Các loại thép cacbon. Phân loại, GOST, ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Thép là sản phẩm luyện kim màu, vật liệu kết cấu chính. Nó được sử dụng để sản xuất phụ kiện xây dựng, kim loại cán của các cấu hình, đường ống, bộ phận, cơ chế và công cụ khác nhau.

Sản xuất thép

Luyện kim màu được tham gia vào sản xuất sắt và thép. Gang là một vật liệu cứng nhưng không bền. Thép là kim loại hợp kim cứng, đáng tin cậy, dễ uốn, dễ uốn được sử dụng trong xưởng đúc, cán, rèn và dập.

Có một số cách để tạo ra thép:

1. Chuyển đổi. Thiết bị: bộ chuyển đổi oxy. Phí (nguyên liệu): gang trắng, thép phế, đá vôi. Chỉ thép carbon được sản xuất.
2. Martenovsky. Thiết bị: lò nung lộ thiên. Phí: gang lỏng, sắt thép phế liệu, quặng sắt. Phổ biến cho cả thép cacbon và thép hợp kim.
3. Hồ quang điện. Thiết bị: lò điện hồ quang. Phí: thép phế liệu, gang, than cốc, đá vôi. Phương pháp chung.
4. Cảm ứng. Thiết bị: lò cảm ứng. Phí: thép và gang phế liệu kim loại, sắt tây.

Bản chất của quá trình sản xuất thép là giảm lượng tạp chất hóa học âm để thu được kim loại thường được gọi là "sắt", hay đúng hơn là hợp kim sắt-cacbon với hàm lượng cacbon không nhiều hơn. hơn 2,14%.

Quy trình khử oxy

Đối với thép ở giai đoạn cuối cùng của quá trình nấu chảy, một quá trình sôi là đặc trưng, quá trình này bị ảnh hưởng bởi các oxit nitơ, hydro và carbon vốn có trong nó. Một hợp kim như vậy ở trạng thái đông đặc có cấu trúc xốp, được loại bỏ bằng cách cán. Nó mềm và dễ uốn, nhưng không đủ mạnh.

Quá trình khử oxy bao gồm khử hoạt tính của các tạp chất sôi bằng cách đưa ferromangan, ferrosilicon và nhôm vào hợp kim. Tùy thuộc vào lượng khí dư và các nguyên tố khử oxy, thép có thể ở trạng thái nửa yên hoặc tĩnh lặng.

Thép thành phẩm ở mức độ khử oxy cần thiết được đổ vào khuôn để kết tinh và sử dụng ở các giai đoạn công nghệ tiếp theo trong sản xuất thép thành phẩm.

Phân loại thép cacbon

Tất cả thép hiện có trên thị trường thế giới có thể được chia thành carbon và hợp kim. Tất cả các cấp thép cacbon được chia thành các nhóm phân loại khác nhau và các tính năng chỉ định.

Dựa vào các đặc điểm phân loại chính, họ phân biệt:

1. Thép kết cấu cacbon. Chúng chứa ít hơn 0,8% carbon. Chúng được sử dụng để sản xuất thép cây, sản phẩm cán và đúc.
2. Thép công cụ carbon có chứa carbon trongsố tiền từ 0,7% đến 1,3%. Chúng được sử dụng cho các công cụ, thiết bị dụng cụ.

Bằng các phương pháp khử oxy:

• sôi - các nguyên tố khử oxy (RE) trong thành phần dưới 0,05%;
• bán bình tĩnh - 0,05% ≦ RE ≦ 0,15%;
• bình tĩnh - 0,15% ≦ RE ≦ 0,3%.

Theo thành phần hóa học:

• cacbon thấp (0,3% ≦ C);
• cacbon trung bình (0,3 ≦ C ≦ 0,65%);
• cacbon cao (0,65 ≦ C ≦ 1,3%).

Thép có chứa cacbon trên 1,3% không được sử dụng trong công nghiệp.

Tùy thuộc vào cấu trúc vi mô:

• hypoeutectoid - trong thép như vậy, hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,8%;
• eutectoid - đây là những loại thép có hàm lượng cacbon là 0,8%;
• hypereutectoid - thép có hàm lượng cacbon trên 0,8%.

Chất lượng:

1. Chất lượng thường xuyên. Lưu huỳnh ở đây chứa ít hơn 0,06%, phốt pho - không quá 0,07%.
2. Thép chất lượng. Chúng không chứa nhiều hơn 0,04% lưu huỳnh và phốt pho.
3. Chất lượng cao. Lượng lưu huỳnh ở đây không vượt quá 0,025% và phốt pho - không quá 0,018%.

Theo tiêu chuẩn chính, các mác thép cacbon được chia thành:

• Chất lượng xây dựng thường xuyên;
• chất lượng công trình;
• chất lượng nhạc cụ;
• nhạc cụ chất lượng cao.

