Стали углеродистые обыкновенного качества

Классификация сталей

Томасовский способ

Томасовским способом перерабатывают чугун с большим содержанием фосфора (до 2 % и более). Основное отличие этого способа от бессемеровского заключается в том, что футеровку конвертера делают из оксидов магния и кальция. Кроме того, к чугуну добавляют ещё до 15 % CaO. Вследствие этого шлакообразующие вещества содержат значительный избыток оксидов с основными свойствами.

В этих условиях фосфатный ангидрид P₂O₅, который возникает при сгорании фосфора, взаимодействует с избытком CaO с образованием фосфата кальция и переходит в шлак:

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

P₂O₅ + 3CaO = Ca₃(PO₄)₂

Реакция горения фосфора является одним из главных источников тепла при этом способе. При сгорании 1 % фосфора температура конвертора поднимается на 150 °C. Сера выделяется в шлак в виде нерастворимого в расплавленной стали сульфида кальция CaS, который образуется в результате взаимодействия растворимого FeS с CaO по реакции:

FeS + CaO = FeO + CaS

Все последние процессы происходят так же, как и при бессемеровском способе. Недостатки Томасовского способа такие же, как и бессемеровского. Томасовская сталь также малоуглеродная и используется как техническое железо для производства проволоки, кровельного железа и т. п.

В СССР Томасовский способ применяли для переработки фосфористого чугуна с керченского бурого железняка. Получаемый при этом шлак содержит до 20 % P₂O₅. Его размалывают и применяют как фосфорное удобрение на кислых почвах.

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

Классификация по химическому составу

По химическому составу ста­ли подразделяют на углеродистые и легированные. Сталь, свойства ко­торой в основном зависят от содержания углерода, называют углеродистой. Углеродистые стали по содержанию в них углерода подразделяют на низкоуглеродистые (до 0,25% С), среднеуглеродистые (0,25-0,6% С) и высокоуглеродистые (более 0,6% С).

Легированной называют сталь, в состав которой входят специально введенные элементы для придания ей требуемых свойств. По количеству введенных легирующих элементов легированную сталь делят на три группы: низколегированную (с суммарным содержанием легирующих эле­ментов до 2,5%), среднелегированную (от 2,5до 10%) и высоколегирован­ную (свыше 10%). В зависимости от введенных элементов различают ста­ли, например, хромистые, марганцовистые, хромоникелевые и т. п.

Классификация по назначению

Стали по назначению делят на конст­рукционные, инструментальные и стали специального назначения с осо­быми свойствами.

Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, предназначенную для изготовления деталей машин, приборов и элемен­тов строительных конструкций. Из конструкционных сталей можно выделить цементуемые, улучшаемые, автоматные, высокопрочные и рессорно-пружинные стали.

Инструментальные стали подразделяют на стали для изготовления режущего, измерительного инсгрумента и штампов холодного и горяче­го деформирования.

Стали специального назначения—это нержавеющие (коррозионно-стойкие), жаростойкие, жаропрочные, износостойкие и др.

Классификация по качеству

Стали по качеству классифицируют на ста­ли обыкновенного качества, качественные, высококачественные и осо­бо высококачественные. Под качеством понимается совокупность

свойств стали, определяемых металлургическим процессом ее произ­водства. Однородность химического состава, строение и свойства стали зависят от содержания вредных примесей и газов (кислорода, водорода, азота). Основными показателями для разделения сталей по качеству явля­ются нормы содержания вредных примесей (серы, фосфора).

Стали обык­новенного качества содержат до 0,06% S и 0,07% Р, качественные — до 0,035% S и 0,035% Р, высококачественные - не более 0,025% S и 0,025% Р, а особо высококачественные - не более 0,015% S и 0,025% Р.

Классификация по степени раскисления

Стали по степени раскисления классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие. Раскислением называют процесс удаления кислорода из жидкой стали. Не раскисленная сталь обладает недостаточной пластичностью и подвержена хрупкому разрушению при горячей обработке давлением.

Спокойные стали раскисляют марганцем, алюминием и кремнием в печи и ковше. Они затвердевают в изложнице спокойно, без газовыделе­ния, с образованием в верхней части слитков усадочной раковины. Ден­дритная ликвация в крупных слитках такой стали при их прокатке или ковке приводит к появлению полосчатой структуры. Это вызывает ани­зотропию механических свойств. Пластические свойства стали в попе­речном (по отношению к направлению прокатки или ковки) значитель­но ниже, чем в продольном.

Зональная ликвация приводит к тому, что в верхней части слитка со­держание серы, фосфора и углерода увеличивается, а в нижней — умень­шается. Это приводит к ухудшению свойств изделия из такого слитка, вплоть до отбраковки.

Кипящие стали раскисляют только марганцем. Они раскислены недо­статочно. Перед разливкой в них содержится повышенное количество кис­лорода, который при затвердевании слитка частично реагируете углеро­дом и выделяется в виде пузырей окиси углерода, создавая впечатление "кипения" стали. Движение металла при кипении способствует развитию в слитках такой стали зональной ликвации. По сравнению со спокойной сталью такие слитки не имеют усадочной раковины. Кипящая сталь прак­тически не содержит неметаллических включений продуктов раскисления. Кипящие стали относительно дешевы. Их выплавляют низкоуглеродис­тыми и с очень малым содержанием кремния (Si<0,07%), но с повышен­ным количеством газообразных примесей. При прокатке слитков такой стали газовые пузыри, заполненные окисью углерода, завариваются. Листы из такой стали, предназначенные для изготовления деталей кузовов авто­машин вытяжкой, имеют хорошую штампуемость при выполнении формоизменяющих операций холодной листовой штамповки.

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.

. Эти наиболее широко распространенные стали поставляют в виде проката в нормализованном состоянии и применяют в машиностроении, строительстве и в других отраслях.

Углеродистые стали обыкновенного качества обозначают буквами Ст и цифрами от 0 до 6. Цифры—это условный номер марки. Чем больше число, тем больше содержание углерода, выше прочность и ниже пластичность.

В зависимости от назначения и гарантируемых свойств углеродистые стали обыкновенного качества поставляют трех групп: А, Б, В. Индексы, стоящие справа от номера марки, означают: кп—кипящая, пс— полуспокойная, сп — спокойная сталь. Между индексом и номером марки может стоять буква Г, что означает повышенное содержание марганца. В обозначениях марок слева от букв Ст указаны группы (Б и В) стали.

По требованиям к нормируемым показателям (химического состава и механических свойств) стали обыкновенного качества подразделяют на категории. Категорию стали обозначают соответствующей цифрой пра­вее индекса степени раскисления, например Ст5ГпсЗ означает: сталь группы А, марки Ст5, с повышенным содержанием марганца, полуспо­койная, третьей категории. В случае заказа стали без указания степени раскисления, но определенной категории последняя пишется за номе­ром марки через тире, например Ст4-3. Сталь первой категории пишется без указания номера последней, например Ст4пс.

Химический состав сталей группы А не регламентируют, а гарантиру­ют их механические свойства. Стали этой группы применяют обычно для деталей, не подвергаемых в процессе изготовления горячей обработке (сварке, ковке и др.).

Cmаль группы Б поставляют по химическому составу и применяют для деталей, которые проходят в процессе изготовления термообработку и горячую обработку давлением (штамповку, ковку). Механические свойства стали группы Б не гарантируют.

Сталь группы В поставляют по механическим свойствам, соответству­ющим нормам Для стали группы А, и по химическому составу, соответ­ствующему нормам для стали группы Б. Сталь группы В используют в основном для сварных конструкций.

Дата добавления: 2015-05-07