Třídy uhlíkové oceli. Klasifikace, GOST, aplikace

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Ocel je produkt metalurgie železa, hlavní konstrukční materiál. Používá se k výrobě stavebních armatur, válcovaných kovů různých profilů, trubek, dílů, mechanismů a nástrojů.

Výroba oceli

Hutnictví železa se zabývá výrobou železa a oceli. Litina je tvrdý, ale ne trvanlivý materiál. Ocel je pevný, spolehlivý, tažný, slitinový kov používaný ve slévárenství, válcování, kování a lisování.

Existuje několik způsobů, jak vyrobit ocel:

1. Převodník. Vybavení: kyslíkový konvertor. Vsázka (suroviny): bílá litina, ocelový šrot, vápenec. Vyrábí se pouze uhlíkové oceli.
2. Martenovský. Vybavení: otevřená nístějová pec. Vsázka: tekuté surové železo, ocelový šrot, železná ruda. Univerzální pro uhlíkové i legované oceli.
3. Elektrický oblouk. Vybavení: elektrická oblouková pec. Vsázka: ocelový šrot, litina, koks, vápenec. Obecná metoda.
4. Indukce. Vybavení: indukční pec. Náplň: ocelový a litinový kovový šrot, feroslitiny.

Podstatou procesu výroby oceli je snížit množství negativních chemických inkluzí za účelem získání kovu, kterému se lidově říká „železo“, nebo spíše slitina železa a uhlíku s obsahem uhlíku již ne než 2,14 %.

Deoxidační procesy

Pro ocel v konečné fázi tavení je charakteristický proces varu, který je ovlivněn oxidy dusíku, vodíku a uhlíku, které jsou v ní obsaženy. Taková slitina má ve ztuhlém stavu porézní strukturu, která se odstraňuje válcováním. Je měkký a tvárný, ale ne dostatečně pevný.

Proces dezoxidace spočívá v deaktivaci vroucích nečistot zavedením feromanganu, ferosilicia a hliníku do slitiny. V závislosti na množství zbytkových plynů a deoxidačních prvků může být ocel polotichá nebo klidová.

Hotová ocel požadovaného stupně dezoxidace se odlévá do forem pro krystalizaci a použití v následných technologických fázích výroby hotových ocelových výrobků.

Klasifikace uhlíkové oceli

Veškerou ocel existující na světovém trhu lze rozdělit na uhlíkovou a slitinovou. Všechny třídy uhlíkové oceli jsou rozděleny do různých skupin klasifikátorů a vlastností označení.

Na základě hlavních klasifikačních znaků rozlišují:

1. Uhlíkové konstrukční oceli. Obsahují méně než 0,8 % uhlíku. Používají se pro výrobu armatur, válcovaných výrobků a odlitků.
2. Uhlíkové nástrojové oceli, které obsahují uhlíkčástka od 0,7 % do 1,3 %. Používají se na nástroje, přístrojové vybavení.

Deoxidačními metodami:

• vroucí - deoxidační prvky (RE) ve složení méně než 0,05 %;
• poloklidný - 0,05 %≦RE≦0,15 %;
• klid - 0,15 %≦RE≦0,3 %.

Podle chemického složení:

• nízkouhlíkový (0,3 %≦C);
• střední uhlík (0,3≦C≦0,65 %);
• s vysokým obsahem uhlíku (0,65≦C≦1,3 %).

Oceli obsahující uhlík nad 1,3 % se v průmyslu nepoužívají.

V závislosti na mikrostruktuře:

• hypoeutektoidní – v takové oceli je obsah uhlíku menší než 0,8 %;
• eutektoid - jedná se o oceli s obsahem uhlíku 0,8%;
• hypereutektoidní - oceli s obsahem uhlíku nad 0,8 %.

Kvalita:

1. Běžná kvalita. Síra zde obsahuje méně než 0,06 %, fosfor - ne více než 0,07 %.
2. Kvalitní oceli. Neobsahují více než 0,04 % síry a fosforu.
3. Vysoká kvalita. Množství síry zde nepřesahuje 0,025% a fosforu - ne více než 0,018%.

Podle hlavní normy se třídy uhlíkové oceli dělí na:

• Konstrukční běžná kvalita;
• kvalita konstrukce;
• instrumentální kvalita;
• instrumentální vysoká kvalita.

