Alp22.ru

Промышленное строительство
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стали классифицируют по химическому составу, степени раскисления, способу производства, качеству, структуре и назначению

Стали классифицируют по химическому составу, степени раскисления, способу производства, качеству, структуре и назначению.

По концентрации углерода те и другие подразделяются на низкоуглеродистые (<0,3% С), среднеуглеродистые (0,3-0,7% С) и высокоуглеродистые (> 0,7% С).

По количеству введенных элементов легированные стали разделяют на низко-, средне- и высоколегированные. В низколегирующих сталях количество легирующих элементов не превышает 5%, в среднелегированных содержится от 5 до 10%, в высоколегированных- не более 10%.

По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

По способу производства различают стали, выплавленные в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конверторным способом.

По структуре различают: 1) доэвтектоидную сталь, содержащую до 0,8% С, структура которой состоит из феррита и перлита; 2) эвтектоидную, содержащую около 0,8% С, структура которой состоит только из перлита; 3) заэвтектоидную, содержащую 0,8-2,14% С. Ее структура состоит из зерен перлита, окаймленных сеткой цементита.

По качеству стали классифицируют на стали обыкновенного качества (массовое содержание серы и фосфора не более 0,45% каждого), качественную (не более 0,035% каждого), высококачественную (не более 0,025% каждого) и особовысококачественную (не более 0,015% S и 0,025% P),получаемую при рафинирующих переплавах.

По назначению стали подразделяют на конструкционные (общего и специального назначения и особыми свойствами) и инструментальные.

Маркировка сталей

Обозначение сталей обыкновенного качества — буквенно-цифровое, например Ст0, Ст1 — Ст6, БСт1- БСт6, ВСт2-ВСт5; Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, БСт3кп.

Углеродистые качественные конструкционные стали обозначают двузначными цифрами, показывающими среднее содержание углерода в стали, выраженное в сотых долях процента. Например, сталь 15 содержит в среднем 0,15%С, сталь 40-0,40%С и т.д.

Углеродистые инструментальные стали – У 1-У12

Легированные стали. Легирующие элементы указывают русскими буквами: Марганец-Г, кремний-С, хром-Х, никель-Н, вольфрам-В, ванадий-Ф, титан-Т, молибден-М, кобальт-К, алюминий- Ю, медь-Д, бор- Р, ниобий- Б, фосфор- П, азот- А.

Легированные конструкционные стали: 20Х, 18Г2С, 60С2, 18ХГТ, 38ХН3МФ.

Легированные инструментальные стали: 9ХС, ХВГ, 3Х2В8Ф, 5Х3В3МФС

Таблица 5. Химический состав и механические свойства некоторых марок конструкционной углеродистой стали с повышенным содержанием марганца.

Марка сталиСодержание элементов в %Механические свойства
СMnσsкг/мм 2σbв кг/мм 2δв %НВ не более
15Г 20Г0,12-0,18 017-0,240,70-1,00 0,70-1,00
70Г 10Г2 30Г20,67-0,75 0,07-0,12 0,27-0,340,90-1,20 1,20-1,60 1,40-1,80
50Г20,47-0,551,40-1,80

σb — предел прочности при растяжении;

σs— предел текучести;

δ — относительное удлинение;

НВ— твердость по Бринелю

Лекциия 5

Оборудование для выплавки чугунов и его технико-экономические показатели.

Техническое оснащение сталеплавильных цехов.

Рис. 11. Устройство доменной печи

Основные показателями, характеризующие работу до­менного цеха

1) производительность печи, которая определяется суточ­ной выплавкой передельного чугуна;

2) расход кокса и других материалов на 1 т передельного чугуна (расход кокса в среднем составляет 0,55 т, а на некоторых заводах ниже 0,45 т);

Читайте так же:
Как работает химический анкер

3) коэффициент использования полезного объема печи; (К) или КИПО

К= м 3 /Т

где Vn— полезный объем доменной печи; м 3 ; Т — суточная производительность печи, т;

Рис. 12. Схема кислородного конвертора

Рис. 13. Схема мартеновской печи.

