Koolstofstaalsoorten. Classificatie, GOST, toepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Staal is een ferrometallurgieproduct, het belangrijkste structurele materiaal. Het wordt gebruikt om constructiehulpstukken, gewalst metaal van verschillende profielen, buizen, onderdelen, mechanismen en gereedschappen te produceren.

Staalproductie

IJzermetallurgie houdt zich bezig met de productie van ijzer en staal. Gietijzer is een hard maar niet duurzaam materiaal. Staal is een sterk, betrouwbaar, kneedbaar, legeringsgevoelig metaal dat wordt gebruikt in gieterijen, walsen, smeden en stempelen.

Er zijn verschillende manieren om staal te maken:

1. Converter. Uitrusting: zuurstofomvormer. Charge (grondstoffen): wit gietijzer, staalschroot, kalksteen. Er wordt alleen koolstofstaal geproduceerd.
2. Martenovsky. Uitrusting: open haard. Charge: vloeibaar ruwijzer, staalschroot, ijzererts. Universeel voor zowel koolstofstaal als gelegeerd staal.
3. Elektrische boog. Uitrusting: elektrische vlamboogoven. Charge: staalschroot, gietijzer, cokes, kalksteen. Generieke methode.
4. Inductie. Uitrusting: inductieoven. Lading: schroot van staal en gietijzer, ijzerlegeringen.

De essentie van het staalproductieproces is om de hoeveelheid negatieve chemische insluitsels te verminderen om een metaal te verkrijgen dat in de volksmond "ijzer" wordt genoemd, of beter gezegd, een ijzer-koolstoflegering met een koolstofgeh alte van niet meer dan 2,14%.

Deoxidatieprocessen

Voor staal in de laatste fase van het smelten is een kookproces kenmerkend, dat wordt beïnvloed door de stikstof-, waterstof- en koolstofoxiden die eraan inherent zijn. Een dergelijke legering in gestolde toestand heeft een poreuze structuur, die door walsen wordt verwijderd. Het is zacht en kneedbaar, maar niet sterk genoeg.

Het proces van deoxidatie bestaat uit het deactiveren van kokende onzuiverheden door ferromangaan, ferrosilicium en aluminium in de legering te brengen. Afhankelijk van de hoeveelheid restgassen en deoxiderende elementen kan het staal semi-stil of rustig zijn.

Afgewerkt staal met de vereiste mate van deoxidatie wordt in vormen gegoten voor kristallisatie en gebruikt in volgende technologische stadia bij de vervaardiging van afgewerkte staalproducten.

Classificatie van koolstofstaal

Al het staal dat op de wereldmarkt bestaat, kan worden onderverdeeld in koolstof en legering. Alle soorten koolstofstaal zijn onderverdeeld in verschillende classificatiegroepen en aanduidingskenmerken.

Op basis van de belangrijkste classificatiekenmerken onderscheiden ze:

1. Koolstof constructiestaal. Ze bevatten minder dan 0,8% koolstof. Ze worden gebruikt voor het maken van wapening, walsproducten en gietstukken.
2. Koolstof gereedschapsstaal met koolstof inbedrag van 0,7% tot 1,3%. Ze worden gebruikt voor gereedschappen, instrumentuitrusting.

Door deoxidatiemethoden:

• kokend - deoxiderende elementen (RE) in de samenstelling van minder dan 0,05%;
• semi-kalm - 0.05%≦RE≦0.15%;
• calm - 0.15%≦RE≦0.3%.

Door chemische samenstelling:

• koolstofarm (0,3%≦C);
• medium koolstof (0,3≦C≦0,65%);
• koolstofgeh alte (0.65≦C≦1.3%).

Staal met een koolstofgeh alte van meer dan 1,3% wordt niet gebruikt in de industrie.

Afhankelijk van microstructuur:

• hypoeutectoid - in dergelijk staal is het koolstofgeh alte minder dan 0,8%;
• eutectoide - dit zijn staalsoorten met een koolstofgeh alte van 0,8%;
• hypereutectoid - staal met een koolstofgeh alte van meer dan 0,8%.

Kwaliteit:

1. Regelmatige kwaliteit. Zwavel bevat hier minder dan 0,06%, fosfor - niet meer dan 0,07%.
2. Kwaliteitsstaal. Ze bevatten niet meer dan 0,04% zwavel en fosfor.
3. Hoge kwaliteit. De hoeveelheid zwavel is hier niet groter dan 0,025% en fosfor - niet meer dan 0,018%.

Volgens de hoofdnorm zijn koolstofstaalsoorten onderverdeeld in:

• Constructieve reguliere kwaliteit;
• bouwkwaliteit;
• instrumentale kwaliteit;
• instrumentale hoge kwaliteit.

