- Características clave
- Clasificación por grado de desoxidación.
- Producción y división por calidad.
- Aplicación y etiquetado.
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Debido a sus características de resistencia y precio asequible, el acero al carbono es una aleación muy común. Sus elementos principales son el hierro y el carbono con un mínimo de precios. El acero al carbono se utiliza para producir diversos productos de ingeniería, piezas de tuberías y calderas, herramientas. En la construcción, las aleaciones también son ampliamente utilizadas.
Características clave
Dependiendo de su propósito principal, los aceros al carbono se dividen en herramientas y construcción, prácticamente no hay elementos de aleación en su composición. Se diferencian de las aleaciones de acero ordinarias en que tienen muchas menos impurezas básicas en su composición: manganeso, magnesio y silicio. El contenido del elemento principal, el carbono, varía dentro de límites bastante amplios . La composición del acero con alto contenido de carbono contiene 0, 6-2% de carbono, carbono medio: 0, 3-0, 6%, bajo contenido de carbono, hasta 0, 25%.
El elemento principal define las propiedades y la estructura. En la estructura interna de las aleaciones con menos del 0, 8% de C (acero hipoutectoide), es principalmente perlita y ferrita, y al aumentar la concentración del elemento principal, se forma una cementita secundaria.
El acero presentado con predominio de la estructura ferrítica es altamente dúctil y tiene poca resistencia. Si la cementita prevalece en la estructura, el metal se caracteriza por su alta resistencia, sin embargo, y su gran fragilidad. Al aumentar el contenido de C a 0.8-1%, la resistencia y la dureza aumentan, pero la viscosidad y la ductilidad se deterioran considerablemente.
El contenido cuantitativo de carbono afecta las características tecnológicas, en particular, la soldabilidad, la facilidad de mecanizado y la presión.
- Las piezas y estructuras que no están diseñadas para cargas pesadas están hechas de aceros bajos en carbono.
- Las características de los aceros al carbono medio los convierten en el principal material estructural utilizado en la fabricación de estructuras y piezas para el transporte y la ingeniería general.
- Las aleaciones con alto contenido de carbono son óptimas para la fabricación de piezas, que deberían tener una mayor resistencia al desgaste, en la producción de herramientas de medición y troquelado.
El metal, así como otras aleaciones de acero, contiene impurezas en la composición:
- silicio
- fósforo
- manganeso
- nitrógeno;
- azufre
- hidrógeno;
- oxigeno
El silicio y el manganeso son impurezas útiles que se introducen en la composición en la etapa de fundición para la desoxidación. El fósforo y el azufre son impurezas dañinas que dañan las características de calidad de la aleación.
Se cree que las especies dopantes y carbonáceas son incompatibles, sin embargo, para mejorar sus características tecnológicas y fisicomecánicas, la microaleación se puede realizar agregando varios aditivos:
- boro
- titanio;
- circonio;
- Elementos de tierras raras.
Con su ayuda, no será posible convertir el metal en un acero inoxidable, pero funcionará para mejorar significativamente las propiedades.
Clasificación por grado de desoxidación.
La división en tipos se ve afectada, en particular, por el grado de desoxidación. Dependiendo de este parámetro, nuestras aleaciones se dividen en semi-calma, calma y ebullición.
Muy aceros tienen una estructura interna más uniforme, cuya desoxidación se logra mediante la adición de aluminio, ferrosilicio y ferromanganeso al metal fundido. Debido al hecho de que las aleaciones de nuestra categoría están completamente desoxidadas en el horno, no contienen óxido de hierro. El aluminio residual, que impide el crecimiento del grano, proporciona una estructura de grano fino. Esto y la ausencia casi absoluta de gases disueltos permite obtener metales de alta calidad para la fabricación de las piezas y estructuras más importantes. Junto con las ventajas de las aleaciones silenciosas, hay una gran desventaja: una fundición bastante costosa.
