Teräs: koostumus, ominaisuudet, tyypit ja sovellukset. Koostumus ruostumatonta terästä

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Monet ihmiset tietävät, että teräs on tuote, joka saadaan sulattamalla muita alkuaineita. Mutta mitä? Mitä teräksessä on? Nykyään tämä aine on muotoaan muuttava raudan seos hiilen kanssa (sen määrä on 2,14 %) sekä pieni osa muita alkuaineita.

Yleistä tietoa

On syytä huomata, että teräs on seos, jonka koostumuksessa on tasan 2,14 % hiiltä. Yli 2,14 % hiiltä sisältävää seosta kutsutaan jo valuraudaksi.

On tunnettua, että hiiliteräksen ja tavallisen teräksen koostumus ei ole sama. Jos tavallinen substraatti sisältää hiiltä ja muita seostavia (parannus)komponentteja, hiilipitoisessa tuotteessa ei ole seosaineita. Jos puhumme seosteräksestä, sen koostumus on paljon rikkaampi. Tämän materiaalin suorituskyvyn parantamiseksi sen koostumukseen lisätään elementtejä, kuten Cr, Ni, Mo, Wo, V, Al, B, Ti jne. On tärkeää huomata, että tämän aineen parhaat ominaisuudet ovat tarjotaan juuri lisäämällä seostettuja komplekseja, ei yhtä tai kahta ainetta.

Luokittelu

Käytäharkitsemamme materiaalin luokittelu voi perustua useisiin indikaattoreihin:

• Ensimmäinen indikaattori on teräksen kemiallinen koostumus.
• Toinen on mikrorakenne, joka on myös erittäin tärkeä.
• Tietenkin teräkset eroavat laadultaan ja valmistusmenetelmiltään.
• Myös jokaisella terästyypillä on oma käyttötarkoituksensa.

Tarkemmin, koostumusta voidaan tarkastella kemiallisen koostumuksen esimerkin avulla. Tämän perusteella erotetaan kaksi muuta tyyppiä - nämä ovat seostetut ja hiiliteräkset.

Hiiliterästen joukossa on kolme lajiketta, joista suurin ero on hiilen määrällinen pitoisuus. Jos aine sisältää alle 0,3 % hiiltä, se luokitellaan vähähiiliseksi. Tämän aineen pitoisuus alueella 0,3 % - 0,7 % muuttaa lopputuotteen keskihiilisten terästen luokkaan. Jos seos sisältää yli 0,7 % hiiltä, teräs luokitellaan korkeahiiliseksi.

Seosterästen kanssa asiat ovat suunnilleen samat. Jos materiaalin koostumus sisältää alle 2,5 % seosaineita, sitä pidetään niukkaseosteisena, 2,5 % - 10 % - keskiseostettuna ja 10 % ja enemmän - runsasseosteisena.

Mikrorakenne

Teräksen mikrorakenne vaihtelee sen kunnon mukaan. Jos seos on hehkutettu, sen rakenne jaetaan karbidiin, ferriittiseen, austeniittiseen ja niin edelleen. Normalisoidulla aineen mikrorakenteella tuote voi olla perliittistä, martensiittista tai austeniittista.

Teräksen koostumus ja ominaisuudet määräävät, kuuluuko tuote johonkin näistä kolmesta luokasta. Vähiten seostetut ja hiiliteräkset ovat perliittiluokkaa, keskipitkät ovat martensiittisia, ja seosalkuaineiden tai hiilen korkea pitoisuus muuttaa ne austeniittisten terästen luokkaan.

Tuotanto ja laatu

On tärkeää huomata, että metalliseos, kuten teräs, voi sisältää negatiivisia elementtejä, joiden korkea pitoisuus huonontaa tuotteen suorituskykyä. Näitä aineita ovat rikki ja fosfori. Näiden kahden elementin sisällöstä riippuen teräksen koostumus ja tyypit jaetaan seuraaviin neljään luokkaan:

• Yksityinen teräs. Tämä on tavallista laatua oleva seos, joka sisältää enintään 0,06 % rikkiä ja enintään 0,07 % fosforia.
• Laatu. Edellä mainittujen aineiden pitoisuus näissä teräksissä on vähennetty 0,04 %:iin rikkiä ja 0,035 %:iin fosforia.
• Korkea laatu. Sisältää vain 0,025 % sekä rikkiä että fosforia.
• Laaduisin seos määritetään, jos rikkiprosentti on enintään 0,015 ja fosfori enintään 0,025%.

