Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Авиация, Авиастроение

Общие сведения о производстве стали  Просмотрен 954

Стальюназывается железоуглеродистый сплав, в котором содержится углерода до 2 % Как и чугун, сталь содержит также постоянные примеси (кремний, марганец, серу и фосфор), но в меньших количествах, что способствует улучшению механи­ческих и технологических свойств металла. Сталь хороша сва­ривается, куется, прокатывается, обрабатывается резанием и поэтому является основным материалом в промышленности

Сталь выплавляют из чугуна и лома черных металлов, из ко­торых удаляют некоторое количество углерода и других при­месей, предусмотренное ГОСТ для определенной марки стали. Удаляют примеси путем окисления их кислородом воздуха, вду­ваемого в жидкий расплавленный металл.

Впервые сталь получили из чугуна в конце XVIII в. Однако способ, получивший название пудлингования, б ,.л малопроиз­водителен, требовал больших затрат топлива и труда. Пудлин­говая печь выплавляла за сутки не более 1 т стали. В 1856 г. английский изобретатель Г. Бессемер предложил новый способ получения стали из чугуна. По его имени этот способ назвали бессемеровским. В 1878 г. английский металлург С. Томас предложил свой способ получения стали из чугуна, который также назвали по имени изобретателя — томасовским. Выплавка стали бессемеровским и томасовским способами про­изводится в специальных сосудах, называемых конвертерами, поэтому оба предложенных способа получили общее название конвертерного способа. Производительность конвертеров на­много выше производительности пудлинговых печей.

В 1864 г. французские металлурги братья П. и Э. Мартены предложили новый способ получения стали, который позволил переплавлять в сталь лом черных металлов и отходы производ­ства (бракованные слитки и детали, отходы кузнечных и прокатных цехов, металлическую стружку и т. п.), ранее не исполь­зуемые. В настоящее время более 80 % всей стали выплавля­ется мартеновским способом.

В 1899 г. был разработан электрический способ производ­ства стали в электродуговых печах. Этот способ основан на применении электрической дуги (дуги Петрова), открытой в 1802 г. русским ученым В. В. Петровым.

Таким образом, в настоящее время существуют три способа производства стали: конвертерный, мартеновский и электриче­ский.

 

Классификация стали.Сталь классифицируют по хи­мическому составу, назначению и качеству.

По химическому составу сталь делится на углероди­стую и легированную.

Углеродистая сталь — сплав железа с углеродом (до 2 %). Кроме железа и углерода, в состав углеродистой стали входят обычные примеси: кремний (до 0,37 %), марганец (до 0,8 %), сера (0,06 %) и фосфор (до 0,07%).

Легированными называются стали, в состав которых, кроме железа, углерода и обычных примесей, входят ле­гирующие элементы (хром, никель, вольфрам и др.), по­вышающие физические, химические и механические свой­ства, стали. Сталь также будет легированной, если содер­жание в ней кремния 0,5 %, а марганца 1 %.

По назначению стали делятся на: конструкционные (общего назначения), идущие на изготовление деталей машин, приборов и элементов строительных конструкций; инструментальные, предназначенные для изготовления инструментов; стали специального назначения (нержаве­ющие, жаростойкие, жаропрочные, с высокой магнитной проницаемостью и др.).

По качеству стали подразделяются на стали обыкно­венного качества, качественные, высококачественные (в конце марки таких сталей ставится буква А) и особовы-сококачественные (в конце марки ставится буква Ш). Качество стали зависит от способа ее производства и определяется однородностью химического состава и строения, а также другими свойствами. Основным пока­зателем для классификации сталей по качеству является наличие в них вредных примесей (серы, фосфора, кисло­рода, азота и др.). Чем меньше в стали вредных приме­сей, тем качество ее выше.

Различают низкоуглеродистые (до 0,25 % углерода), средне-углеродистые (от 0,25 до 0,6 % углерода) и высокоуглеродистые стали (свыше 0,6 % углерода).

Кремний (до 0,5%) и марганец (до 0,7%) не оказывают существенного влияния на свойства стали. Сера вызывает крас­ноломкость, т. е. хрупкость стали при высоких температурах, а фосфор — хладноломкость, т. е. хрупкость стали при понижен­ных температурах. Кроме того, сера понижает пластичность и прочность стали, коррозионную стойкость и износостойкость.

Легированные стали — это сплавы железа с углеро­дом—(при содержании углерода до 2 %), в которые введены спе­циальные добавки (легирующие элементы) для придания опре­деленных свойств, например, хром, никель, титан, молибден, вольфрам, кобальт, ниобий, ванадий, алюминий, медь и другие элементы. Марганец (при содержании более 1 %) и кремний (при содержании более 0,8 %) также являются легирующими элементами.

Для легирующих элементов, вводимых в сталь, приняты следующие условные буквенные обозначения: А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К—кобальт, Л — бериллий, М—молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т —титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий.

Легирующие элементы оказывают различное влияние на свойства стали.

