الفولاذ منخفض الكربون: التكوين والخصائص

2025 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-24 13:11

الفولاذ منخفض الكربون موجود في كل مكان. تعتمد شعبيتها على الخصائص الفيزيائية والكيميائية والتكلفة المنخفضة. تستخدم هذه السبائك على نطاق واسع في الصناعة والبناء. دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذا النوع من الفولاذ.

تكوين

الصلب هو الحديد المخصب بالكربون أثناء عملية الصهر. يتميز صهر الكربون بوجود الكربون الذي يحدد الخصائص الأساسية للمعدن والشوائب: الفوسفور (حتى 0.07٪) والسيليكون (حتى 0.35٪) والكبريت (حتى 0.06٪) والمنغنيز (حتى 0.8٪). لذلك ، لا يحتوي الفولاذ الطري على أكثر من 0.25٪ كربون.

بالنسبة للإضافات الأخرى ، يعمل المنجنيز والسيليكون على إزالة الأكسجين (إزالة الأكسجين من المعدن السائل ، مما يقلل من هشاشته أثناء التشوه الساخن). لكن زيادة نسبة الكبريت يمكن أن تؤدي إلى تكسير السبيكة أثناء المعالجة الحرارية ، الفوسفور - أثناء المعالجة الباردة.

طرق الحصول على

يمكن أن يتحلل إنتاج سبيكة منخفضة الكربون إلى عدة مراحل: تحميل الحديد والخردة (الشحن) في الفرن ، والمعالجة الحرارية إلى حالة الانصهار ، وإزالة الشوائب من الكتلة.

علاوة على ذلك ، يمكن أن تحدث عملية صب الفولاذ أو المعالجة الإضافية: مع الخبث أو الفراغ والغازات الخاملة.

ثلاث طرق تستخدم لتنفيذ مثل هذه العمليات:

• أفران الموقد المفتوح. أكثر المعدات شيوعًا. تتم عملية الذوبان في غضون ساعات قليلة ، مما يسمح للمختبرات بتتبع جودة التكوين الناتج.
• أفران حرارية. ينتج عن طريق التطهير بالأكسجين. وتجدر الإشارة إلى أن السبائك التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة ليست ذات جودة عالية ، حيث تحتوي على المزيد من الشوائب.
• أفران الحث والكهرباء. تسير عملية الإنتاج مع استخدام الخبث. بهذه الطريقة يتم الحصول على سبائك عالية الجودة ومتخصصة.

دعونا ننظر في ميزات تصنيف السبائك.

المشاهدات

يمكن أن يكون الفولاذ منخفض الكربون من ثلاثة أنواع:

• الجودة العادية. في مثل هذه السبائك لا يزيد محتوى الكبريت عن 0.06٪ والفوسفور 0.07٪
• الجودة. يحتوي على: كبريت حتى 0.04٪ ، فسفور حتى 0.035٪.
• جودة عالية. كبريت يصل إلى 0.025٪ ، فوسفور يصل إلى 0.025٪
• جودة خاصة. محتوى منخفض من الشوائب: كبريت يصل إلى 0.015٪ ، فوسفور - حتى 0.025٪.

كما ذكرنا سابقًا ، كلما قلت الشوائب ، كانت جودة السبيكة أفضل.

الصلب منخفض الكربون ينقسم GOST 380-94 من الجودة العادية إلى ثلاث مجموعات أخرى:

• أ. يتم تعريفه بواسطة ميكانيكيالخصائص. غالبًا ما يتم العثور على شكل التسليم للمستهلك في شكل متعدد الأقسام وصفائح معدنية.
• ب. المؤشرات الرئيسية هي التركيب الكيميائي والخصائص. مثالي للعمل الميكانيكي عن طريق الضغط تحت العامل الحراري (تشكيل ، ختم).
• ب. لهذه الأنواع من السبائك الخصائص التالية مهمة: تقنية ، تكنولوجية ، فيزيائية ، كيميائية ، وبالتالي التركيب.