Jos puhumme tavallisen metalliseoksen valmistusprosessista, niin se saadaan useimmiten avouunissa tai Bessmerov, Thomas -muuntimissa. Tämä tuote kaadetaan suuriin harkoihin. On tärkeää ymmärtää, että teräksen koostumus, rakenne sekä laatu- ja ominaisuudet määräytyvät tarkasti sen valmistusmenetelmän mukaan.

Käytetään myös korkealaatuisen teräksen saamiseksiavotakkauuneissa sulatusprosessi on kuitenkin tiukempi laadukkaan tuotteen saamiseksi.

Laadukkaiden terästen sulatus suoritetaan vain sähköuuneissa. Tämä johtuu siitä, että tämäntyyppisten teollisuuslaitteiden käyttö takaa lähes vähimmäismäärän ei-metallisia lisäaineita, eli se vähentää rikin ja fosforin prosenttiosuutta.

Erityisen korkealaatuisen metalliseoksen saamiseksi he turvautuvat sähkökuonan uudelleensulatusmenetelmään. Tämän tuotteen valmistus on mahdollista vain sähköuuneissa. Valmistusprosessin päätyttyä nämä teräkset saadaan aina vain seostettuina.

Seostyypit käyttökohteen mukaan

Teräksen koostumuksen muutos vaikuttaa luonnollisesti suuresti tämän materiaalin suorituskykyyn, mikä tarkoittaa, että myös sen käyttöalue muuttuu. On olemassa rakenneteräksiä, joita voidaan käyttää rakentamisessa, kylmämuovauksessa, kotelokarkaisussa, karkaisussa, lujassa ja niin edelleen.

Jos puhumme rakennusteräksistä, ne sisältävät useimmiten keskihiilisiä ja niukkaseosteisia seoksia. Koska niitä käytetään pääasiassa rakennusten rakentamiseen, tärkein ominaisuus niille on hyvä hitsattavuus. Kotelokarkaistua terästä käytetään useimmiten eri osiin, joiden päätarkoitus on työskennellä pinnan kulumisen ja dynaamisen kuormituksen olosuhteissa.

Muut teräkset

Muihin terästyyppeihin voidaan katsoa parantuneen. Tämän tyyppistä metalliseosta käytetään vain lämpökäsittelyn jälkeen. Seos altistetaan korkeille lämpötiloille karkaisua varten, minkä jälkeen se altistetaan karkaisulle missä tahansa ympäristössä.

Suurilujien terästen tyyppiin kuuluvat sellaiset, joissa kemiallisen koostumuksen valinnan sekä lämpökäsittelyn jälkeen lujuus saavuttaa lähes maksiminsa eli noin kaksi kertaa tavallista enemmän tämän tuotteen tyyppi.

Jousiteräkset voidaan myös erottaa. Tämä on seos, joka on tuotantonsa ansiosta saanut parhaat ominaisuudet kimmorajojen, kuormituksen kestävyyden ja väsymisen suhteen.

Rostumattoman teräksen koostumus

Rostumaton teräs on seostyyppiä. Sen pääominaisuus on korkea korroosionkestävyys, joka saavutetaan lisäämällä seoksen koostumukseen elementtiä, kuten kromia. Joissakin tilanteissa kromin sijasta voidaan käyttää nikkeliä, vanadiinia tai mangaania. On syytä huomata, että sulattamalla materiaali ja lisäämällä siihen tarvittavat elementit, se voi saavuttaa yhden kolmesta ruostumattoman teräslaadun ominaisuudet.

Tällaisten seostyyppien koostumus on tietysti erilainen. Yksinkertaisimpia ovat tavanomaiset seokset, joiden korroosionkestävyys on 08 X 13 ja 12 X 13. Tämän korroosionkestävän seoksen kahdella seuraavalla tyypillä tulee olla korkea kestävyys ei vain normaaleissa, vaan myös korkeissa lämpötiloissa.