Kenmerken van het markeren van constructiestaal van gewone kwaliteit

Stalen van gewone kwaliteit bevatten: Van - tot0,6%, S - tot 0,06%, P - tot 0,07%. Laten we eens kijken hoe dit koolstofstaal is gemarkeerd. GOST 380 definieert de volgende nuances van aanduiding:

• A, B, C - groep; A - niet aangegeven in postzegels;
• 0–6 na de letters "St" - een serienummer waarin de chemische samenstelling en (of) mechanische eigenschappen zijn versleuteld;
• G - de aanwezigheid van Mangan Mn (mangaan);
• kp, ps, cn - mate van deoxidatie (kokend, halfkalm, kalm).

De getallen van 1 tot 6 na de mate van deoxidatie door een streepje zijn categorieën. In dit geval wordt de eerste categorie op geen enkele manier aangegeven.

De letters M, K aan het begin van het merk kunnen een metallurgische productiemethode betekenen: open haard of zuurstofconvertor. Tussen haakjes, koolstofstaal van gewone kwaliteit wordt vertegenwoordigd door een kwantitatieve samenstelling van kwaliteiten, ongeveer 47 stuks.

Classificatie van constructiestaal van gewone kwaliteit

Koolstofstaal van algemene kwaliteit is onderverdeeld in groepen.

• Groep A: staalsoorten die exact moeten overeenkomen met de opgegeven mechanische eigenschappen. Ze worden meestal aan de consument geleverd in de vorm van plaat- en meerdelige gewalste producten (platen, T-stukken, I-balken, fittingen, klinknagels en koffers). Cijfers: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), categorieën 1-3, inclusief St3Gps, St5Gps.
• Groep B: staalsoorten die gereguleerd moeten worden door de noodzakelijke chemische samenstelling en eigenschappen. Er worden giet- en gewalste producten geproduceerd, die worden onderworpen aan aanvullende bewerkingenhete druk (smeden, stempelen). Cijfers: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, inclusief Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), categorieën 1 en 2.
• Groep B: staalsoorten die moeten voldoen aan de vereiste chemische, fysische, mechanische en technologische eigenschappen. Deze groep wordt gekenmerkt door een verscheidenheid aan kwaliteiten waaruit kunststofplaatproducten worden gemaakt, duurzame hulpstukken voor het werken in gebieden met aanzienlijke temperatuurverschillen, kritische onderdelen (bouten, moeren, assen, zuigerpennen). Alle producten van verschillende samenstelling, eigenschappen en kwaliteiten van deze groep worden verenigd door een goede technologische lasbaarheid. Cijfers: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), inclusief VSt3Gps, categorieën 1-6.

Structuurstaal van gewone kwaliteit zijn legeringen die een breed scala aan toepassingen in de industrie hebben.

Markering van koolstofkwaliteit staal

Het koolstofgeh alte in staal van de genoemde kwaliteit is van 0,05% tot 0,6%. Het smelten van metaal van deze classificatiegroep vindt plaats met openhaard- of elektrische boogmethoden. Een breed scala aan koolstofaanwezigheid diversifieert de mechanische eigenschappen: koolstofarm - ductiel, medium koolstof - sterk.

Koolstofkwaliteitsstaal heeft een S- en P-geh alte van respectievelijk niet meer dan 0,04%.

Markering (GOST 1050-88):

• nummers 05-60 - versleutelde aanwezigheid van koolstof (minimum - 0,05%, maximum - 0,6%);
• kp, ps, cn - de mate van deoxidatie ("sp" is nietaangegeven);
• G, Yu, F - bevatten mangaan, aluminium, vanadium.

Uitzonderingen markeren

Koolstofkwaliteit staal heeft uitzonderingen in hun markering:

• 15K, 20K, 22K - hoogwaardige staalsoorten, toepasbaar in de ketelbouw;
• 20-PV - koolstof - 0,2%, staal is toepasbaar bij de vervaardiging van buizen door warmwalsen, in de ketelbouw en installatie van verwarmingssystemen, bevat koper en chroom;
• OSV - staal voor de vervaardiging van wagenassen, bevat nikkel, chroom, koper.

Voor alle kwaliteitsstaalsoorten is de mogelijke noodzaak om thermische (bijvoorbeeld normalisatie) en chemisch-thermische behandeling (bijvoorbeeld carboneren) te gebruiken typisch.