وفقًا لعملية إزالة الأكسدة ، ينقسم الفولاذ إلى:

• الهدوء. تسير عملية المعالجة بسلاسة. لا يتم إطلاق أي غازات أثناء هذه العملية. يحدث الانكماش في منتصف السبيكة.
• شبه هادئ. منظر متوسط للصلب بين التراكيب الهادئة والغليان.
• الغليان. يحدث التصلب مع إطلاق الغاز. كم يتقلص مخفي.

الميزات الأساسية

الفولاذ منخفض الكربون لديه ليونة عالية ، ويسهل تشويهه في الحالة الباردة والساخنة. السمة المميزة لهذه السبيكة هي قابلية اللحام الجيدة. اعتمادًا على العناصر الإضافية ، قد تتغير خصائص الفولاذ.

في أغلب الأحيان ، تُستخدم السبائك منخفضة الكربون في البناء والصناعة. هذا بسبب السعر المنخفض وخصائص القوة الجيدة. تسمى هذه السبيكة أيضًا الهيكلية. يتم تشفير خصائص الفولاذ الطري في الوسم. أدناه سنلقي نظرة على ميزاته.

ميزات الوسم

الفولاذ الطري العادي يحتوي على الحرف CT والرقم. يجب قسمة الرقم على 100 ، ثم يكونفهم النسبة المئوية للكربون. على سبيل المثال ، CT15 (كربون 0.15٪).

دعونا نفكر في وضع العلامات وفك رموز التعيينات:

• تشير الأحرف الأولى أو عدم وجودها إلى الانتماء إلى مجموعة جودة معينة. يمكن أن يكون B أو C. إذا لم يكن هناك حرف ، فإن السبيكة تنتمي إلى الفئة A.
• St تعني الفولاذ.
• التعيين العددي - النسبة المئوية المشفرة للكربون.
• kp، ps - تدل على سبيكة غليان أو شبه هادئة. يشير عدم وجود تسمية إلى أن الفولاذ هادئ (cn)
• تعيين الحرف والرقم الذي يليه يوضح الشوائب الموجودة في التكوين ونسبتها. على سبيل المثال ، G - manganese، Yu - Aluminum، F - vanadium.

بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون عالي الجودة ، لا يتم وضع حروف "St" في العلامات.

يطبق أيضًا الترميز اللوني. على سبيل المثال ، الفولاذ الطري من الدرجة 10 أبيض. قد يتم تحديد الفولاذ لأغراض خاصة بأحرف إضافية. على سبيل المثال ، "K" - يستخدم في بناء المرجل ؛ OSV - يستخدم لتصنيع محاور العربة ، إلخ.

المنتجات المصنعة

يمكن التمييز بين عدة مجموعات من منتجات الصلب:

• صفائح فولاذية. الأنواع الفرعية: ورقة سميكة (GOST 19903-74) ، ورقة رقيقة (GOST 19904-74) ، النطاق العريض (GOST 8200-70) ، الشريط (GOST 103-76) ، المموج (GOST 8568-78)
• ملامح زاوية. رف متساوي (GOST 8509-93) ، رف غير متساوي (GOST 8510-86).
• القنوات (GOST 8240-93).
• أنا الحزم. عوارض I عادية (GOST 8239-89) ، عوارض I ذات رف عريض (GOST 26020-83 ، STO ASCHM 20-93).
• أنابيب.
• أرضيات مميزة.

يتم إضافة ملفات التعريف الثانوية إلى هذه القائمة ، والتي يتم تشكيلها باللحام والتشغيل الآلي.

