Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

V vseh delih našega planeta se vsako leto proizvede približno 1, 5 milijona ton jekla. Uporablja se v različnih panogah, od izdelave zobnih protez, ki se konča s podrobnostmi vesoljskih prevoznikov. Za vsako industrijo obstaja vrsta jekla, ki bo primerna za fizikalne in mehanske lastnosti, za strukturo in kemično sestavo.

Pridobijo se različne značilnosti, odvisno od nečistoč in količine, ki jo vsebuje kovina, kako je izdelana in kako se predeluje. Zaradi tega se spreminjajo posledične lastnosti, kot so gostota, tališče, toplotna prevodnost, natezna trdnost, linearna toplotna razteznost, specifična toplotna moč in tako naprej.

Opredelitev jekla: kaj je to?

Jeklo je zlitina železa z ogljikom, skupaj z različnimi drugimi elementi. V tem primeru mora železo vsebovati vsaj 45%. Če govorimo o sestavi, upoštevamo razvrstitev kemijske komponente.

Glavno ločevanje je ogljikovo in legirano jeklo (npr. Nerjavno jeklo). Prva vrsta ima več podvrst glede na odstotek vsebnosti ogljika:

  • jekla z nizko vsebnostjo ogljika, ki vsebujejo do 0, 25% C;
  • srednji ogljik (do 0, 55% C);
  • visok ogljik (od 0, 6% do 2% C).

Podobno je druga vrsta razdeljena v tri podvrste glede na vsebnost legirnih elementov: \ t

  • nizko legirana (do 4%);
  • srednje (do 11%);
  • visoko legiranih (več kot 11%).

Poleg tega so v jeklu lahko vključeni tudi nekovinski vključki. Odvisno od njih, razvrstitev po drugem parametru - kakovost. Manjši kot je odstotek nekovinskih vključkov, višja je kakovost jekla. Na splošno obstajajo štiri vrste:

  • navadne;
  • kakovost;
  • visoka kakovost;
  • še posebej visoko kakovostnega jekla.

Njegova sestava določa tudi razdelitev na vrste po namenu. Veliko jih je, na primer, kriogenih jekel, strukturnih, toplotno odpornih, nerjavnih, orodij itd.

  • feritne;
  • avstenitna;
  • bainit;
  • martenzit;
  • perlit.

V strukturi prevladujeta dve fazi in še več. Jeklo se v tem primeru deli na dvofazno in večfazno.

Poudarki proizvodne tehnologije

Bistvo proizvodnje jekla je, da se pri predelavi izvornega materiala v njem zmanjša koncentracija ogljika, žvepla, fosforja in drugih nezaželenih sestavin. Zaradi teh elementov jeklo postane krhko in krhko ter se z njimi znebite in tako poveča trdnost in odpornost na toploto. Izhodni material je najpogosteje litega železa in odpadnega jekla.

Proizvodni proces se lahko izvede na enega od dveh glavnih načinov, ki posplošujejo metode iste vrste - to je pretvornik ali proces ognjišča. Prvi ne zahteva dodatnih virov toplote, saj se uporablja za staljeno surovo železo, ki že ima zadostno temperaturo. V tem primeru se v raztaljeno kovino vbrizga čisti kisik (ali zrak, ki ga obogati, ki je že zastarel), ki oksidira elemente, kot so fosfor, mangan, silicij ali ogljik, ki je prisoten v železu. To vam omogoča vzdrževanje zadostne količine toplote, da ostane jeklo v tekočem stanju.

S tako izdelavo lahko dobite tri vrste jekla - vrelo, pol-mirno in mirno. Umirjeno jeklo ima boljšo sestavo in bolj homogeno strukturo, če ima vrelišče veliko količino raztopljenih plinov. Vmesne vrednosti med prvima dvema vrstama so značilne za pol-mirno. Seveda je mirno jeklo, ki temelji na najboljši zmogljivosti, dražje. Njegova cena je višja od vrelišča, približno 10-15%.

Pri visokih temperaturah se pojavijo procesi ognjišča, ki se dosežejo z vključitvijo zunanjega vira toplote za obdelavo trdnega naboja. Obstajata dve vrsti - odprti proces in elektrotermični . Odprto ognjišče nastane zaradi segrevanja izvornega materiala iz izgorevanja plina ali kurilnega olja, elektrotermično pa v indukcijskih ali obločnih pečeh, kjer se ogrevanje izvaja z električno energijo.

Če je potrebno, se za proizvodnjo posebnih vrst jekla lahko uporabijo dve zaporedni metodi, za nekatere posebne vrste jekla pa obstajajo še drugi posebni postopki. Poleg tega obstajajo nove proizvodne metode, ki se še niso pogosto uporabljale, vendar se uspešno razvijajo. Takšne metode so elektrolitsko taljenje, elektroliza, direktno redukcijo jekla iz rude itd.

Obdelava jekla za posebne lastnosti

Da bi materialu dali določene lastnosti ali jih spremenili, uporabite legirne elemente in različne vrste obdelave.