Tính năng đánh dấu kết cấu thép chất lượng thông thường

Thép có chất lượng thông thường chứa: Từ - đến0,6%, S - lên đến 0,06%, P - lên đến 0,07%. Chúng ta hãy nhìn vào cách thép carbon này được đánh dấu. GOST 380 xác định các sắc thái sau của chỉ định:

• A, B, C - nhóm; A - không được ghi trên tem;
• 0–6 sau các chữ cái "St" - một số sê-ri trong đó thành phần hóa học và (hoặc) tính chất cơ học được mã hóa;
• G - sự hiện diện của Mangan Mn (mangan);
• kp, ps, cn - mức độ khử oxy (sôi, nửa dịu, dịu).

Các số từ 1 đến 6 sau mức độ khử oxy qua dấu gạch ngang là các danh mục. Trong trường hợp này, danh mục đầu tiên không được chỉ định theo bất kỳ cách nào.

Các chữ cái M, K ở đầu nhãn hiệu có thể có nghĩa là một phương pháp sản xuất luyện kim: lò hở hoặc bộ chuyển đổi oxy. Nhân tiện, thép cacbon có chất lượng thông thường được thể hiện bằng thành phần định lượng của các cấp, khoảng 47 miếng.

Phân loại thép kết cấu chất lượng thông thường

Thép carbon chất lượng thông thường được chia thành các nhóm.

• Nhóm A: thép phải phù hợp chính xác với các đặc tính cơ học được chỉ định. Chúng được cung cấp cho người tiêu dùng thường xuyên nhất dưới dạng các sản phẩm cuộn dạng tấm và nhiều mặt cắt (tấm, tees, dầm chữ I, phụ kiện, đinh tán và hộp). Các cấp: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), loại 1-3, bao gồm St3Gps, St5Gps.
• Nhóm B: thép phải được điều chỉnh bởi các thành phần hóa học và tính chất cần thiết. Sản phẩm đúc và cán được sản xuất, sẽ được gia công thêmép nóng (rèn, dập). Dấu hiệu: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, bao gồm Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), loại 1 và 2.
• Nhóm B: thép phải đáp ứng các tính chất hóa học, vật lý, cơ học và công nghệ cần thiết. Nhóm này được đặc trưng bởi nhiều cấp độ khác nhau mà từ đó các sản phẩm tấm nhựa được tạo ra, các phụ kiện bền để làm việc trong các khu vực có sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể, các bộ phận quan trọng (bu lông, đai ốc, trục, chốt piston). Tất cả các sản phẩm có thành phần, tính chất và cấp độ khác nhau của nhóm này được thống nhất bởi tính hàn công nghệ tốt. Các cấp: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), bao gồm VSt3Gps, loại 1-6.

Thép kết cấu có chất lượng thông thường là hợp kim có nhiều ứng dụng trong công nghiệp.

Đánh dấu chất lượng thép carbon

Hàm lượng cacbon trong thép có chất lượng đã nêu là từ 0,05% đến 0,6%. Luyện kim loại thuộc nhóm này được thực hiện bằng phương pháp lò nung lộ thiên hoặc phương pháp hồ quang điện. Sự hiện diện đa dạng của cacbon làm đa dạng các đặc tính cơ học: cacbon thấp - dẻo, cacbon trung bình - mạnh.

Thép chất lượng cacbon có hàm lượng S và P tương ứng không quá 0,04%.

Đánh dấu (GOST 1050-88):

• số 05-60 - sự hiện diện được mã hóa của carbon (tối thiểu - 0,05%, tối đa - 0,6%);
• kp, ps, cn - mức độ khử oxy ("sp" khôngchỉ ra);
• G, Yu, F - chứa mangan, nhôm, vanadi.

Đánh dấu ngoại lệ

Thép chất lượng carbon có các ngoại lệ trong nhãn hiệu:

• 15K, 20K, 22K - thép chất lượng cao, áp dụng trong chế tạo lò hơi;
• 20-PV - carbon - 0,2%, thép được ứng dụng trong sản xuất ống bằng cách cán nóng, trong xây dựng lò hơi và lắp đặt hệ thống sưởi, có chứa đồng và crom;
• OSV - thép để sản xuất trục toa xe, chứa niken, crom, đồng.

Đối với tất cả các loại thép chất lượng, nhu cầu có thể sử dụng nhiệt (ví dụ: bình thường hóa) và xử lý nhiệt hóa học (ví dụ, thấm cacbon) là điển hình.

