Полуспокойные стали занимают промежуточное положение между спокойными и кипящими сплавами по скорости окисления, качеству и стоимости. При принятии решения о том, какая сталь лучше — спокойная или полуспокойная, необходимость дополнительных экономических затрат на приобретение полностью окисленного сплава оценивается в каждом конкретном случае.
Какая сталь обыкновенного качества относится к полуспокойной
Сталь в состоянии покоя содержит минимальное количество кислорода. По классификации окисления она занимает первое место после закаленных и полузакаленных сталей. Бесшумная сталь производится путем обогащения исходного сплава окислителями. Они удаляют кислород из расплавленного сплава, улучшая его механические свойства. Металл становится более плотным и более устойчивым к нагреву и коррозии.
Сталь — это сплав, состоящий из двух основных компонентов — железа и углерода. Дополнительными элементами являются менее 1% кремния, менее 1% марганца, менее 0,05% серы и менее 0,06% фосфора. Содержание углерода составляет не более 2,14%. Сплавы с содержанием С более 2,14% называются чугуном. Марки стали классифицируются по химическому составу на углеродистые стали и легированные стали, которые содержат добавки, придающие материалу необходимые свойства. Сплавы углеродистой стали классифицируются в зависимости от степени окисления, содержания углерода и качества.
Сталь: кипящая, полуспокойная, спокойная. Основные отличия
Ранее мы изучали структуру стали (систему железо-углерод), деформацию и разрушение металлов, влияние различных добавок на свойства и т.д.
Читайте также: Список необходимого оборудования для систем отопления. Инструкция 1 Необходимое оборудование для поставки основного оборудования для отопительных установок.
В данной публикации марки стали различаются в зависимости от степени окисления.
Поэтому сталь представляет собой сплав Fe + C, (C — не более 2%) + другие элементы. Сталь подразделяется на углеродистую и легированную на основе ее химического состава и с учетом ее использования в качестве конструкционной и инструментальной стали. Также производятся специальные стали с особыми свойствами для использования в агрессивных средах, такие как жаропрочные, коррозионностойкие и кислотостойкие стали.
Качество стали определяется процессом производства и количеством примесей и подразделяется на нормальную, качественную, сортовую и нержавеющую сталь.
Химический состав сталей обыкновенного качества
Сталь характеризуется типом затвердевания в форме и геометрической формой слитка (формой формы). Различают спящие, полуспящие и кипящие.
Углеродистая сталь
Углеродистые стали плавятся без легирующих элементов и классифицируются как нормальные или качественные стали.
Стали нормального качества делятся на следующие группы:
- группа А — обеспечивается по механическим свойствам. Изделия из сталей этой группы применяются для последующей сварки, ковки и т.д. Причем, заявляемые мех. свойства могут изменяться. (Ст3, Ст5кп.).
- группа Б – сталь обеспечивается по хим. составу. Применяется для изготовления деталей, при обработке которых, могут изменяться механические характеристики определяемые составом.
Классификация углеродистых сталей по степени раскисления
Спокойные
Эти сплавы имеют наиболее однородную структуру. Для окисления используются алюминий, ферросилиций и ферромарганец, которые почти полностью удаляют газы из расплава. Сочетание почти полного удаления газов и мелкозернистой структуры за счет остаточного алюминия обеспечивает хорошее качество металла. Эти марки подходят для производства критически важных компонентов, изделий и конструкций. Основным недостатком является высокая стоимость.
Кипящие
Это самая дешевая и низкокачественная группа. Из-за использования минимального количества добавок для окисления, материал содержит растворенные газы, которые вызывают неоднородность структуры, химического состава и, следовательно, механических свойств. Свариваемость этих металлов плохая, поскольку присутствие газов увеличивает возможность образования трещин в сварных швах.
Полуспокойные
Группа занимает промежуточное положение с точки зрения стоимости и производительности. Во время разливки образуется гораздо меньше газовых пузырьков по сравнению с кипящими сталями. Вальцевание устраняет внутренние дефекты в сыпучем материале. Такие материалы часто используются в качестве строительных сплавов.
Что это такое?
Сам термин «спокойная сталь» указывает на то, что этот продукт занимает промежуточное положение между поведением в состоянии покоя и кипящего напряжения. Основным отличием от спокойного сорта является ограничение раскисляющей обработки. Сам процесс может происходить в жидкой фазе в кастрюлях, печах или контейнерах. Есть и различия, но они интересуют в основном ремесленников. Разница между кипящей и полукипящей сталью заключается в том, что последний продукт переходит в твердую фазу без кипения, как следует из названия.