Nekatere kovine delujejo kot legirni elementi. Lahko so krom, aluminij, nikelj, molibden in drugi. Tako se dosežejo določene električne, magnetne ali mehanske lastnosti in odpornost proti koroziji. Tako dobimo nerjavno jeklo, če ga legiramo s kromom.

Spreminjanje lastnosti jekla s predelavo:

  • termomehanski (kovanje, valjanje);
  • toplotna (žarjenje, utrjevanje);
  • kemijsko-toplotna (nitriranje, cementiranje).

Toplotna obdelava temelji na lastnostih polimorfizma - pri ogrevanju in hlajenju lahko kristalna mreža spremeni svojo strukturo. Ta lastnost je značilna za osnovo jekla - železo, ker je neločljivo povezana z njim.

Različne vrste elementov, ki so lahko prisotni v jeklu

Ogljik . S povečanjem deleža tega elementa v jeklu se poveča njegova trdnost in trdota. Vendar pa obstajajo izgube plastičnosti.

Žveplo . Ta nečistoča je škodljiva, saj skupaj z železom tvori žveplo. Zaradi tega se v materialu pojavijo razpoke zaradi izgube vezi med zrni pri visokotemperaturni obdelavi in pod vplivom pritiska. Prisotnost žvepla negativno vpliva na trdnost jekla, njegovo plastičnost, odpornost proti obrabi in odpornost proti koroziji.

Ferit . To je železo, ki ima kristalno mrežo, osredotočeno na telo. Značilno je, da so zlitine s svojo prisotnostjo mehke in imajo plastično mikrostrukturo.

Fosfor . Če žveplo zmanjša trdnost pri visokih temperaturah, potem fosfor daje pri nizkih temperaturah krhkost jekla. Kljub temu obstaja skupina jekel, v kateri se povečuje vsebina tega na videz škodljivega elementa. Izdelki iz takšne kovine so zelo enostavni za rezanje.

Cementit je železov karbid. Njegov vpliv je nasproten vplivu ferita. Jeklo postane trdo in krhko.

Poseben primer legiranega jekla

Nerjaveče jeklo je takšno jeklo, ki je odporno proti koroziji v jedkih okoljih ali v atmosferi. Njegovo skladbo je leta 1913 odprl Harry Brearly. Med poskusi je ugotovil, da se jeklo, ki je vsebovalo veliko količino kroma, lahko aktivno upira koroziji s kislino.

Zdaj je nerjavno jeklo razdeljeno v tri skupine:

  • odporna na toploto - ima visoko mehansko trdnost, tudi pri visokih temperaturah;
  • odporna na vročino - odporna proti koroziji v okolju z visokimi temperaturami in korozijo. Primerna za uporabo v kemičnih obratih;
  • nerjaveče jeklo, odporno proti koroziji - ima takšno odpornost proti koroziji, ki zadostuje za življenjske pogoje in za preproste industrijske naloge. Uporablja se lahko za izdelavo kirurških instrumentov, gospodinjskih pripomočkov, delov za inženirsko industrijo, lahke industrije ali na primer nafte in plina.

Da bi dobili jeklo, ki bo bolj odporno na korozivne učinke, morate povečati količino kroma v njem. Torej, za običajno okolje je dovolj od 13 do 17%. Če je krom več kot 17%, se lahko taka zlitina uporablja v bolj agresivnih okoljih. Da se kovina ne bi uničila zaradi vpliva močnih kislin, mora zlitina jekla vsebovati ne samo krom, ampak tudi nikelj z dodatki molibdena, silicija in cupruma.

Meje vrednosti različnih lastnosti jekla - tališče, toplotna prevodnost itd.

Glede na to, da je sestava zlitine lahko drugačna, ima vrednost različnih lastnosti za vsako vrsto jekla svoje. Predstavljeni so splošni kazalci, v katerih so navedene meje vrednosti nepremičnin.

  • koeficient toplotne prevodnosti - 39 kcal / m * uro * stopinja;
  • gostota jekla je znotraj (od 7, 7 do 7, 9) * 10 3 kg / m 3;
  • tališče jekla, odvisno od njegove kakovosti, je od 1300 ° C do 1400 ° C;
  • specifična teža - od 0, 7 do 7, 9 g / cm 3;
  • specifična toplota (pri temperaturi 20 ° C) - 0, 11 kal / °;
  • specifična toplota taljenja - 49 cal / toča;
  • koeficient linearnega raztezanja jekla za različne tipe (pri temperaturi okoli 20 ° C): \ t
    • jeklo 3 (razred 20) - 11, 9 (deg -1);
    • nerjaveče jeklo - 11, 0 (deg -1);
  • natezna trdnost:
    • za vrsto jekla, ki se uporablja za konstrukcije - 38-42 (kg / mm 2);
    • za strojno dodelavo (tudi ogljik) - 32-80 (kg / mm 2);
    • za železnico - 70-80 (kg / mm 2);
    • silicij-mangansko jeklo (najvišja stopnja) - 155 (kg / mm 2).

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Obdelava kovin