Phân loại thép chất lượng carbon

Loại thép cacbon này có thể được chia thành 4 nhóm:

1. Chất liệu dẻo cao áp dụng cho gia công nguội (cán), cán tấm và ống. Các cấp - thép 08ps, thép 08, thép 08kp.
2. Kim loại được sử dụng trong cán và dập nóng sẽ hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao. Các cấp độ - từ thép 10 đến thép 25.
3. Thép được sử dụng trong sản xuất các bộ phận quan trọng, bao gồm lò xo, lò xo, khớp nối, bu lông, trục. Các cấp độ - từ thép 60 đến thép 85.
4. Các loại thép yêu cầu hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt (ví dụ: xích của máy kéo bánh xích). Thép cấp 30, thép 50, thép 30G, thép 50G.

Cũng có thể chia mọi thứ thành 2 nhómcác loại thép cacbon nổi tiếng từ cấp chất lượng: cấu trúc thông thường và cấu trúc mangan.

Ứng dụng của thép kết cấu cacbon

Mác thép theo chất lượng	Hiệu	Đơn
chất lượng thường	St0	gia cố, bao bọc
	St1	tas, I-beam, kênh
	St3Gsp	thép xây dựng
	St5sp	ống lót, đai ốc, bu lông
	St6ps	phế liệu xây dựng
	ST4kp	Sản phẩmđịnh hình, tấm, dài cho kết cấu bền vững
chất	Thép10	ống cho nồi hơi, ống dập
	Thép15	bộ phận có độ dẻo cao, cam, bu lông, đai ốc
	Thép18kp	kết cấu hàn
	Thép 20ps	trục, dĩa, chốt, phụ tùng, ống dẫn
	Thép50	bánh răng, ly hợp
	Thép60	trục xoay, vòng đệm, vòng lò xo

Thép công cụ carbon có độ bền và độ dẻo dai cao. Chúng nhất thiết phải được xử lý nhiệt nhiều giai đoạn.

Hàm lượng cacbon trong thép: 0,7 - 1,3%. Đối với chất lượng cao - lên đến 0,03%, phốt pho - lên đến 0,035%. Và đối với nhạc cụchất lượng cao: lưu huỳnh - lên đến 0,02%, phốt pho - lên đến 0,03%.

Ký hiệu thương hiệu (GOST 1435-74):

• U - nhạc cụ carbon;
• 7 -13 - hàm lượng carbon trong nó tương ứng là 0,7-1,3%;
• G - sự hiện diện của mangan;
• A là chất lượng cao.

Ngoại lệ đối với các nguyên tắc cơ bản của việc đánh dấu thép công cụ carbon là vật liệu cho các bộ phận của bộ máy đồng hồ A75, ASU10E, AU10E.

Yêu cầu đối với thép dụng cụ carbon

Theo GOST, thép công cụ phải tuân thủ một số đặc điểm.

Các tính chất vật lý, hóa học và cơ học cần thiết: các chỉ tiêu chất lượng về độ cứng, độ bền va đập, độ bền, khả năng chống lại sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình hoạt động (trong quá trình cắt, khoan, tải va đập), khả năng chống ăn mòn.

Thuộc tính công nghệ cụ thể:

• khả năng chống lại các quá trình tiêu cực của công nghệ cắt (bám phoi, cứng);
• khả năng gia công tiện và mài tốt;
• mẫn cảm với nhiệt luyện;
• chống quá nhiệt.

Để nâng cao chất lượng các chỉ tiêu cơ học và công nghệ, thép công cụ được xử lý nhiệt nhiều giai đoạn:

• ủ nguyên liệu trước khi chế tạo dụng cụ;
• làm cứng (làm lạnh trong dung dịch muối) và ủ thành phẩm sau đó (chủ yếu là ủ thấp).

Đã nhậncác đặc tính được xác định bởi thành phần hóa học và cấu trúc vi mô kết quả: mactenxit với các tạp chất xi măng và austenit.

Sử dụng thép công cụ carbon

Các loại thép được mô tả được sử dụng để sản xuất tất cả các loại công cụ: cắt, bộ gõ, phụ trợ.

• Thép U7, U7A - búa, đục, rìu, đục, búa tạ, đục, lưỡi câu.
• Thép U8, U8A, U8G - cưa, tua vít, đột tâm, liên kết, dao cắt, kìm.
• Thép U9, U9A - dụng cụ gia công kim loại, dụng cụ cắt gỗ.
• Thép U10, thép U10A, U11, U11A - mũi khoét, vòi, mũi khoan xoắn, dụng cụ phụ trợ để đột lỗ và định cỡ.
• U 12, U12A - doa, vòi, dụng cụ đo lường.
• U13, U13A - dũa, dụng cụ cạo râu và phẫu thuật, dập dập.

Sự lựa chọn hợp lý về mác thép cacbon, công nghệ xử lý nhiệt của nó, hiểu biết về các đặc tính và tính năng của nó là chìa khóa cho tuổi thọ lâu dài của các cấu trúc hoặc công cụ được sản xuất, xử lý hoặc sử dụng.