Количество пузырьков в получившихся столбиках невелико. Однако обращает на себя внимание довольно сильное выделение газов.
Усадочные раковины меньше, чем в сплавах, находящихся в состоянии покоя. Бездействующий металл лучше с экономической точки зрения. Процентное содержание стандартной стали будет гораздо выше, иногда около 10%.
Кипящая сталь превосходит полузакаленную сталь по содержанию газов. По этой причине он особенно активен во время литья. Различные вещества неравномерно распределяются в полученном бруске. В результате получается хрупкий и ненадежный металл. Полукремниевый продукт является более совершенным и имеет более широкий спектр применения, включая вторичные технологии.
Добавки играют важную роль в изменении свойств:
- титан позволяет повысить твердость и температурную стойкость;
- благодаря кремнию растет упругость сплава;
- введение молибдена гарантирует твердость и прочность;
- медные добавки повысят коррозионную стойкость и сопротивляемость контактам с кислотами.
Окисление металла в некоторых случаях достигается путем добавления алюминия. Технологически продвинутые компании могут использовать для этих целей алюминиевые гранулы толщиной 1-1,2 см.
При нормальном окислении слиток покрывается коркой без пузырьков. Могут появиться отдельные трещины и следы металла размером до 7 см.
Расход алюминия может варьироваться от 0,1 до 0,4 кг на тонну с учетом следующих факторов:
- ожидаемую концентрацию углерода;
- температуру стали в момент выпуска;
- концентрацию закиси железа в шлаках;
- поведение предыдущих плавок в каждой партии.
Области применения
Полуфабрикат металла идет на производство деталей и компонентов. Затем эти части могут быть преобразованы:
- полосы;
- круги;
- уголки;
- листы;
- швеллеры;
- шестигранники;
- двутавр;
- штрипс (который далее используют для получения труб).
Виды и марки
Полуфабрикаты из стальных сплавов могут содержать от 0,15 до 0,3 % углерода. Принято разделять их на обычные стальные изделия и специальные стальные изделия. При правильном раскислении усадочная раковина вообще не появляется. В верхней области воздушные карманы сосредоточены в центре. Они сворачиваются в рулоны во время следующего процесса прокатки.
Однако иногда случается, что раковины продолжают расти. В этом случае следует отбраковать 7-8 % детали. На практике чаще всего используется конструкционная сталь марки St3ps.
Он подходит для производства сварных изделий с несущим характером и без него. Его также можно использовать для создания объектов, подвергающихся различным механическим нагрузкам. St5ps используется для:
- элементов, подвергаемых клепке;
- соединительных болтов;
- различных упоров;
- гаек (расчетный режим применения — положительные температуры воздуха вплоть до 425 градусов).
Маркировку очень легко определить:
- Ст — собственно «сталь»;
- цифра — номер марки по химическому составу;
- пс — полуспокойный тип вещества.
Соединения углеродистого железа со стандартными свойствами производятся в соответствии с ГОСТ 380, который был введен в 2005 году. Продукция высокого и очень высокого качества должна соответствовать ГОСТ 1050 с 1988 года. В обоих случаях сохраняется буквенный код «ps». В некоторых случаях низкоуглеродистые легированные стали являются полумягкими сталями. Низколегированная структурная продукция обычно маркируется как «2C».
Какая сталь обыкновенного качества относится к полуспокойной
Все стали можно разделить на три группы (блистерные, спокойные и полуспокойные).
Кипящая сталь, которая обычно выплавляется в мартеновских печах и кислородных конвертерах. Эта сталь не была раскислена перед выпуском из печи и поэтому содержит повышенное количество растворенного кислорода, который не успел вступить в реакцию с углеродом в металле и перейти в газообразную форму железа и его оксидов в металле и шлаке. Химической реакции C + O = благоприятствует повышение температуры и процесс кристаллизации металла. Металл в печи кипит, как если бы он был газифицирован.
Окисление стали происходит быстро только за счет углерода металла. Часть растворенных в стали газов не успевает выйти в атмосферу, и структура слитка становится черновой, т.е. содержит дефекты.