Classificatie van staal van koolstofkwaliteit

Dit soort koolstofstaal kan grofweg in 4 groepen worden verdeeld:

1. Zeer plastisch materiaal toepasbaar voor koude bewerking (walsen), plaat- en pijpwalsen. Kwaliteiten - staal 08ps, staal 08, staal 08kp.
2. Metaal dat wordt gebruikt bij warmwalsen en stempelen en dat presteert onder thermisch agressieve omstandigheden. Kwaliteiten - van staal 10 tot staal 25.
3. Staal dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van kritieke onderdelen, waaronder veren, veren, koppelingen, bouten, assen. Kwaliteiten - van staal 60 tot staal 85.
4. Staal dat een betrouwbare werking vereist in agressieve omstandigheden (bijvoorbeeld de ketting van een rupstrekker). Soorten staal 30, staal 50, staal 30G, staal 50G.

Het is ook mogelijk om alles in 2 groepen te verdelenbekende kwaliteiten koolstofstaal uit de kwaliteitsklasse: structureel conventioneel en structureel mangaan.

Toepassing van koolstof constructiestaal

Staalkwaliteit op kwaliteit	Merk	Toepassing
normale kwaliteit	St0	versterking, mantel
	St1	tas, I-balken, kanalen
	St3Gsp	constructiestaal
	St5sp	bussen, moeren, bouten
	St6ps	bouwschroot
	ST4kp	vormige, plaatvormige, lange producten voor duurzame constructies
kwaliteit	Steel10	pijpen voor ketels, stempels
	Steel15	onderdelen met hoge ductiliteit, nokken, bouten, moeren
	Steel18kp	gelaste constructies
	Staal 20ps	assen, vorken, pennen, fittingen, pijpen
	Steel50	tandwielen, koppelingen
	Steel60	assen, ringen, veerringen

Koolstof gereedschapsstaal heeft een hoge sterkte en taaiheid. Ze zijn noodzakelijkerwijs onderworpen aan een meertraps warmtebehandeling.

Koolstofgeh alte in staal: 0,7 – 1,3%. Voor hoge kwaliteit - tot 0,03%, fosfor - tot 0,035%. En voor het instrumentalehoge kwaliteit: zwavel - tot 0,02%, fosfor - tot 0,03%.

Merkaanduiding (GOST 1435-74):

• U - instrumentaal op koolstof;
• 7 -13 - het koolstofgeh alte daarin is respectievelijk 0,7-1,3%;
• G - de aanwezigheid van mangaan;
• A is van hoge kwaliteit.

Uitzonderingen op de basisprincipes van het markeren van koolstofgereedschapsstaal zijn het materiaal voor onderdelen van uurwerken A75, ASU10E, AU10E.

Vereisten voor koolstofgereedschapsstaal

In overeenstemming met GOST moet gereedschapsstaal aan een aantal kenmerken voldoen.

Vereiste fysische, chemische en mechanische eigenschappen: kwaliteitsindicatoren van hardheid, slagvastheid, sterkte, weerstand tegen temperatuurveranderingen tijdens bedrijf (tijdens snijden, boren, schokbelastingen), corrosieweerstand.

Gespecificeerde technologische eigenschappen:

• weerstand tegen negatieve processen van snijtechnologie (spanen plakken, uitharden);
• goede draai- en slijpbewerkbaarheid;
• gevoeligheid voor warmtebehandeling;
• weerstand tegen oververhitting.

Om de kwaliteit van mechanische en technologische indicatoren te verbeteren, wordt gereedschapsstaal onderworpen aan een meertraps warmtebehandeling:

• gloeien van grondstof voordat gereedschap wordt gemaakt;
• harden (afkoelen in zoutoplossingen) en aansluitend temperen van afgewerkte producten (voornamelijk lage tempering).

Ontvangeneigenschappen worden bepaald door de chemische samenstelling en de resulterende microstructuur: martensiet met cementiet en austeniet insluitsels.

Koolstof gereedschapsstaal gebruiken

De beschreven staalsoorten worden gebruikt voor de vervaardiging van allerlei soorten gereedschappen: snijden, percussie, hulpgereedschap.

• Staal U7, U7A - hamers, beitels, bijlen, beitels, mokers, beitels, vishaken.
• Staal U8, U8A, U8G - zagen, schroevendraaiers, centerponsen, verzinkboren, frezen, tangen.
• Steel U9, U9A - gereedschap voor metaalbewerking, snijgereedschap voor hout.
• Staal U10, staal U10A, U11, U11A - raspen, tappen, spiraalboren, hulpgereedschappen voor ponsen en dimensioneren.
• U 12, U12A - ruimers, kranen, meetinstrumenten.
• U13, U13A - vijlen, scheer- en chirurgische instrumenten, stempels.

Rationale keuze van koolstofstaalkwaliteit, technologie van de warmtebehandeling, begrip van de eigenschappen en kenmerken ervan is de sleutel tot een lange levensduur van constructies of gereedschappen die worden geproduceerd, verwerkt of gebruikt.