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El acero es un metal que se usa ampliamente en ingeniería mecánica, construcción de aeronaves, construcción y otras industrias. La popularidad del material se debe a una combinación de sus excelentes propiedades tecnológicas y físico-mecánicas. Los aceros incluyen compuestos de hierro-carbono, cuya composición química asume un contenido de carbono inferior al 2, 14%, y además de este componente hay impurezas nocivas y útiles.
La combinación de la resistencia cíclica característica en un estado estático y rigidez se logra cambiando el contenido de carbono y componentes de aleación. Se obtienen diversas calidades de acero como resultado del uso de ciertas tecnologías químicas y térmicas en la producción.
Clasificación del acero al carbono
Las aleaciones de carbono se dividen por las siguientes características:
- la cantidad de carbono contenido;
- propósito
- estructura en equilibrio;
- Grado de desoxidación.
Dependiendo de la cantidad de carbono, el material se divide en categorías:
- alto contenido de carbono - más del 0.7%;
- carbono medio - 0.3−0.7%;
- Carbono bajo - hasta 0.3%.
Como resultado de la calidad obtenida, las aleaciones de acero se dividen en:
- alta calidad
- ordinario
- calidad
El oxígeno se elimina del metal en estado líquido para reducir la fragilidad durante la formación en caliente, este proceso se llama desoxidación. Por la naturaleza de la solidificación y el grado de desoxidación, el material se clasifica como hirviendo, semi-tranquilo y calmado.
Dependiendo de la estructura obtenida en el estado de equilibrio, el material se divide en:
- Eutectoide caracterizado por una estructura de perlita;
- hipoutectoide que contiene perlita y ferrita;
- Proeutectoide - con cementita secundaria y perlita.
El uso previsto del metal se divide en grupos:
- estructural (mejorado, de alta resistencia, cementado, resorte-resorte) utilizado en construcción, ingeniería de instrumentos, ingeniería mecánica y construcción de aeronaves;
- Herramienta para estampado en caliente (200˚С) y prensado en frío, herramientas de medición y corte).
Metales estructurales
El acero ordinario de calidad producido en forma de vigas, varillas, material laminado, canales, tuberías, ángulo y otros productos laminados se divide en categorías A, B, B. El nombre contiene las letras St y el número que indica el número de marca, con un aumento en el valor numérico. contenido de carbono. Para los materiales de las categorías B y B, pero no A, la letra requerida se coloca delante del artículo para indicar la afiliación.
El grupo de desoxidación se denota por SP, PS, KP - calma, semi-calma y ebullición, respectivamente. La categoría A se utiliza para la producción de piezas obtenidas por trabajo en frío, la categoría B se utiliza para los elementos fabricados por soldadura, forja, según el método de tratamiento térmico. Los costos de acero, que son más caros que en las categorías anteriores, se utilizan para la producción de estructuras críticas y elementos de soldadura.
De las tres categorías de aceros al carbono ordinarios, las estructuras metálicas y las piezas se fabrican en industrias de fabricación de instrumentos y maquinaria con una carga débil, en los casos en que la eficiencia se debe a la rigidez requerida. Los metales en forma de refuerzo se invierten en estructuras de concreto reforzado. De las categorías B y B se fabrican armaduras, marcos y conjuntos metálicos soldados, que luego se cubren con mortero de cemento.
Los grupos de carbono medio con un amplio margen de seguridad se utilizan para rieles, ruedas de vagones de ferrocarril, poleas, ejes y engranajes de dispositivos mecánicos y máquinas. Algunos materiales de este grupo pueden ser tratados térmicamente.
El grupo de acero al carbono de calidad que se usa en las piezas con poca carga, están etiquetados con números del 05 al 85, lo que indica el porcentaje de concentración de carbono. Los materiales carbonosos son aceros con un mayor contenido de manganeso, que se caracterizan por una alta capacidad de endurecimiento. Al variar la cantidad de carbono, manganeso y elegir el método apropiado de tratamiento térmico, se obtienen diversas cualidades tecnológicas y mecánicas.