Хром, один из основных легирующих элементов, повышает прочность, твердость, коррозионную стойкость стали, а при по­вышенном содержании делает сталь нержавеющей, жаропроч­ной и обеспечивает стойкость магнитных свойств.

Никель придает стали высокую прочность, пластичность, кор­розионную стойкость и ударную вязкость.

Вольфрам увеличивает твердость и красностойкость стали.

Молибден повышает прочность, упругость, красностойкость, окалиностойкость и коррозионную стойкость стали.

Кобальт увеличивает жаропрочность, магнитные свойства и ударную вязкость стали.

Ванадий повышает твердость и прочность стали, измельчает зерно.

Титан увеличивает прочность и плотность стали, измельчает зерно, улучшает коррозионную стойкость.

Марганец увеличивает прочность, твердость и износостой­кость стали.

Кремний повышает прочность, упругость, кислотостойкость, окалиностойкость и жаропрочность стали.

Ниобий и медь улучшают коррозионную стойкость стали)

Различают низколегированные стали (до 5 % легирующих элементов), среднелегированные (от 5 до 10%) и высоколеги­рованные (свыше 10%).

 

  
 


 

о назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и специальные.

Конструкционн ые стали применяют для изготовле­ния строительных конструкций, деталей, машин и механизмов, корпусов судов и т. п. [

Инструментальные стали предназначены для изго­товления режущего, мерительного, штампового и другого ин­струмента.

Специальные стали имеют особые свойства обраба­тываемости, жаростойкости, коррозионной стойкости и т. п. Большинство специальных сталей используется для изготов­ления конструкций, деталей машин и механизмов, имеющих__ специальное назначение.

По качеству стали разделяют на стали обыкновенного ка­чества, качественные, высококачественные и особовысококачественные.

Под качеством стали понимают совокупность свойств, опре­деляемых металлургическим процессом ее производства.

Основным показателем качества служат нормы содержания вредных примесей (серы и фосфора).Cтали обыкновенного качества содержат до 0,06 % серы и 0,07% фосфора, качественные — не более 0,04 % серы и 0,035 % фосфора, высококачественные — не более 0,025 % серы и 0,025 % фосфора, особовысококаченные — не более 0,015% серы и 0,025% фосфора.

По степени раскисления стали разделяют на кипящие, полуспокойные и спокойные. Углеродистые стали могут выплавляться кипящими, полуспокойными и спокойными, а ле­гированные — только спокойными.

По структуре стали в отожженном состоянии разделяют на шесть классов: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные, ледебуритные, аустенитные и ферритные.

По структуре после нормализации стали разделяют на че­тыре класса: перлитный, мартенситный, аустенитн ы й и ферритный.

Для постройки судов применяют сталь всех вышеперечислен­ных групп. Например, из конструкционной стали строят корпуса металлических судов, изготовляют дельные вещи, судовые уст­ройства, судовое механическое оборудование и т. д. Из инстру­ментальных сталей делают инструменты и приспособления, не­обходимые для постройки судна, из специальных сталей — судо­вую . арматуру, гребные винты, детали судовых двигателей, механизмы и приборы.

Судно эксплуатируется в тяжелых условиях, при которых на его корпус действуют знакопеременные силы сжатия, растя­жения, излома, кручения и др. Поэтому к корпусным судострои­тельным сталям, которые должны обеспечить прочность, надежность и долговечность судовых конструкций, предъявляются осо­бые требования. Согласно требованию Регистра СССР и зару­бежных классификационных обществ сталь для постройки судов должна обладать повышенной вязкостью, пластичностью и хо­рошей свариваемостью, иметь необходимую прочность и стой­кость против возникновения трещин.

В зависимости от химического состава и механических свойств Правила Регистра СССР делят корпусную сталь на две группы.

Обычная судостроительная сталь (нормальной прочно­сти)— это углеродистая сталь, у которой предел текучести со­ставляет не менее 240 МПа. По Правилам Регистра СССР (а также других ведущих классификационных обществ) она делится на четыре категории: А, В, D, Е. Химический состав и механические свойства обычной судостроительной стали оха­рактеризованы в табл. 14.1

2. Судостроительная сталь повышенной прочности — это низ­колегированная сталь, у которой предел текучести более 300 МПа. По Правилам Регистра СССР (и некоторых других классификационных обществ) она делится на категории А32, D32. Е32, А36, Е36, Е36, D40, Е40. Цифры в обозначении кате­гории стали соответствуют ее пределу текучести в килограмм- силах па квадратный миллиметр.

Химический состав и механические свойства этой стали пред­ставлены в табл. 15.

Основным нормативным документом для корпусной судо­строительной стали является ГОСТ 5521—76 «Сталь, сваривае­мая для судостроения». Он распространяется на свариваемую углеродистую и низколегированную листовую и профильную сталь, предназначенную для изготовления корпусов и других конструкций судов.

Предыдущая статья:Легированные чугуны Следующая статья:Конструкционные углеродистые стали
page speed (0.0198 sec, direct)