Прокатка сжимает структуру металла, так как неокисленные внутренние и внешние поверхности пузырьков привариваются к металлу под давлением прокатки. Кипящая сталь отличается особой пластичностью, поскольку для ее окисления не используются специальные окислители (например, ферросплавы), производство и применение которых описано в разделе 6.8 руководства. Это предотвращает образование неметаллических включений, которые нерастворимы и оказывают негативное влияние на физико-механические свойства стали.
Легированная сталь получается только после полного окисления металла в печи или ковше перед разливкой с использованием ферросплавов и других окислителей (например, алюминия). Кислород в металле связывается окислителями с образованием оксидов. Свободный кислород не требуется для основной реакции процесса выплавки стали (окисления металла), и сталь не «варится» в печи.
Читайте также: Никель для отопления: свойства, назначение, сопротивление, калькулятор.
Бруски застывают мягко и имеют плотную макроструктуру. Закаленная сталь превосходит кипящую сталь по ряду физико-механических свойств, но дороже кипящей стали из-за стоимости раскислителей.
Для того чтобы найти консенсус между требованиями технологии и экономической эффективностью производства стали, технологи разработали метод производства полужесткой стали. Перед разливкой эта сталь частично раскисляется (печь, ковш). Для получения высококачественной полутяжелой стали необходимо обеспечить такую концентрацию кислорода в ней, при которой металл в кристаллизаторе не «кипит», а на определенной стадии затвердевания, характеризующейся повышением вследствие сжижения углерода в металле, в непригнездовой части слитка начинается процесс образования пузырьков окиси углерода. Эти пузырьки остаются в теле слитка, а характерные для структуры слитка покоя усадочные раковины, которые сосредоточены в головной части слитка, больше не образуются. Для производства полуспокойного бруса необходимо обеспечить оптимальное содержание кремния (0,08…0,15) %.
Стальной полуфабрикат по сравнению с неплавкой сталью имеет лучшие механические свойства, большую однородность структуры, более высокую стойкость к холоду и старению, что в ряде случаев позволяет использовать полуфабрикат в качестве заменителя неплавкой стали; выход годного проката из стальных слитков полуфабриката на (3…8) % выше, чем из слитков неплавкой стали.
От производства сортового проката до изготовления гаек
Сталь, полностью раскисленная в процессе производства, имеет меньшую неоднородность состава. Материал полужелезного типа дешевле. Сталь используется для производства качественного сортового проката, такого как шестигранники, уголки, полосы, круги, листы и т.д. Это очень востребованная продукция, используемая в строительстве, машиностроении, станкостроении, производстве мебели и т.д.
Стальные полуфабрикаты используются для производства трубчатых деталей. Благодаря высокой прочности она используется для производства сварных несущих конструкций, выдерживающих большие нагрузки. Другая область применения — производство крепежа.
Сталь должна выбираться в соответствии с условиями эксплуатации, включая температурный диапазон и напряжение. Покупайте у компетентного поставщика, который предлагает широкий ассортимент марок стали, чтобы помочь вам определиться с выбором нужной марки стали.
Какая сталь обыкновенного качества относится к полуспокойной — Справочник металлиста
Стандартные углеродистые стали уже давно стали массовым продуктом, что делает их стоимость доступной. Согласно ГОСТ 380-2005, помимо железа и углерода, они могут содержать определенное количество неметаллических включений, а также примеси, влияющие на качественные характеристики этих сталей. Плоский прокат обычно изготавливается из углеродистой конструкционной стали нормального класса.
Требования ГОСТ 380-2005
Для ознакомления с требованиями ГОСТа к листам из углеродистой стали обыкновенного качества необходимо скачать документ в формате pdf по следующей ссылке. ГОСТ 380-2005 Обычная углеродистая сталь. Класс Скачать
Читайте также: Справочное пособие по химии «Неорганические полимеры».
ГОСТ 380-2005 устанавливает все требования к свойствам, которыми должна обладать углеродистая сталь обыкновенного качества. Эти стали в основном используются в производстве:
- метизных изделий;
- изделий, полученных методом штамповки и ковки;
- металла в листах различной толщины;
- сортового проката;
- заготовок, полученных методом литья и катания;
- широкополосного проката;
- фасонного проката;
- металлических лент и проволоки различного диаметра;
- продукции, полученной после обработки металла на прокатном оборудовании обжимного типа (слябы, блюмы и др.);
- металлических слитков.