مجالات التطبيق

نطاق الفولاذ منخفض الكربون واسع جدًا ويعتمد على الوسم:

• St 0، 1، 3gsp. تطبيق واسع في البناء. على سبيل المثال ، سلك تقوية من الفولاذ الطري ،
• 05kp، 08، 08kp، 08y. جيد للختم والرسم على البارد (لدونة عالية). يستخدم في صناعة السيارات: أجزاء الجسم ، خزانات الوقود ، الملفات ، أجزاء الهياكل الملحومة.
• 10 ، 15. تستخدم للأجزاء التي لا تتعرض لأحمال عالية. أنابيب الغلايات ، دمغ ، وصلات ، براغي ، براغي.
• 18kp. التطبيق النموذجي هو الهياكل التي يتم إنتاجها بواسطة اللحام.
• 20 ، 25. تستخدم على نطاق واسع لإنتاج السحابات. الوصلات ، غمازات الصمامات ، الإطارات وأجزاء أخرى من الآلات الزراعية.
• 30 ، 35. محاور ، عجلات مسننة ، تروس محملة بشكل خفيف ، إلخ.
• 40 ، 45 ، 50. أجزاء الحمولة المتوسطة. على سبيل المثال ، العمود المرفقي ، أقراص الاحتكاك.
• 60-85. الأجزاء المعرضة لضغط شديد. يمكن أن تكون مسارات للسكك الحديدية ، وعجلات رافعة ، ونوابض ، وغسالات.

كما ترى ، مجموعة المنتجات واسعة النطاق - فهي ليست فقط أسلاك فولاذية خفيفة. ايضاهذه هي تفاصيل الآليات المعقدة.

فولاذ منخفض السبائك ومنخفض الكربون: الاختلافات

لتحسين أي خصائص للسبيكة ، تمت إضافة عناصر صناعة السبائك.

الفولاذ الذي يحتوي على كمية منخفضة من الكربون (تصل إلى ربع بالمائة) ومضافات صناعة السبائك (نسبة إجمالية تصل إلى 4٪) في الشبا تسمى منخفضة السبائك. تحتفظ هذه المنتجات المدلفنة بجودة لحام عالية ، ولكن في نفس الوقت ، يتم تحسين الخصائص المختلفة. على سبيل المثال ، القوة والأداء المضاد للتآكل وما إلى ذلك. كقاعدة عامة ، يتم استخدام كلا النوعين في الهياكل الملحومة ، والتي يجب أن تتحمل درجة حرارة تتراوح من -40 إلى زائد 450 درجة مئوية.

ميزات اللحام

لحام الفولاذ منخفض الكربون له أداء عالٍ. يتم تحديد نوع اللحام والأقطاب الكهربائية وسمكها بناءً على البيانات الفنية التالية:

• يجب بالتأكيد ربط الاتصال بإحكام.
• يجب ألا يكون هناك عيوب في التماس.
• يجب تنفيذ التركيب الكيميائي للدرز وفقًا للمعايير المحددة في GOST.
• يجب أن تتوافق الوصلات الملحومة مع ظروف التشغيل (مقاومة الاهتزاز ، الإجهاد الميكانيكي ، ظروف درجة الحرارة).

يمكن استخدام أنواع مختلفة من اللحام من الغاز إلى لحام القطب القابل للاستهلاك بثاني أكسيد الكربون. عند الاختيار ، ضع في الاعتبار قابلية الانصهار العالية للسبائك منخفضة الكربون ومنخفضة السبائك.

فيما يتعلق بالتطبيق المحدد ، يتم استخدام الفولاذ منخفض الكربون في البناء والهندسة.

يتم تحديد درجة الفولاذ بناءً على الخصائص الفيزيائية والكيميائية المطلوبة في الإخراج. يمكن أن يؤدي وجود عناصر صناعة السبائك إلى تحسين بعض الخصائص (مقاومة التآكل ، درجات الحرارة القصوى) ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى تفاقم خصائص أخرى. تعد قابلية اللحام الجيدة ميزة أخرى لهذه السبائك.

إذن ، اكتشفنا ما هي منتجات الصلب منخفضة الكربون ومنخفضة السبائك.