Рис. 14. Устройство дуговой электропечи

Рис. 15. Схема индукционной электропечи

Лекция 5. Цветные металлы и сплавы

Таблица. Характеристики физико-механических свойств титана (ВТ1 — 00)

Плотность ρ, кг/м 34,5 • 1О -3
Температура плавления Тпл, ºС1668± 4
Коэффициент линейного расширения α∙10 -6 , град -18,9
Теплопроводность λ , Вт/(м • град)16,76
Предел прочности при растяжении σ в, МПа300-450
Условный предел текучести σ 0,2 МПа250-380
Удельная прочность (σв/ρ∙q)∙10 -3 , км7-10
Относительное удлинение δ, %25-30
Относительное сужение ψ, %50-60
Модуль нормальной упругости Еx 10 3 , МПа110,25
Модуль сдвига Gx 10 3 , МПа
Коэффициент Пуассона, μ0,32
Твердость НВ
Ударная вязкость KCU, Дж/см 2

Таблица. Марки, химический состав (%) и твёрдость титана губчатого (ГОСТ 17746-79)

МаркаТi, не менееНе болееТвердость НВ, не более
FeSiNiCCLNO
ТГ-9099,740,050,010,040,020,080,020,04
ТГ-10099,720,060,010,040,030,080,020,04
ТГ-11099,670,090,020,040,030,080,020,05
ТГ-12099,640,110,020,040,030,080,020,06
ТГ-13099,560,130,030,040,030,100,030,08

Таблица. Характеристики физико-химических и механических свойств магния

Классификацию сталей по степени раскисления. Статья

Классификацию сталей по степени раскисления. Статья

Статьи Классификацию сталей и сплавов по степени раскисления.

Стали при разливке в слитки классифицируют по трем основным и одному дополнительному типам в зависимости от степени раскисления или, что тоже самое, по количеству газов, выделяющихся в ходе затвердевания слитка.

К этим четырем типам относятся:

  • спокойная сталь;
  • полуспокойная сталь;
  • закупоренная сталь;
  • кипящая сталь.

Классификацию сталей по степени раскисления

Спокойная сталь

Cпокойная сталь – это сталь, у которой практически не происходит выделения газов при затвердевании слитка после его разливки. Это обеспечивается полным раскислением стали — полным удалением из нее кислорода и образованием усадочной раковины в верхней части слитка. Эта часть слитка затем отрезается и отправляется в лом.

Все легированные стали, большинство низколегированных сталей и многие углеродистые стали обычно применяют в виде спокойных сталей. При непрерывной разливке сталь также «успокаивают» полностью. Спокойная сталь характеризуется гомогенной структурой и равномерным распределением химического состава и свойств.

Для получения спокойной стали ее раскисляют алюминием, а также марганцевыми или кремнистыми ферросплавами. Кроме того, иногда применяют силицид кальция и другие специальные раскислители.

Полуспокойная сталь

В полуспокойной стали выделение газов при ее раскислении подавляется не полностью, так как сталь раскисляется только частично. Степень выделения газов в этих сталях больше, чем в спокойных сталях, но меньше чем в кипящих.

До начала выделения газов в слитке образуется корка значительной толщины. У правильно «полураскисленного» стального слитка отсутствует усадочная раковина, но есть широко рассеянные по толщине пузыри в центральной зоне верхней части слитка. Эти пузыри, однако, завариваются при прокатке слитка.

Читайте так же:
Как наносить размеры на чертеж

Полуспокойные стали обычно имеют содержание углерода от 0,15 до 0,30 %. Они находят широкое применение при производстве сортового проката, штрипса и труб.

Главными отличиями полуспокойных сталей являются:

  • различная степень неоднородности химического состава – средняя между степенями спокойной и кипящей сталей;
  • меньшая сегрегация химических элементов, чем в спокойной стали;
  • выраженная тенденция положительной химической сегрегации в центре верхней части слитка.

Кипящая сталь

Кипящая сталь характеризуется:

  • большой степенью выделения газов при затвердевании стали в изложнице;
  • заметным различием химического состава по поперечному сечению слитка и между верхней и нижней частями слитка.