Листовой прокат классифицируется в соответствии со стандартными свойствами
Согласно положениям вышеупомянутого ГОСТа, углеродистые стали нормального качества производятся в различных режимах окисления, которые делятся на кипящие, полукипящие и закалочные. Обозначение всех этих категорий стальных сплавов начинается с букв «St», за которыми следуют остальные элементы маркировки.
Сразу после букв, обозначающих марку стали, идут цифры, определяющие номер марки.
Буквы «kp», «ps» и «sp» используются для обозначения степени окисления углеродистой стали обычной марки. Буква «G» также может появляться в некоторых классах.
Это означает, что данная сталь содержит не более 0,8% марганца.
Применение обычной углеродистой стали
Допустимые элементы
Химический состав обычных углеродистых сталей также регламентируется нормативным документом (ГОСТ). Содержание кремния в сталях с различной степенью окисления может варьироваться в следующем диапазоне:
- кипящие – до 0,05%;
- полуспокойные (Ст1пс, Ст2пс, Ст3пс и др.) – 0,05–0,15%;
- спокойные – 0,15–0,3%.
Сплавы St0 не должны содержать кремний и марганец. Такой важный элемент, как углерод, может присутствовать в углеродистых сталях различных марок в следующих количествах:
- Ст0 – до 0,23%;
- Ст1 – 0,06–0,12%;
- Ст2 – 0,09–0,15%;
- Ст3 – 0,14–0,22%;
- Ст4 – 0,18–0,27%;
- Ст5 – 0,28–0,37%;
- Ст6 – 0,38–0,49%.
Содержание марганца в углеродистых сталях нормального класса регламентируется стандартом в следующих пределах:
Классификация по структуре
Структура стали формируется в процессе ее изготовления, литья и обработки под воздействием высоких температур. Химические связи материала определяют его принадлежность к тому или иному сорту. Эта взаимосвязь учитывается при использовании стали в том или ином секторе. Давайте рассмотрим эти классы подробнее:
- Аустенит. Этот класс отличается прочностью и однородностью. Они устойчивы к жару и образованию ржавчины, могут использоваться для работы в опасных условиях или перевозки агрессивных элементов.
- Феррит. Представители класса ферритов – магнетики, благодаря чему оптимальны для использования в радиотехнике и электронике для изготовления антенн и другого оборудования.
- Мартенсит. Этот вид стали получают при помощи процедуры легирования и термической обработки. Материал может возвращать форму после механической обработки. Применение представителей мартенсита осложняется дополнительными требованиями к обработке.
- Перлит. Перлитом называется распад при охлаждении после нагрева. Такое состояние создается искусственным способом для пластической деформации.
- Цементит. Представители вида физически упругие и твердые.
Стадии и методики
Процесс окисления проходит в несколько фаз. Первый — растворение в жидком металле, второй — начало взаимодействия кислорода с окислителем, третий — образование стальных стержней и выделение продуктов рафинирования.
В зависимости от задачи, раскисление может осуществляться следующими способами:
Используются специальные элементы, характеризующиеся повышенным сродством к кислороду. Как правило, эти вещества отличаются от ferum. Многочисленные элементы, включая марганец, могут играть роль основного действующего вещества. Нередко используются сложные окислители.
Суть метода заключается в восстановлении кислорода путем окисления шлака. Основная цель — удаление оксида железа, который способствует процессу диффузии.
- · раскисление при помощи вакуума, снижение кислородной насыщаемости синтетическими шлаками;
Первый заключается в окислении в специально подготовленной среде. Последнее усиливает реакцию декарбонизации. Во втором процессе синтетический шлак обрабатывается в электроплавильной или железоплавильной печи.
Влияние раскисления
Знание технологии, используемой для производства конкретного металла, позволяет определить причину раскисления. По мере увеличения этого значения содержание кислорода в металле увеличивается, снижая его временную и ударную прочность. Действие кислорода зависит от его количества, а также от состава и расположения включений в железе.
Читайте также: Использование листовой стали: виды, где применяется, какую выбрать
Классификация по степени раскисления
Окисление — это процесс, который уменьшает содержание кислорода в расплавленном металле. Этот процесс необходим для предотвращения ржавления металлопроката. Степень окисления классифицируется следующим образом:
- спокойные (СП) – имеют однородную структуру, содержат минимальное количество газов и неметаллов; используются для дорогостоящих сплавов и изготовления металлоконструкций;
- полуспокойные (ПС) – их свойства позволяют выпускать несущие элементы сварных и клепаных конструкций; из ПС изготавливают болты и гайки, которые можно использовать при низкой влажности воздуха и высокой температуре;
- кипящие (КП) – хрупкий вид стали; подходит для производства деталей котлов и конструкций, контактирующих со взрывоопасными веществами; главный минус – быстрое появление ржавчины.
