El lugar principal entre todos los materiales metálicos utilizados en ingeniería mecánica, fabricación de instrumentos, construcción y muchas otras áreas es el acero. Poseen valiosas características tecnológicas, son ampliamente demandadas debido a sus propiedades mecánicas y parámetros fisicoquímicos.
El acero tiene una ventaja sobre un gran número de otros materiales, no solo por el complejo de sus características tecnológicas y estructurales, sino también por su costo democrático.
Las tecnologías de producción de acero se están mejorando constantemente, no se trata solo de mejorar la calidad. Hay nuevas marcas con conjuntos especiales de características requeridas.
Las características de cada acero en particular dependen de su afiliación de clasificación y del conjunto de elementos incluidos en su composición.
Consideremos los principios de la clasificación del acero .
Principios de clasificación del acero.
Hay cinco características principales de clasificación, según las cuales el acero está separado:
- composición química;
- cita previa
- calidad
- grado de desoxidación;
- estructura
Echemos un vistazo más de cerca a cada función.
Clasificación química
La composición química del acero se divide en dos grupos:
- carbono;
- aleado
Ambas categorías de carbono se dividen en tres subgrupos:
- bajas emisiones de carbono (menos de 0.3% de carbono);
- carbono medio (0.3-0.7% de carbono);
- Alto contenido de carbono (más del 0, 7% de carbono).
La aleación del acero se lleva a cabo para lograr esas u otras propiedades deseadas del acero mediante la introducción de elementos especiales de aleación en la composición. Cromo, níquel, manganeso, silicio, tungsteno, molibdeno, vanadio, titanio y otros se utilizan a menudo como tales elementos.
Dependiendo del contenido de los elementos de aleación, los propios aceros aleados se dividen en tres grupos:
- baja aleación (menos del 5% de elementos de aleación);
- Aleación media (5-10% de elementos de aleación);
- Aleación alta (más del 10% de los elementos de aleación).
Clasificación por finalidad
El propósito del acero se divide en tres clases principales:
- Construccional. El principal campo de aplicación es la fabricación de piezas para una variedad de máquinas y mecanismos, dispositivos y estructuras de construcción.
- Instrumental Se utiliza para herramientas para diversos fines (corte, medición, estampado). Dependiendo de las funciones de la herramienta, el acero tiene las características apropiadas.
- Propósito especial Para este grupo, acero resistente a la corrosión, resistente al calor y resistente al calor, así como eléctrico.
Clasificación de calidad
La calidad debe entenderse como un conjunto de propiedades determinadas por el propio proceso de fabricación de acero. Entre las características de calidad, se puede destacar la fabricación de acero, la uniformidad de la composición química y la estructura, así como las propiedades mecánicas. La calidad del acero está influenciada por el contenido en la composición de los gases (hidrógeno, oxígeno, nitrógeno) y las impurezas nocivas (incluyendo azufre y fósforo).
Por calidad el acero se divide en los siguientes grupos:
- calidad ordinaria;
- calidad
- alta calidad
Clasificación por grado de desoxidación.
La desoxidación es el proceso de extracción de oxígeno del acero en estado líquido.
Según el grado de desoxidación, se distinguen los siguientes grupos:
- calma (completamente desoxidado);
- semi-tranquilo
- hirviendo (débilmente desoxidado).
El nombre de los subgrupos corresponde a la naturaleza del proceso de solidificación.
Clasificación por estructura
La base de esta clasificación es la estructura en estado recocido y normalizado, que determina las características de las propiedades del acero.
En estado recocido, los aceros estructurales se dividen en:
- hipoutectoide (tiene un exceso de ferrita en la estructura);
- eutectoide (la estructura consiste en perlita);
- austenítico
- ferrítico
Después de la normalización, la estructura de acero se divide en las siguientes clases:
- perlita
- martensitico
- austenítico
- ferrítico
La influencia de cada estructura en las propiedades del acero se puede encontrar en la literatura especializada.
Efecto del carbono y elementos de aleación.
El contenido de carbono en el acero, así como el nombre y el número de aditivos de aleación introducidos en su composición son los más interesantes para analizar las propiedades de un grado particular obtenido.
En primer lugar, en importancia es el carbono, porque el acero es una aleación de hierro y carbono . El aumento en el contenido de carbono conduce a un aumento en la resistencia con una disminución simultánea de la ductilidad. También determina la procesabilidad del acero (corte, soldabilidad, tratamiento a presión).
Los elementos de aleación se introducen en las proporciones requeridas, dependiendo de la necesidad de obtener ciertas propiedades. Cada elemento tiene sus propias características. Por ejemplo, el cromo mejora las propiedades mecánicas, el níquel reduce el umbral de fragilidad en frío, el tungsteno y el molibdeno contribuyen a aumentar la resistencia al calor del cortador rápido, etc.
Sistema de marcado de acero ruso
No existe un sistema uniforme de marcado de acero en el mercado mundial del metal. En paralelo, existen sistemas rusos, europeos , americanos y japoneses . La falta de una norma única introduce ciertas dificultades en las transacciones comerciales internacionales.
En nuestro país, adoptó un sistema alfanumérico. En ella, las letras corresponden a los diversos elementos, y los números indican el contenido de los elementos correspondientes. En Alemania, el sistema también se usa a veces, que es similar en principio al ruso.
El sistema alfanumérico tiene una gran ventaja en comparación con otros, ya que permite no solo distinguir un grado de acero de otro, sino también juzgar las características tecnológicas y de construcción por un conjunto de letras y números.
En el sistema doméstico, también se aplica alguna notación especial:
- El acero de calidad ordinaria se indica mediante el índice "St" seguido del número de marca. Un grupo de propiedades garantizadas (mecánica, composición química) puede indicarse delante de él.
- Los aceros al carbono de calidad estructural se denotan por centésimas del porcentaje de contenido de carbono y marcan el grado de desacidificación (por ejemplo, 08КП).
- Los aceros para herramientas de carbono cualitativos se indican mediante el índice "U", seguido del contenido de carbono en décimas de porcentaje (por ejemplo, Y8).
- Los aceros de alta velocidad se indican mediante el índice "P", seguido del porcentaje de tungsteno (por ejemplo, P18).
El marcado de los aceros aleados es muy informativo: las letras correspondientes del alfabeto ruso se utilizan para designar elementos de aleación: "X" - cromo, "H" - níquel, "T" - titanio, "M" - molibdeno, "U" - aluminio, "B" - tungsteno, etc.
Al marcar los aceros aleados estructurales desde el principio, el contenido de carbono se indica en centésimas de porcentaje, y cuando se marcan los aleados con herramientas, en décimas de porcentaje.
Acero 12X18H10T
Considere desde el punto de vista del sistema de marcado ruso la composición y las propiedades de uno de los más populares de acero inoxidable 12X18H10T . La decodificación no es difícil:
Empecemos con "12". Este contenido de carbono está en centésimas de porcentaje, es decir, en nuestro caso, el carbono es 0.12%.- La letra "X" es cromo. La designación "X18" dice que el acero contiene un 18% de cromo. Es importante recordar que el contenido de los elementos de aleación en la etiqueta se representa en porcentaje. El cromo proporciona a este acero resistencia a la corrosión.
- "H10" - 10% de níquel. El níquel es responsable de la resistencia a los ácidos, que también aumenta la resistencia a la corrosión.
- "T" - titanio. El valor no está especificado, significa que el contenido del elemento no tiene el peso suficiente. Esta designación indica que el contenido del elemento no es superior a 1−1.5%. Sin embargo, incluso esta cantidad de titanio previene la formación de corrosión intergranular.
El marcado indica solo los elementos principales de la aleación. La composición química completa para cualquier grado se da en grados de acero. A partir de ahí, podrás conocer las propiedades del acero.
Después de analizar la composición del 12X18H10T, utilizando un conocimiento profundo de los efectos de los aditivos de aleación, podemos concluir que este acero:
- Puede ser utilizado para productos que operan en ambientes agresivos;
- Tiene alta resistencia a la corrosión electroquímica;
- adecuado para piezas con poca carga en medios químicamente activos;
- Puede usarse para piezas cargadas, trabajando durante mucho tiempo a temperaturas de hasta 600 grados.
En la práctica, 12X18H10T se usa a menudo para equipos soldados, partes de hornos y sistemas de calefacción. Las características de alto rendimiento de este acero permiten su aplicación en un gran número de industrias donde se requiere una alta resistencia a la corrosión .
Por analogía con el ejemplo considerado de acero 12X18H10T, utilizando el alto contenido de información del sistema de marcado nacional y el conocimiento del efecto de los elementos de aleación, es posible que cualquier marca pueda llegar a una conclusión sobre sus características.