Это приводит к образованию в наружной оболочке слитка относительно чистого железа и внутренней сердцевины слитка с высокой концентрацией легирующих и примесных элементов, особенно, углерода, азота, серы и фосфора, которые имеют низкую температуру плавления. Более чистую наружную часть слитка применяют при прокатке.

Слитки из кипящей стали хорошо подходят для производства многих изделий, таких как плиты, листы, проволока, трубы, а также сортовой прокат с требованиями по чистоте поверхности и вязким свойствам.

Технология производства кипящих сталей ограничена максимальным содержанием углерода и марганца. Эта сталь не содержит сколько-нибудь заметных количеств сильных раскислителей, таких как алюминий, кремний или титан.

Кипящая сталь является более дешевой, чем спокойная и полуспокойная, так для нее применяют только небольшое количество раскислителя, а верхняя часть слитка не отправляется в лом.

Закупоренная сталь

Закупоренная сталь – это тип стали с характеристиками аналогичными для кипящей стали, но по степени подавления выделения газов при затвердевании она располагается между полуспокойной и кипящей сталями.

Для производства «закупоренных» стальных слитков применяют меньше раскислителей, чем для полуспокойных слитков. Это дает возможность в определенной степени управлять формированием наружного слоя слитка при его затвердевании.

Технология закупоривания слитков является вариацией технологии производства кипящей стали. Операция закупоривания слитка ограничивает время для выделения газов и предотвращает образование чрезмерного количества газовых пузырей внутри слитка.

Закупоренные слитки обычно применяют к сталям с содержанием углерода более 0,15 %, из которых производят листы, ленты, тонкие плиты, штрипсы, проволоку и прутки.

При механическом закупоривании стальных слитков применяют тяжелые чугунные крышки, чтобы загерметизировать изложницу сверху и остановить образование наружной оболочки, как это происходит у кипящих слитков.

Химическое закупоривание слитков производят в открытых изложницах. Закупоривание выполняется путем добавки алюминия или ферросилиция сверху изложницы, что приводит к быстрому затвердеванию верхней поверхности слитка. Верхняя часть слитка потом отрезается и отправляется в лом.

Спокойная сталь: особенности и применение

Спокойной называется сталь, которая затвердевает после разливки практически без выделения газов. Достичь такого эффекта позволяет полное раскисление – удаление свободного кислорода с помощью введения в расплав специальных добавок.

Читайте так же:
Как пользоваться нутромером видеоурок

Раскислители: виды и функции

В качестве раскислителей используют ферросилиций в количестве 0,12-0,3% по массе, ферромарганец, алюминий – до 0,1%, титан.

Негативное последствие раскисления – образование усадочной раковины больших размеров. Для ее удаления приходится отрезать от слитка спокойной стали до 16% по массе. Из-за такой потери металла, а также затрат на раскисляющие добавки стоимость спокойной стали существенно превышает цену кипящего металла.

Раскисляющие добавки, соединяясь со свободным кислородом, находящимся в сплаве, решают следующие задачи:

  • снижают негативное влияние свободного кислорода на формирующуюся структуру слитка;
  • поддерживают в течение длительного периода высокую температуру стали, что обеспечивает максимальное шлако- и газоудаление;
  • способствуют получению металла мелкозернистой, однородной структуры, поскольку образующиеся силикаты и алюминаты повышают число центров кристаллизации. Это обуславливает измельчение зерен и улучшает качество и механические характеристики металла.

Марки спокойной стали

Сплавы полного раскисления разделяют на следующие группы:

  • углеродистые спокойные стали обыкновенного качества – регламентируются ГОСТом 380-2005 года, обозначаются «сп»;
  • качественные и высококачественные – выпускаются по ГОСТу 1050-88, буквенного индекса по этому стандарту не имеют;
  • все легированные и низколегированные стали обычно изготавливают спокойными, буквенного индекса не имеют.

Внимание! Стали, полученные непрерывной разливкой, во время процесса полностью раскисляются.

