เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: องค์ประกอบและคุณสมบัติ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เหล็กคาร์บอนต่ำมีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง ความนิยมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และต้นทุนต่ำ โลหะผสมนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและการก่อสร้าง มาดูเหล็กชนิดนี้กันดีกว่า

องค์ประกอบ

เหล็กเป็นเหล็กที่เสริมด้วยคาร์บอนระหว่างกระบวนการถลุง การถลุงคาร์บอนมีลักษณะเฉพาะจากการมีอยู่ของคาร์บอนซึ่งกำหนดคุณสมบัติพื้นฐานของโลหะและสิ่งสกปรก: ฟอสฟอรัส (มากถึง 0.07%), ซิลิกอน (มากถึง 0.35%), กำมะถัน (มากถึง 0.06%), แมงกานีส (มากถึง 0.8%). เหล็กกล้าอ่อนจึงมีคาร์บอนไม่เกิน 0.25%

สำหรับสารเติมแต่งอื่นๆ แมงกานีสและซิลิกอนทำหน้าที่ดีออกซิไดซ์ (เอาออกซิเจนออกจากโลหะเหลว ซึ่งช่วยลดความเปราะบางในระหว่างการเปลี่ยนรูปด้วยความร้อน) แต่การเพิ่มเปอร์เซ็นต์ของกำมะถันสามารถนำไปสู่การแตกร้าวของโลหะผสมในระหว่างการอบชุบด้วยความร้อน ฟอสฟอรัส - ในระหว่างการบำบัดด้วยความเย็น

วิธีการรับ

การผลิตโลหะผสมคาร์บอนต่ำสามารถย่อยสลายได้หลายขั้นตอน: การบรรจุเหล็กและเศษเหล็ก (ประจุ) ลงในเตาเผา การอบชุบด้วยความร้อนสู่สถานะหลอมเหลว การกำจัดสิ่งเจือปนออกจากมวล

นอกจากนี้ การหล่อเหล็กหรือการแปรรูปเพิ่มเติมอาจเกิดขึ้นได้: ด้วยตะกรันหรือสุญญากาศและก๊าซเฉื่อย

ใช้สามวิธีในการดำเนินการกระบวนการดังกล่าว:

• เตาเผาแบบเปิด. อุปกรณ์ที่พบมากที่สุด กระบวนการหลอมละลายเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมง ซึ่งช่วยให้ห้องปฏิบัติการสามารถติดตามคุณภาพขององค์ประกอบที่ได้
• เตาอบคอนเวคเตอร์. ผลิตโดยการล้างด้วยออกซิเจน ควรสังเกตว่าโลหะผสมที่ได้จากวิธีนี้ไม่ได้มีคุณภาพสูง เนื่องจากมีสิ่งสกปรกมากกว่า
• เตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาไฟฟ้า. กระบวนการผลิตใช้ตะกรัน ด้วยวิธีนี้จะได้โลหะผสมคุณภาพสูงและพิเศษ

มาดูคุณสมบัติการจัดหมวดหมู่โลหะผสมกัน

ดู

เหล็กคาร์บอนต่ำมีสามประเภท:

• คุณภาพปกติ. ในโลหะผสมดังกล่าว ปริมาณกำมะถันไม่เกิน 0.06% ฟอสฟอรัส 0.07%
• คุณภาพ. ประกอบด้วย: กำมะถันสูงถึง 0.04% ฟอสฟอรัสมากถึง 0.035%
• คุณภาพสูง. กำมะถันสูงถึง 0.025% ฟอสฟอรัสสูงถึง 0.025%
• คุณภาพพิเศษ. ปริมาณสิ่งเจือปนต่ำ: กำมะถันสูงถึง 0.015% ฟอสฟอรัส - มากถึง 0.025%

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ยิ่งสิ่งสกปรกน้อยลง คุณภาพของโลหะผสมก็จะยิ่งดีขึ้น

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ GOST 380-94 ของคุณภาพธรรมดาแบ่งออกเป็นสามกลุ่มเพิ่มเติม:

• ก. กำหนดโดยกลไกของมันคุณสมบัติ. รูปแบบการจัดส่งถึงผู้บริโภคมักพบในรูปแบบหลายส่วนและแผ่นโลหะ
• B. ตัวชี้วัดหลักคือองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติ เหมาะสมที่สุดสำหรับการดำเนินการทางกลโดยแรงดันภายใต้ปัจจัยความร้อน (การปลอม การปั๊ม)
• B. สำหรับโลหะผสมประเภทนี้ คุณสมบัติดังต่อไปนี้มีความสำคัญ: ทางเทคนิค เทคโนโลยี กายภาพ เคมี และตามองค์ประกอบ