Vlastnosti značení konstrukční oceli běžné kvality

Oceli běžné kvality obsahují: Od - do0,6 %, S - do 0,06 %, P - do 0,07 %. Podívejme se, jak se tato uhlíková ocel označuje. GOST 380 definuje následující nuance označení:

• A, B, C - skupina; A - není uvedeno na známkách;
• 0–6 za písmeny „St“– sériové číslo, ve kterém je zašifrováno chemické složení a (nebo) mechanické vlastnosti;
• G - přítomnost manganu Mn (mangan);
• kp, ps, cn - stupeň dezoxidace (vroucí, poloklidný, klidný).

Čísla od 1 do 6 za stupněm dezoxidace přes pomlčku jsou kategorie. V tomto případě není první kategorie nijak označena.

Písmena M, K na začátku značky mohou znamenat metalurgický způsob výroby: otevřené ohniště nebo kyslíkový konvertor. Mimochodem, uhlíkové oceli běžné kvality jsou zastoupeny kvantitativním složením jakostí, přibližně 47 kusů.

Klasifikace konstrukčních ocelí běžné kvality

Uhlíkové oceli běžné kvality se dělí do skupin.

• Skupina A: oceli, které musí přesně odpovídat specifikovaným mechanickým vlastnostem. Spotřebiteli jsou dodávány nejčastěji ve formě plechů a vícedílných válcovaných výrobků (plechy, T-kusy, I-nosníky, tvarovky, nýty a pouzdra). Stupně: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), kategorie 1-3, včetně St3Gps, St5Gps.
• Skupina B: oceli, které musí být regulovány nezbytným chemickým složením a vlastnostmi. Vyrábí se odlévané a válcované výrobky, které budou podrobeny dodatečnému obráběníhorký tlak (kování, ražení). Známky: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, včetně Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), kategorie 1 a 2.
• Skupina B: oceli, které musí splňovat požadované chemické, fyzikální, mechanické a technologické vlastnosti. Tato skupina se vyznačuje rozmanitostí jakostí, ze kterých se vyrábí výrobky z plastových fólií, odolnými armaturami pro práci v oblastech s výraznými teplotními rozdíly, kritickými díly (šrouby, matice, nápravy, pístní čepy). Všechny výrobky různého složení, vlastností a jakostí této skupiny spojuje dobrá technologická svařitelnost. Stupně: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), včetně VSt3Gps, kategorie 1-6.

Konstrukční oceli běžné kvality jsou slitiny, které mají širokou škálu použití v průmyslu.

Značení uhlíkové kvalitní oceli

Obsah uhlíku v oceli uvedené kvality je od 0,05 % do 0,6 %. Tavení kovu této klasifikační skupiny probíhá metodou otevřeného ohniště nebo elektrickým obloukem. Široký rozsah přítomnosti uhlíku diverzifikuje mechanické vlastnosti: nízkouhlíkové - tažné, středně uhlíkové - pevné.

Oceli jakosti uhlíku mají obsah S a P nejvýše 0,04 %.

Značení (GOST 1050-88):

• čísla 05-60 – zašifrovaná přítomnost uhlíku (minimum – 0,05 %, maximum – 0,6 %);
• kp, ps, cn - stupeň dezoxidace ("sp" neníuvedeno);
• G, Yu, F – obsahují mangan, hliník, vanad.

Označení výjimek

Uhlíkové kvalitní oceli mají výjimky ve značení:

• 15K, 20K, 22K - vysoce kvalitní oceli, použitelné při výrobě kotelen;
• 20-PV - uhlík - 0,2%, ocel je použitelná při výrobě trubek válcováním za tepla, při výrobě kotelen a instalaci topných systémů, obsahuje měď a chrom;
• OSV - ocel pro výrobu náprav vagónů, obsahuje nikl, chrom, měď.

Pro všechny druhy jakostních ocelí je typická případná potřeba použití tepelného (například normalizace) a chemicko-tepelného zpracování (například nauhličování).

Klasifikace ocelí uhlíkové kvality

Tento druh uhlíkové oceli lze zhruba rozdělit do 4 skupin:

1. Vysoce plastový materiál použitelný pro obrábění za studena (válcování), válcování plechů a trubek. Třídy - ocel 08ps, ocel 08, ocel 08kp.
2. Kov používaný při válcování a lisování za tepla, který funguje v tepelně agresivních podmínkách. Třídy - od oceli 10 po ocel 25.
3. Ocel používaná při výrobě kritických dílů, včetně pružin, pružin, spojek, šroubů, hřídelí. Třídy - od oceli 60 po ocel 85.
4. Oceli, které vyžadují spolehlivý provoz v agresivních podmínkách (například řetěz pásového traktoru). Jakosti ocel 30, ocel 50, ocel 30G, ocel 50G.

Je také možné vše rozdělit do 2 skupinznámé třídy uhlíkové oceli z jakostní třídy: konstrukční konvenční a konstrukční mangan.

Použití uhlíkové konstrukční oceli

Třída oceli podle kvality	Značka	Aplikace
běžná kvalita	St0	výztuž, opláštění
	St1	tas, I-beams, kanály
	St3Gsp	konstrukční ocel
	St5sp	pouzdra, matice, šrouby
	St6ps	stavební šrot
	ST4kp	tvarované, listové, dlouhé výrobky pro odolné konstrukce
kvalita	Steel10	potrubí pro kotle, výlisky
	Steel15	díly s vysokou tažností, vačky, šrouby, matice
	Steel18kp	svařované konstrukce
	Ocel 20ps	osy, vidlice, čepy, fitinky, trubky
	Steel50	převody, spojky
	Steel60	vřetena, podložky, pružné kroužky

Uhlíkové nástrojové oceli mají vysokou pevnost a houževnatost. Nezbytně podléhají vícestupňovému tepelnému zpracování.

Obsah uhlíku v oceli: 0,7 – 1,3 %. Pro vysoce kvalitní - až 0,03%, fosfor - až 0,035%. A pro instrumentálkuvysoká kvalita: síra - až 0,02%, fosfor - až 0,03%.

Označení značky (GOST 1435-74):

• U – uhlíková instrumentálka;
• 7 -13 - obsah uhlíku v něm je 0,7-1,3 %, v tomto pořadí;
• G - přítomnost manganu;
• A je vysoce kvalitní.

Výjimky ze základních principů značení uhlíkových nástrojových ocelí tvoří materiál pro části hodinových strojků A75, ASU10E, AU10E.

Požadavky na uhlíkové nástrojové oceli

V souladu s GOST musí nástrojové oceli splňovat řadu charakteristik.

Požadované fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti: jakostní ukazatele tvrdost, rázová houževnatost, pevnost, odolnost vůči změnám teploty během provozu (při řezání, vrtání, rázové zatížení), odolnost proti korozi.

Specifikované technologické vlastnosti:

• odolnost vůči negativním procesům technologie řezání (přilepování třísek, kalení);
• dobrá obrobitelnost soustružení a broušení;
• náchylnost k tepelnému zpracování;
• odolnost proti přehřátí.

Pro zlepšení kvality mechanických a technologických ukazatelů jsou nástrojové oceli podrobeny vícestupňovému tepelnému zpracování:

• žíhání suroviny před výrobou nástrojů;
• kalení (ochlazení v solných roztocích) a následné temperování hotových výrobků (hlavně nízké popouštění).

Přijatovlastnosti jsou dány chemickým složením a výslednou mikrostrukturou: martenzit s cementitovými a austenitovými vměstky.

Použití uhlíkových nástrojových ocelí

Popsané oceli se používají k výrobě všech druhů nástrojů: řezných, příklepových, pomocných.

• Ocel U7, U7A - kladiva, dláta, sekery, dláta, perlíky, dláta, udice.
• Ocel U8, U8A, U8G - pily, šroubováky, důlčíky, záhlubníky, frézy, kleště.
• Ocel U9, U9A - nástroj na obrábění kovů, nástroj na řezání dřeva.
• Ocel U10, ocel U10A, U11, U11A - rašple, závitníky, spirálové vrtáky, pomocné nástroje pro děrování a klížení.
• U 12, U12A - výstružníky, závitníky, měřicí nástroje.
• U13, U13A - pilníky, holicí a chirurgické nástroje, razidla.

Racionální výběr jakosti uhlíkové oceli, technologie jejího tepelného zpracování, pochopení jejích vlastností a vlastností je klíčem k dlouhé životnosti konstrukcí nebo nástrojů vyráběných, zpracovávaných nebo používaných.