Hay aleaciones de carbono más baratas, aunque de menor calidad, cuya fundición utiliza un mínimo de aditivos especiales. En la estructura de dicho metal, debido a que el proceso de desoxidación en el horno no se completó, hay gases disueltos que afectan negativamente las características. El nitrógeno, por ejemplo, afecta gravemente la soldabilidad y provoca la formación de grietas en el área de soldadura. La segregación desarrollada en la estructura de las aleaciones conduce al hecho de que el metal laminado hecho de ellas se distingue por la heterogeneidad en la estructura y las características mecánicas.
Los aceros semi-quiescentes tienen una posición intermedia en términos de propiedades y grado de desoxidación. Antes de verter en los moldes, se introduce algo de desoxidación en la composición, debido a que la solidificación del metal se lleva a cabo prácticamente sin hervir, pero la evolución de los gases continúa. El resultado es una fundición con menos burbujas de gas en la estructura que en los aceros en ebullición. Estos poros internos durante la posterior laminación del metal se hacen casi completamente.
La mayoría de los aceros al carbono semi-silenciosos se utilizan como materiales estructurales.
Producción y división por calidad.
El acero al carbono se produce mediante el uso de diferentes tecnologías. Hay
- aceros al carbono de alta calidad;
- Aleaciones de acero de alta calidad;
- Aleaciones de acero al carbono de calidad ordinaria.
Las aleaciones de calidad ordinaria se producen en hornos de hogar abierto, y se forman grandes lingotes a partir de ellos. Los equipos de fundición utilizados para obtener tales aceros son, en particular, convertidores de oxígeno. En comparación con las aleaciones de acero de alta calidad, el metal puede contener muchas impurezas dañinas, lo que afecta las características y el costo de producción.
Lingotes formados y congelados laminados en caliente o en frío. Laminado en caliente para obtener productos varietales y moldeados, chapas y planchas, tiras anchas de metal. Laminado en frío obtener chapa metálica.
Para la producción de acero de alta calidad y de alta calidad, se utilizan hornos de hogar abierto y convertidores, así como hornos de fundición que funcionan con electricidad.
La composición, es decir, la presencia en la estructura de impurezas dañinas y no metálicas, GOST impone requisitos estrictos. En los aceros de alta calidad, no debe haber más de 0.04% de azufre y no más de 0.035% de fósforo . Las aleaciones de acero de alta calidad y alta calidad debido a los estrictos requisitos del método de fundición y las características tienen una mayor pureza de la estructura.
Aplicación y etiquetado.
Las aleaciones instrumentales, en las cuales 0, 65-1, 32% C, se utilizan para la fabricación de varias herramientas. Para mejorar las propiedades mecánicas de las herramientas se realiza el endurecimiento del material.
Las aleaciones estructurales fabrican piezas para diferentes equipos, elementos estructurales de construcción e ingeniería, sujetadores y más. El alambre de carbono está hecho de acero estructural , que se utiliza en la vida cotidiana, en la fabricación de sujetadores, en la construcción, para la fabricación de resortes. Después de la cementación, las aleaciones estructurales se han utilizado con éxito en la fabricación de piezas que sufren un severo desgaste de la superficie durante la operación y están sujetas a altas cargas dinámicas.
El marcado habla sobre la composición química de la aleación y su categoría. En la designación de acero al carbono de calidad ordinaria hay letras "St". GOST estipula siete números de marca condicionales (0−6), también indicados en la designación. El grado de desoxidación se indica con las letras "kp", "ps", "cn", que se colocan al final de la marca. Los grados de alta calidad y los aceros de alta calidad se indican con números que indican el contenido en aleación C en centésimas de porcentaje.
El hecho de que la herramienta de aleación, puede entenderse por la letra "U" al comienzo de la marca. El número que sigue a esta letra indica el contenido de C en décimas de porcentaje. La letra “A”, si está presente en la designación de acero para herramientas, indica las características de calidad mejoradas de la aleación.
Los aceros con un alto contenido de carbono pueden ser menos propensos a la formación de estructuras de baja ductilidad. Cuando se expone a esfuerzos estructurales y de soldadura, un metal de baja ductilidad puede colapsarse. Esto se ve facilitado por la presencia de difusión de hidrógeno en él y su costura de soldadura. Para evitar la aparición de grietas frías, se utilizan métodos para eliminar los factores que contribuyen a la aparición de dichos defectos.