlov;
• 20-PV - uhlík - 0,2%, oceľ je použiteľná pri výrobe rúr valcovaním za tepla, pri výrobe kotolní a inštalácii vykurovacích systémov, obsahuje meď a chróm;
• OSV - oceľ na výrobu náprav vozňov, obsahuje nikel, chróm, meď.

Pre všetky druhy kvalitných ocelí je typická možná potreba použiť tepelné (napríklad normalizácia) a chemicko-tepelné spracovanie (napríklad nauhličovanie).

Klasifikácia ocelí uhlíkovej kvality

Tento druh uhlíkovej ocele možno zhruba rozdeliť do 4 skupín:

1. Vysoko plastový materiál použiteľný na obrábanie za studena (valcovanie), valcovanie plechov a rúr. Akosti - oceľ 08ps, oceľ 08, oceľ 08kp.
2. Kov používaný pri valcovaní a razení za tepla, ktorý funguje v tepelne agresívnych podmienkach. Triedy - od ocele 10 po oceľ 25.
3. Oceľ používaná pri výrobe kritických častí vrátane pružín, pružín, spojok, skrutiek, hriadeľov. Triedy - od ocele 60 po oceľ 85.
4. Ocele, ktoré vyžadujú spoľahlivú prevádzku v agresívnych podmienkach (napríklad reťaz pásového traktora). Oceľ 30, oceľ 50, oceľ 30G, oceľ 50G.

Všetko je tiež možné rozdeliť do 2 skupínznáme druhy uhlíkovej ocele z triedy kvality: konštrukčný konvenčný a konštrukčný mangán.

Použitie uhlíkovej konštrukčnej ocele

Trieda ocele podľa kvality	Značka	Aplikácia
bežná kvalita	St0	výstuž, opláštenie
	St1	tas, I-beams, channel
	St3Gsp	konštrukčná oceľ
	St5sp	puzdrá, matice, skrutky
	St6ps	stavebný odpad
	ST4kp	tvarované, listové, dlhé výrobky pre odolné konštrukcie
kvalita	Steel10	potrubia pre kotly, výlisky
	Steel15	diely s vysokou ťažnosťou, vačky, skrutky, matice
	Steel18kp	zvárané konštrukcie
	Oceľ 20ps	nápravy, vidlice, čapy, armatúry, potrubia
	Steel50	prevody, spojky
	Steel60	vretená, podložky, pružinové krúžky

Uhlíkové nástrojové ocele majú vysokú pevnosť a húževnatosť. Nevyhnutne podliehajú viacstupňovému tepelnému spracovaniu.

Obsah uhlíka v oceli: 0,7 – 1,3 %. Pre vysokú kvalitu - do 0,03%, fosfor - do 0,035%. A pre inštrumentálnevysoká kvalita: síra - do 0,02%, fosfor - do 0,03%.

Označenie značky (GOST 1435-74):

• U – uhlíková inštrumentálna;
• 7 -13 - obsah uhlíka v ňom je 0,7-1,3%;
• G – prítomnosť mangánu;
• A je vysoká kvalita.

Výnimkou zo základných princípov označovania uhlíkových nástrojových ocelí sú materiály pre časti hodinových strojčekov A75, ASU10E, AU10E.

Požiadavky na uhlíkové nástrojové ocele

V súlade s GOST musia nástrojové ocele spĺňať množstvo charakteristík.

Požadované fyzikálne, chemické a mechanické vlastnosti: kvalitatívne ukazovatele tvrdosť, rázová húževnatosť, pevnosť, odolnosť voči zmenám teploty počas prevádzky (pri rezaní, vŕtaní, rázovom zaťažení), odolnosť proti korózii.

Špecifikované technologické vlastnosti:

• odolnosť voči negatívnym procesom technológie rezania (lepenie triesok, kalenie);
• dobrá obrobiteľnosť pri sústružení a brúsení;
• náchylnosť na tepelné spracovanie;
• odolnosť proti prehriatiu.

Na zlepšenie kvality mechanických a technologických ukazovateľov sú nástrojové ocele podrobené viacstupňovému tepelnému spracovaniu:

• žíhanie suroviny pred výrobou nástrojov;
• kalenie (chladenie v soľných roztokoch) a následné popúšťanie hotových výrobkov (hlavne nízke popúšťanie).

Prijatévlastnosti sú určené chemickým zložením a výslednou mikroštruktúrou: martenzit s inklúziami cementitu a austenitu.

Používanie uhlíkových nástrojových ocelí

Opísané ocele sa používajú na výrobu všetkých druhov nástrojov: rezné, príklepové, pomocné.

• Oceľ U7, U7A - kladivá, dláta, sekery, dláta, perlíky, dláta, udice.
• Oceľ U8, U8A, U8G - píly, skrutkovače, dierovače, záhlbníky, frézy, kliešte.
• Oceľ U9, U9A – nástroj na opracovanie kovov, nástroj na rezanie dreva.
• Oceľ U10, oceľ U10A, U11, U11A - rašple, závitníky, špirálové vrtáky, pomocné nástroje na dierovanie a kalibrovanie.
• U 12, U12A - výstružníky, závitníky, meracie nástroje.
• U13, U13A - pilníky, holiace a chirurgické nástroje, razníky.

Racionálny výber triedy uhlíkovej ocele, technológie jej tepelného spracovania, pochopenie jej vlastností a vlastností je kľúčom k dlhej životnosti vyrábaných, spracovávaných alebo používaných konštrukcií alebo nástrojov.