ตามกระบวนการดีออกซิเดชั่น เหล็กแบ่งออกเป็น:

• สงบ. กระบวนการบ่มเป็นไปอย่างราบรื่น ไม่มีการปล่อยก๊าซในระหว่างกระบวนการนี้ การหดตัวเกิดขึ้นตรงกลางของแท่งโลหะ
• กึ่งสงบ. มุมมองตรงกลางของเหล็กระหว่างองค์ประกอบที่สงบและเดือด
• เดือด. การแข็งตัวเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยก๊าซ แขนหดแบบซ่อน

คุณสมบัติพื้นฐาน

เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีความเหนียวสูง เปลี่ยนรูปได้ง่ายในสภาวะเย็นและร้อน คุณสมบัติที่โดดเด่นของโลหะผสมนี้คือความสามารถในการเชื่อมที่ดี คุณสมบัติของเหล็กอาจเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเพิ่มเติม

ส่วนใหญ่มักใช้โลหะผสมคาร์บอนต่ำในการก่อสร้างและอุตสาหกรรม เนื่องจากราคาต่ำและมีคุณสมบัติด้านความแข็งแรงที่ดี โลหะผสมดังกล่าวเรียกอีกอย่างว่าโครงสร้าง คุณสมบัติของเหล็กอ่อนถูกเข้ารหัสในการทำเครื่องหมาย ด้านล่างเราจะดูคุณสมบัติของมัน

คุณลักษณะการทำเครื่องหมาย

เหล็กอ่อนธรรมดามีตัวอักษร CT และตัวเลข จำนวนควรหารด้วย 100 แล้วมันจะเป็นเข้าใจเปอร์เซ็นต์ของคาร์บอน ตัวอย่างเช่น CT15 (คาร์บอน 0.15%).

ลองพิจารณาการทำเครื่องหมายและถอดรหัสการกำหนด:

• ตัวอักษรตัวแรกหรือไม่มีแสดงว่าอยู่ในกลุ่มคุณภาพเฉพาะ อาจเป็น B หรือ C ก็ได้ หากไม่มีตัวอักษร แสดงว่าโลหะผสมอยู่ในหมวด A
• St ย่อมาจาก steel.
• การกำหนดตัวเลข - เปอร์เซ็นต์คาร์บอนที่เข้ารหัส
• kp, ps - หมายถึงโลหะผสมที่เดือดหรือกึ่งสงบ ไม่มีการระบุชื่อแสดงว่าเหล็กสงบ (cn)
• การกำหนดตัวอักษรและตัวเลขหลังจากนั้นเผยให้เห็นว่าสิ่งเจือปนใดรวมอยู่ในองค์ประกอบและเปอร์เซ็นต์ของสิ่งเจือปน ตัวอย่างเช่น G - แมงกานีส Yu - อะลูมิเนียม F - วานาเดียม

สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำคุณภาพสูง จะไม่ใส่ตัวอักษร “St” ในการทำเครื่องหมาย

ยังใช้รหัสสี เช่น เหล็กอ่อนเกรด 10 เป็นสีขาว เหล็กสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษอาจกำหนดด้วยตัวอักษรเพิ่มเติม ตัวอย่างเช่น "K" - ใช้ในอาคารหม้อไอน้ำ OSV - ใช้สำหรับการผลิตเพลาเกวียน ฯลฯ

ผลิตภัณท์

ผลิตภัณฑ์เหล็กหลายกลุ่มแยกออกได้:

• เหล็กแผ่น. ชนิดย่อย: แผ่นหนา (GOST 19903-74), แผ่นบาง (GOST 19904-74), บรอดแบนด์ (GOST 8200-70), แถบ (GOST 103-76), กระดาษลูกฟูก (GOST 8568-78)
• โปรไฟล์มุม. ชั้นวางเท่ากัน (GOST 8509-93), ชั้นวางไม่เท่ากัน (GOST 8510-86)
• ช่อง (GOST 8240-93).
• ไอบีม. I-beams สามัญ (GOST 8239-89), คานกว้าง I-beams (GOST 26020-83, STO ASCHM 20-93)
• ท่อ
• ปูพื้นโปรไฟล์

โปรไฟล์รองถูกเพิ่มในรายการนี้ ซึ่งเกิดขึ้นจากการเชื่อมและการตัดเฉือน

พื้นที่สมัคร

ขอบเขตของเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำค่อนข้างกว้างและขึ้นอยู่กับการทำเครื่องหมาย:

• St 0, 1, 3Gsp. ประยุกต์กว้างในการก่อสร้าง ตัวอย่างเช่น ลวดเสริมเหล็กอ่อน
• 05kp, 08, 08kp, 08y. เหมาะสำหรับการปั๊มและการวาดเย็น (ความเป็นพลาสติกสูง) ใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์: ส่วนของร่างกาย ถังน้ำมันเชื้อเพลิง ขดลวด ชิ้นส่วนของโครงสร้างที่เชื่อม
• 10, 15. ใช้สำหรับชิ้นส่วนที่ไม่รับน้ำหนักมาก ท่อหม้อน้ำ ปั๊ม ข้อต่อ โบลท์ สกรู
• 18kp. การใช้งานทั่วไปคือโครงสร้างที่เกิดจากการเชื่อม
• 20, 25. ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการผลิตรัด ข้อต่อ ก้านวาล์ว เฟรม และชิ้นส่วนอื่นๆ ของเครื่องจักรกลการเกษตร
• 30, 35. เพลา เฟือง เกียร์ น้ำหนักเบา อื่นๆ
• 40, 45, 50. ชิ้นส่วนโหลดปานกลาง. ตัวอย่างเช่น เพลาข้อเหวี่ยง จานเสียดทาน
• 60-85. ชิ้นส่วนที่ต้องรับแรงกดสูง อาจเป็นรางรถไฟ ล้อรถเครน สปริง เครื่องซักผ้า

อย่างที่คุณเห็น กลุ่มผลิตภัณฑ์มีมากมาย ไม่ใช่แค่ลวดเหล็กอ่อนเท่านั้น อีกด้วยนี่คือรายละเอียดของกลไกที่ซับซ้อน

โลหะผสมต่ำและเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ: ความแตกต่าง

เพื่อเพิ่มคุณลักษณะของโลหะผสม จะมีการเพิ่มองค์ประกอบการผสม

เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ (มากถึงหนึ่งในสี่ของเปอร์เซ็นต์) และสารเจือปนโลหะผสม (ร้อยละรวมมากถึง 4%) ในชีบาเรียกว่าโลหะผสมต่ำ ผลิตภัณฑ์รีดดังกล่าวยังคงคุณภาพการเชื่อมสูง แต่ในขณะเดียวกันก็มีการปรับปรุงคุณสมบัติที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความแข็งแรง ประสิทธิภาพการป้องกันการกัดกร่อนเป็นต้น ตามกฎแล้ว ทั้งสองประเภทจะใช้ในโครงสร้างแบบเชื่อม ซึ่งต้องทนต่อช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ลบ 40 ถึงบวก 450 องศาเซลเซียส

คุณสมบัติการเชื่อม

การเชื่อมเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำมีประสิทธิภาพสูง เลือกประเภทของการเชื่อม อิเล็กโทรด และความหนาของอิเล็กโทรดตามข้อมูลทางเทคนิคต่อไปนี้:

• จุดต่อต้องแน่นแน่นอน
• ต้องไม่มีรอยตำหนิ
• องค์ประกอบทางเคมีของตะเข็บจะต้องดำเนินการตามมาตรฐานที่ระบุใน GOST
• รอยเชื่อมต้องเป็นไปตามสภาวะการทำงาน (ทนต่อแรงสั่นสะเทือน ความเค้นทางกล สภาวะอุณหภูมิ)

การเชื่อมประเภทต่างๆ สามารถใช้ได้ตั้งแต่แก๊สไปจนถึงการเชื่อมอิเล็กโทรดที่ใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เมื่อทำการเลือก ให้คำนึงถึงความสามารถในการหลอมสูงของโลหะผสมคาร์บอนต่ำและโลหะผสมต่ำ

เกี่ยวกับการใช้งานเฉพาะ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำถูกใช้ในการก่อสร้างและวิศวกรรม

เกรดเหล็กถูกเลือกโดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ต้องการที่ผลผลิต การปรากฏตัวขององค์ประกอบโลหะผสมสามารถปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่าง (ทนต่อการกัดกร่อน อุณหภูมิสุดขั้ว) แต่ยังทำให้คุณสมบัติอื่นๆ แย่ลง ความสามารถในการเชื่อมที่ดีคือข้อดีอีกอย่างของโลหะผสมเหล่านี้

เราค้นพบว่าผลิตภัณฑ์เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและโลหะผสมต่ำคืออะไร