Преимущества спокойной стали

Благодаря однородности и мелкозернистости структуры, для раскисленных сталей характерны следующие преимущества:

  • хорошее сопротивление динамическим воздействиям и хрупкому разрушению, благодаря чему их применяют при изготовлении конструкций ответственного назначения, для которых планируются статические и динамические воздействия;
  • сталь, для раскисления которой применялись присадки алюминия, не подвержена старению, которое подразумевает изменение свойств материала без заметного изменения микроструктуры. Снижаются пластичность, сопротивление хрупкому разрушению, порог хладоломкости, немного повышается прочность;
  • равномерное распределение серы и фосфора;
  • хорошая свариваемость.

Области применения спокойной стали

Высокая стоимость такой продукции обуславливает ее применение для производства сортового и фасонного проката, предназначенного для использования в ответственных конструкциях, узлах машин и механизмов. Это:

  • железнодорожные и рудничные рельсы;
  • заготовки деталей арматуры для трубопроводов;
  • элементы для железнодорожных наземных и подвесных путей;
  • детали клепаных конструкций, ручки, тяги, втулки, рычаги, упоры, фланцы и другие детали, эксплуатируемые в широком интервале температур;
  • фасонный и листовой прокат толщиной до 25 мм для несущих сварных конструкций, эксплуатируемых при знакопеременных нагрузках в широком температурном интервале -40…+425°C, прокат толщиной 25-40 мм (при предоставлении гарантий свариваемости);
  • поковки с диаметром сечения до 800 мм.

Низколегированные стали востребованы при строительстве объектов гражданского и промышленного назначения, эксплуатируемых в условиях высоких нагрузок и/или в регионах с суровыми климатическими условиями.

Отличие спокойной стали от полуспокойной

Полуспокойные стали являются промежуточными по степени раскисления, качеству и стоимости между спокойными и кипящими сплавами. При выборе, какая сталь лучше – спокойная или полуспокойная – для каждого конкретного случая оценивают необходимость дополнительных финансовых затрат на приобретение полностью раскисленного сплава.

Степень раскисления стали на что влияет?

На рисунке ниже показаны восемь типичных состояний промышленных стальных слитков, которые были отлиты в идентичные, сужающиеся к верху изложницы. Они распложены и пронумерованы по степени подавления выделения газов при затвердевании. Штриховыми линиями показан уровень, до которого сталь первоначально разливалась в каждой изложнице. В зависимости от содержания углерода, а еще более – от содержания кислорода, структура слитков различается. Под номером 1 идет полностью успокоенная сталь, спокойная сталь

Читайте так же:
Как заварить чугун электродом по чугуну

, а под номером 8 – сталь, к которой не применяли операции раскисления, сильно
кипящая сталь
.

Рисунок – Восемь типичных состояний промышленных стальных слитков с различной степенью раскисления

Стали при разливке в слитки классифицируют по трем основным типам в зависимости от степени раскисления или, что тоже самое, по количеству газов, выделяющихся в ходе затвердевания слитка.

К этим четырем типам относятся: – спокойная сталь; – полуспокойная сталь

Классификация по степени раскисления.

Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Нераскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена хрупкому разрушению при горячей обработке давлением.
Спокойные стали хорошо раскислены марганцем, алюминием и кремнием. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделения, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Они раскислены недостаточно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кислорода, который при затвердевании слитка частично реагирует с углеродом и выделяется в виде пузырей окиси углерода СО2 создавая ложное впечатление «кипения» стали.

Полуспокойные стали по степени их раскисления занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сталями. Ча­стично их раскисляют в печи и ковше, а частично — в изложнице за счет содержащегося в металле углерода. Ликвация в слитках полуспокойной стали меньше, чем в кипящей, и приближается к ликвации в слитках спокойной стали.

Раскисление стали — Знаешь как

Степень раскисления стали на что влияет?

Сталь, выплавленная любым способом, содержит растворенный кислород, значительно ухудшающий ее прочностные и пластические свойства. Для снижения его содержания сталь раскисляют. В практике сталеварения применяют несколько способов раскисления.