Las aleaciones bajas en carbono tienen una buena ductilidad durante el trabajo en frío, pero tienen un pequeño margen de seguridad. Se fabrican en forma de láminas, el material es suave, se estampa fácilmente, se estira, aquí hay estaño y metal para los artículos del hogar esmaltados. Cuando el acero se cementa en la producción, el indicador de resistencia de la superficie aumenta, lo que hace posible la fabricación de ruedas dentadas de baja carga, levas, etc.
Los metales de carbono medio y compuestos similares con un mayor porcentaje de manganeso difieren en la resistencia promedio, pero la ductilidad y la resistencia disminuyen. De acuerdo con los términos del trabajo de las piezas de repuesto, se determina el método de refuerzo de aceros en forma de normalización, templado bajo y endurecimiento por alta frecuencia, etc. De ellos, se hacen alambres de alta resistencia, resortes, resortes y mayores requisitos de resistencia al desgaste.
Vistas automáticas
Estos materiales están marcados con la letra A y los números que indican la concentración de carbono en centésimas de porcentaje. El dopaje con plomo agrega la letra C después de A. La introducción de selenio, manganeso y teluro reduce el uso de herramientas de corte durante el procesamiento. El grado de trabajabilidad también está influenciado por la adición de fósforo, azufre y calcio, este último se introduce en forma de silicalcit en la aleación líquida.
El contenido de fósforo y azufre reduce la calidad, el azufre reduce las propiedades anticorrosivas, los sulfuros conducen a una violación de la homogeneidad del metal. Están hechos de esta clase de piezas de acero de forma y superficie complejas, sujetadores, diseñados para una carga pequeña.
Tipos de aleaciones
Estos incluyen metales con un contenido de aditivos de aleación en una cantidad de hasta el 2, 5%. Las designaciones de letras de la marca incluyen letras que indican impurezas específicas, y el número después de ellas indica el porcentaje de contenido del elemento. Si su contenido es inferior al 1, 5%, no se agrega ningún aditivo a la designación.
El contenido de carbono en este grupo de acero se normaliza en una cantidad de 0.1 a 0.3%. Las principales propiedades después del tratamiento térmico, químico y el bajo templado después de la extinción incluyen:
- Alta dureza del material en la superficie.
- resistencia reducida de la capa media y aumento de la viscosidad.
El acero se utiliza para la producción de piezas de máquinas e instrumentos diseñados para trabajar con cargas de choque y variables en condiciones de mayor desgaste.
Materiales cementados
Para mejorar la dureza, la resistencia durante el contacto, se utilizan la resistencia al desgaste, la capacidad de endurecimiento, el cromo, el magnesio y el níquel, el último elemento aumenta la viscosidad y reduce el límite de fragilidad en frío. Las composiciones cementadas se dividen en dos grupos:
- Resistencia media con un punto de rendimiento inferior a 700 MPa;
- Alta resistencia con el mismo indicador en el rango de 700-1100 MPa.
El contenido de los aditivos distinguen los tipos:
compuestos cromáticos y cromo vanadio cementado a una profundidad inferior a 1, 5 mm;- Los compuestos de cromo-manganeso incluyen titanio al 0.06%, manganeso y cromo al 1% cada uno, tienen la peculiaridad de la oxidación interna durante la cementación con gas, lo que conduce a una disminución en las características de resistencia;
- Las aleaciones de cromo-níquel-molibdeno son representantes de la clase martensítica y se caracterizan por una distorsión reducida debido a la extinción del aire, al dopaje con metales de tierras raras, lo que aumenta la capacidad de endurecimiento, la resistencia estática y la resistencia al impacto.
Aleaciones primavera-primavera
Las piezas funcionan en condiciones de deformación elástica y están sujetas a cargas cíclicas, por lo tanto, se requieren aceros para obtener altos índices de fluidez, ductilidad y resistencia a la fractura. La estructura incluye:
- manganeso - menos del 1.2%;
- silicio - menos de 2.7%;
- vanadio - hasta 0.26%;
- cromo - hasta 1.25%;
- Níquel - menos de 1, 75%;
- tungsteno - menos del 1, 2%.
En el proceso de procesamiento, los tamaños de grano disminuyen, la resistencia del metal aumenta. Para la producción de transporte, las aleaciones de silicio son particularmente valiosas, si la tecnología no les permite descarburar en la producción, entonces la resistencia del material permanece en el nivel de los parámetros especificados. La introducción de vanadio, cromo, vanadio y níquel ayuda a disminuir el crecimiento excesivo de los granos durante el calentamiento y aumenta la capacidad de endurecimiento. Los alambres trefilados en frío, el acero inoxidable austenítico y los aceros martensíticos con alto contenido de cromo también están hechos de resortes y otros elementos elásticos.
Acero para herramientas
Para garantizar el funcionamiento confiable de las herramientas, el acero debe tener propiedades especiales que se manifiestan para cada grupo de materiales de manera diferente según la producción y la tecnología de introducción de aditivos.
Moldes de rodamiento de bolas
Las aleaciones de producción se limpian de impurezas no metálicas, el uso de tecnología de fusión por arco al vacío o descarga eléctrica reduce la porosidad del metal. En la producción de rodamientos y sus unidades, se utilizan aceros cromados con aditivos de cromo. El dopaje adicional se lleva a cabo con manganeso y silicio para aumentar la tasa de endurecimiento. Para que las piezas se puedan producir mediante estampación en frío y recocido de metal se aplica sobre la dureza.
El endurecimiento de las piezas (rodillos, rodamientos de bolas y anillos) se realiza en un baño de aceite a una temperatura de 850-870 ° C, se enfrían para garantizar la estabilidad hasta 25 ° C antes de la liberación. Dado que los cojinetes y elementos similares durante la operación experimentan fuertes cargas dinámicas, están hechos de metales con un tratamiento térmico adicional y cementación.
Usar especies resistentes
La resistencia al desgaste aumenta al aumentar la dureza del material de la superficie. Para una operación a largo plazo, tales cualidades de aleación son importantes:
- resistencia a la fractura bajo fricción abrasiva;
- Operación a largo plazo bajo altas presiones y cargas de choque.
Los metales resistentes al desgaste se utilizan en la fabricación de orugas, placas de trituración, equipos de trituración de piedras, mejillas aplastantes. El trabajo en tales condiciones es efectivo debido a la propiedad de los aceros para ganar resistencia y dureza en condiciones de deformación por frío de plástico, alcanzando el 70%. Los aditivos de fósforo más 0, 027% conducen a un aumento de la fragilidad en frío de las materias primas
El acero fundido tiene una estructura de austenita, en la cual se libera un exceso de carburo de manganeso en los límites de los granos, lo que conduce a una disminución de la resistencia y la resistencia. Con el fin de obtener una estructura monofásica austenítica, el tocho se apaga en un medio acuoso a una temperatura de aproximadamente 1100 ° C.
Resistente a la corrosión
Estos materiales se utilizan para la fabricación de elementos de dispositivos que operan en condiciones de corrosión electroquímica, se denominan inoxidables. La resistencia a la corrosión se desarrolla después de la introducción de aditivos que conducen a la formación de películas de superficie con buena adhesión al metal. Estas capas reducen la interacción directa de los aceros con factores irritantes externos y aumentan el potencial en el entorno electroquímico.
Los metales inoxidables se dividen en cromo-níquel y cromo. Los compuestos crómicos se utilizan para piezas de plástico, que se fabrican mediante estampado y soldadura. Este tipo se divide en aleaciones ferríticas, martensítico-ferríticas y martensíticas. Para aumentar la resistencia a los choques, se apagan en aceite a una temperatura de aproximadamente 1000 ° C en condiciones de alto templado con índices de temperatura dentro de 600–800 ° C.
Aleaciones resistentes al calor.
Utilizado para la fabricación de elementos que operan a temperaturas superiores a 500 ° C, composiciones de baja aleación que contienen hasta 0, 25% de C y otros aditivos de aleación: cromo, tungsteno, níquel. El endurecimiento y la normalización se realizan en aceite a una temperatura de aproximadamente 890-1050 ° C. Los aceros de perlita se utilizan para hacer que las piezas se arrastren bajo cargas bajas, por ejemplo, tuberías de calentamiento de vapor, calderas de vapor y sujetadores.