В реакции окисления обычно участвуют следующие добавки: Алюминий, марганец и кремний.
Области применения спокойной стали
Из-за высокой стоимости этих изделий они должны использоваться для производства профилей и форм, предназначенных для ответственных конструкций, узлов машин и механизмов. К ним относятся:
- 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 пользуются большим спросом при строительстве гражданских и промышленных сооружений, которые подвергаются высоким нагрузкам и/или используются в районах со сложными климатическими условиями.
Конструкционные и инструментальные стали
Конструкционная сталь используется в промышленности для изготовления прочных конструкционных и механических деталей. Они могут быть представлены обычными и высококачественными сталями. Качество легированной стали зависит от количества и состава примесей, особенно от массовой доли фосфора и серы.
Содержание серы составляет менее 0,055%, а содержание фосфора — не более 0,07%. Для качественных сталей процентное соотношение составляет 0,04 % для обоих элементов.
Обычные стали делятся на группы A, B и C:
Группа А. Группа А включает сплавы, обозначенные St 0, St 1…St 6. Сплавы этой группы используются для производства различных конструкций, компонентов, крепежа и запасных частей для автомобильной промышленности, которые не подвергаются механическим или химическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Они также не подходят для горячих работ.
Группа B. Включает стали с обозначениями BSt 0, BSt 1…BSt b. Эти сплавы подходят для горячей обработки и используются для ковки или штамповки. Чтобы правильно рассчитать рабочую температуру, необходимо знать химический состав сплава. Механические свойства этих типов не могут быть скорректированы, поскольку они остаются неизменными в процессе обработки.
Группа B. Сварочные стали, свойства которых зависят от химического состава сплава. В эту группу входят стали с обозначением VSt 2 — VSt 5.
Инструментальные стали используются для изготовления инструментов: Резка, измерение, сверление и т.д.
Нержавеющие стали также могут иметь различные физико-химические свойства в зависимости от содержания марганца в составе сплава. Различают:
- нормальное содержание марганца в стальном сплаве до 0,8 %. Сталь 45;
- повышенное содержание марганца в стальном сплаве 0,8% — 1,2%. Сталь 15Г. Литера «Г» в маркировке указывает на повышенный процент марганца.
В зависимости от количества углерода в составе высококачественных углеродистых конструкционных сталей различают:
Низкий уровень выбросов углекислого газа. Выбросы углекислого газа: низкий уровень выбросов углекислого газа. К этому типу стали относятся 05, 08, 10, 15, 20, 25.
Среднеуглеродистые стали. Процентное содержание С в общем сплаве составляет от 0,25% до 0,6%. Стали со средним содержанием углерода — 30, 35, 40, 45, 50, 58, 60.
Высокоуглеродистые стали. Максимальное содержание С в сплаве составляет более 0,6 %. Высокоуглеродистые стали — 65, 70, 75, 80, 85.
Числовое значение относится к процентному содержанию углерода в сплаве.
Полуспокойная сталь
В полузакаленной стали выделение газов при окислении не полностью подавлено, поскольку сталь окислена лишь частично. В английском языке это называется «semi-finished steel».
. Степень газовой эволюции в этих сталях больше, чем в спокойных сталях, но меньше, чем в кипящих сталях. Перед выходом газов на слитке образуется корка значительной толщины. Правильно «наполовину сваренный» стальной слиток не имеет усадочной раковины, но имеет широко распределенную толщу пузырей в средней области верхней части слитка. Однако во время прокатки слитка эти пузырьки свариваются вместе. Полулегированные стали обычно имеют содержание углерода от 0,15 до 0,30 % и часто используются для производства сортового проката, полос и труб.
Основные различия между полужесткими сталями следующие: 1) различная степень неоднородности химического состава — в среднем между марками спокойной и кипящей стали; 2) более низкое разделение химических элементов, чем в спокойной стали; 3) сильная тенденция к положительному химическому разделению в середине верхней части слитка (рис.).