Осаждающее раскисление

Наиболее распространенный способ снижения растворенного кислорода, достигаемого связыванием его элементами-раскислителями: Мn, Si, Ті, Al, Са, РЗЭ, что возможно за счет их большего, чем у железа сродства к кислороду. При присадке раскислителя R

в металле имеет место взаимодействие

[O]
+ yR = Ry
Ox(газ,ж,тв)

с образованием нерастворимых продуктов раскисления, которые должны отделиться (осадится) в газообразную или шлаковую фазу. Оставшиеся в стали продукты раскисления порой оказывают меньший вред, чем растворенный кислород, но они засоряют металл неметаллическими включениями, при накоплении которых сталь становится непригодной к дальнейшему использованию. Поэтому необходимо обеспечить условия для удаления продуктов раскисления, что зависит от их величины, способности укрупняться, вязкости металла, плотности частиц.

Укрупнение продуктов раскисления и способность всплывать создаются и усиливаются при образовании жидких легкоплавких образований. С этой точки зрения и особенно в связи с тем, что сильные раскислители так же, как и их продукты раскисления, трудноплавки, целесообразно применять комплексные раскислители. Комплексные раскислители—это сплавы, в которые входят несколько раскислителей, пропорционированных так, что продукты раскисления получают заданные свойства, благоприятствующие их отделению из стали. К комплексным раскислителям относятся силикомарганец, силикокальций, АМС (сплав алюминия, марганца и кремния) и т. д.

Читайте так же:
Как надежно соединить алюминиевые и медные провода

Раскисляющая сила раскислителей определяется изобарным потенциалом образования окисла или остаточными концентрациями раскислителя и растворенного кислорода в стали.

Раскисление марганцем (в виде ферромарганца) производят перед выпуском металла из печи. Марганец — слабый раскислитель, поэтому раскисление им является предварительным. Продукты раскисления — МnО — образуют в металле комплексы xMnO. •y

FeO•
z
SiO2 с более низкой температурой плавления и высокой жидкоподвижностью.

Кремний — более сильный раскислитель. Продукты раскисления— SiО2 — плавятся при температуре 1710° С, поэтому вначале образуются включения твердого кремнезема. Последующее сплавление SiО2 с FeO и МnО дает легкоплавкие силикаты mSKVFeO’&MnO, хорошо укрупняющиеся и легко всплывающие. Доменным бедным ферросилицием раскисляют металл в печи. Окончательное раскисление кремнием производится на выпуске, когда в струю дают богатый ферросилиций.

Алюминий имеет высокое сродство к кислороду. Продукты раскисления представляют собой твердые мелкодисперсные частицы Аl2O3. Алюминий вводят вковш, и частично им раскисляют металл при разливке в изложницы.

Диффузионное раскисление стали

Основано на распределении кислорода или закиси железа между металлом и шлаком и раскислении шлака по уравнению:

x(FeO) + R = ROx + x

Раскисление шлака нарушает и отдаляет систему от равновесия, что вызывает последующий переход кислорода из металла в шлак. Диффузионное раскисление производится углеродом, ферросилицием (богатым), алюминием, которые вводят на шлак в измельченном состоянии. В результате диффузионного раскисления сталь не загрязняется неметаллическими включениями, но такое раскисление требует длительного времени, так как диффузионные процессы проходят медленно. Конверторную сталь этим способом не раскисляют, редко прибегают к нему в мартеновской плавке, но широко используют в электродуговой плавке.

Раскисление стали синтетическими шлаками

Основано на экстрагировании кислорода или закиси железа из стали шлаком при заливке металла в жидкий синтетический шлак. Хороший контакт фаз, большая удельная поверхность, на которой осуществляется переход кислорода, обеспечивают глубокое раскисление с одновременной десульфурацией.

Раскисление под вакуумом

осуществляется наложением вакуума на сталь в сталеразливочном ковше или на струю стали при разливке. При этом удаляются растворенные в стали газы, а с ними и растворенный кислород. Кроме того, активность углерода под вакуумом возрастает и он оказывает сильное раскисляющее воздействие.

Одновременно с раскислением марганцем, кремнием, алюминием происходит легирование стали избытком этих элементов. Неокисляющиеся добавки, например никель, кобальт, вводят в шихту. Легко окисляющиеся добавки вводят в сталь после полного ее раскисления, однако и в этом случае происходит их значительный угар. Так, угар титана составляет 40 — 60%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector