Poʻlat: taʼrifi, tasnifi, kimyoviy tarkibi va qoʻllanilishi

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Biz "po'lat" so'zini qanchalik tez-tez eshitamiz. Buni nafaqat metallurgiya ishlab chiqarishi mutaxassislari, balki shahar aholisi ham talaffuz qiladi. Hech qanday kuchli struktura po'latsiz to'liq bo'lmaydi. Aslida, biror metall haqida gapirganda, biz po'latdan yasalgan mahsulotni nazarda tutamiz. Keling, u nimadan iborat va qanday tasniflanganini bilib olaylik.

Tanrif

Chelik, ehtimol, temir va uglerodga asoslangan eng mashhur qotishmadir. Bundan tashqari, ikkinchisining ulushi 0,1 dan 2,14% gacha, birinchisi esa 45% dan past bo'lishi mumkin emas. Ishlab chiqarish qulayligi va xom ashyoning mavjudligi ushbu metalni inson faoliyatining barcha sohalariga taqsimlashda hal qiluvchi ahamiyatga ega.

Materialning asosiy xarakteristikalari uning kimyoviy tarkibiga qarab farqlanadi. Po'latning ikkita komponentdan, temir va ugleroddan tashkil topgan qotishma sifatida ta'rifini to'liq deb atash mumkin emas. U, masalan, issiqlikka chidamliligi uchun xromni va korroziyaga chidamliligi uchun nikelni o'z ichiga olishi mumkin.

Talab qilinadigan komponentlarmateriallar qo'shimcha imtiyozlar beradi. Shunday qilib, temir qotishmani ma'lum sharoitlarda egiluvchan va oson deformatsiyalanadigan qiladi, uglerod esa mo'rtlik bilan bir vaqtda mustahkamlik va qattiqlikni hosil qiladi. Shuning uchun uning ulushi po'latning umumiy massasida juda kichik. Qotishma ishlab chiqarish usulini aniqlash undagi marganetsning 1% va kremniyning 0,4% miqdorida bo'lishiga olib keldi. Metallning erishi paytida paydo bo'ladigan va ular qutulishga harakat qiladigan bir qator iflosliklar mavjud. Fosfor va oltingugurt bilan bir qatorda kislorod va azot ham materialning xususiyatlarini yomonlashtiradi, bu esa uni kamroq bardoshli qiladi va egiluvchanligini o'zgartiradi.

Tasnifi

Po'latning ma'lum xususiyatlarga ega bo'lgan metall sifatida ta'rifi, albatta, shubhasizdir. Biroq, aynan uning tarkibi materialni bir necha yo'nalishda tasniflash imkonini beradi. Shunday qilib, masalan, metallar quyidagi xususiyatlar bilan ajralib turadi:

• kimyoviy;
• strukturaviy;
• sifat bo'yicha;
• koʻrsatilgandek;
• deoksidlanish darajasiga ko'ra;
• qattiqlik boʻyicha;
• po'latni payvand qilish imkoniyati bo'yicha.

Poʻlat taʼrifi, markalash va uning barcha xususiyatlari quyida tavsiflanadi.

Belgilash

Afsuski, global poʻlat belgisi yoʻq, bu mamlakatlar oʻrtasidagi savdoni ancha murakkablashtiradi. Rossiyada alfanumerik tizim belgilangan. Harflar elementlarning nomini va deoksidlanish usulini, raqamlar esa ularning sonini bildiradi.

Kimyoviy tarkibi

Ikki yo'l borpo'latning kimyoviy tarkibi bo'yicha bo'linishi. Zamonaviy darsliklarda berilgan ta'rif uglerod va qotishma materialni farqlash imkonini beradi.

Birinchi atribut po'latni past uglerodli, o'rta uglerodli va yuqori uglerodli, ikkinchisi - past qotishma, o'rta qotishma va yuqori qotishma deb belgilaydi. GOST 3080-2005 ga muvofiq, temirga qo'shimcha ravishda quyidagi tarkibiy qismlarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan past uglerodli metall deyiladi:

• Uglerod - 0,2% gacha. Bu termal mustahkamlanishga yordam beradi, buning natijasida valentlik kuchi va qattiqligi ikki barobar ortadi.
• Marganets 0,8% gacha bo'lgan miqdorda kislorod bilan kimyoviy bog'lanishga faol kiradi va temir oksidi hosil bo'lishining oldini oladi. Metall dinamik yuklarga yaxshiroq bardosh beradi va termal qotib qolishga ko'proq mos keladi.
• Kremniy – 0,35% gacha. U qattiqlik, mustahkamlik, payvandlanish kabi mexanik xususiyatlarni yaxshilaydi.

GOSTga ko'ra, po'latning ta'rifi past karbonli po'lat sifatida foydali bo'lgandan tashqari, quyidagi miqdorda bir qator zararli aralashmalarni o'z ichiga olgan metallga beriladi. Bu:

• Fosfor - 0,08% gacha sovuq mo'rtlik paydo bo'lishi uchun javob beradi, chidamlilik va kuchni buzadi. Metallning qattiqligini pasaytiradi.
• Oltingugurt - 0,06% gacha. Metallni bosim bilan qayta ishlashni qiyinlashtiradi, mo'rtlikni oshiradi.
• Azot. Qotishmaning texnologik va mustahkamlik xususiyatlarini pasaytiradi.
• Kislorod. Kuchni pasaytiradi va kesish asboblariga xalaqit beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, past yokikam uglerodli po'latlar ayniqsa yumshoq va egiluvchan. Ular issiqda ham, sovuqda ham yaxshi deformatsiyalanadi.

O'rta uglerodli po'latning ta'rifi va uning tarkibi, albatta, yuqorida tavsiflangan materialdan farq qiladi. Va eng katta farq - 0,2 dan 0,45% gacha bo'lgan uglerod miqdori. Bunday metall mukammal mustahkamlik xususiyatlari bilan birga past qattiqlik va süneklik xususiyatiga ega. O'rtacha uglerodli po'lat odatda oddiy quvvat yuklari ostida ishlatiladigan qismlar uchun ishlatiladi.

Agar uglerod miqdori 0,5% dan ortiq bo'lsa, bunday po'lat yuqori uglerodli po'lat deyiladi. U qattiqlikni oshirdi, yopishqoqlikni pasaytirdi, egiluvchanlikni oshirdi va asboblar va qismlarni issiq va sovuq deformatsiyalar bilan shtamplash uchun ishlatiladi.

Po'latda mavjud bo'lgan uglerodni aniqlashdan tashqari, materialning xususiyatlarini undagi qo'shimcha aralashmalar mavjudligi orqali aniqlash mumkin. Agar oddiy elementlardan tashqari, xrom, nikel, mis, vanadiy, titan, azot kimyoviy bog'langan holatda metallga maqsadli ravishda kiritilgan bo'lsa, u doplangan deb ataladi. Bunday qo'shimchalar mo'rt sinish xavfini kamaytiradi, korroziyaga chidamliligi va mustahkamligini oshiradi. Ularning soni po'latning qotishma darajasini ko'rsatadi:

• past qotishmali - 2,5% gacha qotishma qoʻshimchalari bor;
• o'rta qotishma - 2,5 dan 10% gacha;
• yuqori qotishma - 50% gacha.

Bu nimani anglatadi? Masalan, har qanday mulkni ko'paytirish quyidagicha ta'minlana boshladi:

1. Chromium qoʻshilmoqda. ijobiymexanik xususiyatlarga allaqachon jami 2% miqdorida ta'sir qiladi.
2. Nikelning 1 dan 5% gacha kiritilishi yopishqoqlikning harorat chegarasini oshiradi. Va sovuq mo'rtlikni kamaytiradi.
3. Marganets nikel bilan bir xil ishlaydi, garchi ancha arzon. Biroq, bu metallning haddan tashqari qizib ketishga sezgirligini oshirishga yordam beradi.
4. Volfram yuqori qattiqlikni ta'minlovchi karbid hosil qiluvchi qo'shimcha hisoblanadi. Chunki u qizdirilganda donning o'sishiga to'sqinlik qiladi.
5. Molibden qimmat qo'shimcha hisoblanadi. Bu yuqori tezlikdagi po'latlarning issiqlikka chidamliligini oshiradi.
6. Kremniy. Kislota qarshiligini, elastiklikni va shkalaga chidamliligini oshiradi.
7. Titan. Xrom va marganets bilan birlashganda nozik don tuzilishini yaxshilashi mumkin.
8. Mis. Korroziyaga qarshi xususiyatlarni oshiradi.
9. Alyuminiy. Issiqlikka chidamlilik, miqyoslash va qattiqlikni oshiradi.

Tuzilishi

Poʻlat tarkibini aniqlash uning tuzilishini oʻrganmasdan turib, toʻliq boʻlmaydi. Biroq, bu belgi doimiy emas va bir qator omillarga bog'liq bo'lishi mumkin, masalan: issiqlik bilan ishlov berish rejimi, sovutish tezligi, qotishma darajasi. Qoidalarga ko'ra, po'lat konstruktsiyani tavlanish yoki normalizatsiya qilishdan keyin aniqlash kerak. Tavlangandan keyin metall quyidagilarga bo'linadi:

• pro-evtekoid strukturasi - ortiqcha ferrit bilan;
• evtekoid, u perlitdan iborat;
• giperevtekoid - ikkilamchi karbidlar bilan;
• ledeburite - asosiy karbidlar bilan;
• austenitic - yuzi markazlashtirilgan kristall panjara bilan;
• ferritik - kubik tana markazli panjara bilan.

Poʻlat sinfini aniqlash normallashgandan keyin mumkin. Bu isitish, ushlab turish va keyingi sovutishni o'z ichiga olgan issiqlik bilan ishlov berishning bir turi sifatida tushuniladi. Bu erda pearlit, ostenitik va ferritik navlari ajralib turadi.

Sifat

Turlarni sifat jihatidan aniqlash toʻrtta usulda mumkin boʻldi. Bu:

1. Oddiy sifat - bular uglerod miqdori 0,6% gacha bo'lgan po'latdir, ular marten pechlarida yoki kislorod yordamida konvertorlarda eritiladi. Ular eng arzon hisoblanadi va xarakteristikalari bo'yicha boshqa guruhlarning metallaridan past. Bunday po'latlarga misol St0, St3sp, St5kp.
2. Sifat. Ushbu turdagi taniqli vakillar St08kp, St10ps, St20 po'latlaridir. Ular bir xil pechlarda eritiladi, lekin zaryad va ishlab chiqarish jarayonlari uchun yuqori talablar bilan.
3. Yuqori sifatli po'latlar elektr pechlarida eritiladi, bu metall bo'lmagan qo'shimchalar uchun materialning tozaligini oshirishni, ya'ni mexanik xususiyatlarni yaxshilashni kafolatlaydi. Bu materiallarga St20A, St15X2MA kiradi.
4. Ayniqsa yuqori sifatli - maxsus metallurgiya usulida ishlab chiqariladi. Ular sulfidlar va oksidlardan tozalashni ta'minlaydigan elektroshlaklarni qayta eritishga duchor bo'ladilar. Ushbu turdagi po'latlarga St18KhG-Sh, St20KhGNTR-Sh kiradi.

Tuzilish po'latlari

Bu oddiy odam uchun eng oddiy va tushunarli belgidir. Strukturaviy, asbob-uskunalar va maxsus maqsadli po'latlar mavjud. Strukturaviy odatda quyidagilarga bo'linadi:

1. Qurilish po'latlari oddiy sifatli uglerodli po'latdir va past qotishma seriyasining vakillari. Ularga bir nechta talablar qo'yiladi, ularning asosiysi etarlicha yuqori darajada payvandlanishdir. Misol: StS255, StS345T, StS390K, StS440D.
2. Tsementlangan materiallar sirt aşınması sharoitida ishlaydigan va bir vaqtning o'zida dinamik yuklarni boshdan kechiradigan mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bularga St15, St20, St25 past uglerodli po'latlar va ba'zi qotishma po'latlar kiradi: St15Kh, St20Kh, St15KhF, St20KhN, St12KhNZA, St18Kh2N4VA, St18Kh2N4MA, St18KhGT, St20KhGT, St18KhGT, St20KhGT0
3. Sovuq shtamplash uchun yuqori sifatli past uglerodli namunalardan o'ralgan barglar ishlatiladi. Masalan, St08Yu, St08ps, St08kp.
4. Söndürme va yuqori temperleme jarayoni orqali yaxshilangan ishlov beriladigan po'latlar. Bular o'rtacha uglerodli (St35, St40, St45, St50), xromli (St40X, St45X, St50X, St30XRA, St40XR) po'latlar, shuningdek, xrom-kremniy-marganets, xrom-nikel-molibden va xrom-nikel..
5. Bahor buloqlari elastik xususiyatga ega va ularni uzoq vaqt saqlab turadi, chunki ular charchoq va vayronagarchilikka yuqori darajada qarshilik ko'rsatadi. Bular St65, St70 va qotishma po'latlarning uglerod vakillari (St60S2, St50KhGS, St60S2KhFA, St55KhGR).
6. Yuqori quvvatli namunalar issiqlik bilan ishlov berish va kimyoviy tarkibga ega bo'lgan boshqa konstruktiv po'latlardan ikki baravar kuchliroq namunalardir. Katta hajmda bu qotishma o'rta uglerodli po'latdir, masalan, St30KhGSN2A, St40KhN2MA, St30KhGSA, St38KhN3MA, StOZN18K9M5T, St04KHIN9M2D2TYu.
7. Barli podshipnikpo'latlar maxsus chidamlilik, yuqori darajadagi aşınma qarshilik va mustahkamlik bilan ajralib turadi. Ular har xil turdagi inklyuziyalarning yo'qligi talablariga javob berishlari kerak. Bu namunalar tarkibida xrom bo'lgan yuqori uglerodli po'latlarni o'z ichiga oladi (StSHKh9, StSHKh15).
8. Avtomatik po'lat ta'riflari quyidagicha. Bu murvat, yong'oq, vintlardek muhim bo'lmagan mahsulotlarni ishlab chiqarishda foydalanish uchun namunalardir. Bunday ehtiyot qismlar odatda ishlov beriladi. Shuning uchun asosiy vazifa qismlarning ishlov berish qobiliyatini oshirishdir, bu materialga tellur, selen, oltingugurt va qo'rg'oshinni kiritish orqali erishiladi. Bunday qo'shimchalar ishlov berish jarayonida mo'rt va qisqa chiplarning shakllanishiga yordam beradi va ishqalanishni kamaytiradi. Avtomatik po'latlarning asosiy vakillari quyidagicha belgilanadi: StA12, StA20, StA30, StAS11, StAS40.
9. Korroziyaga chidamli po'latlar xrom miqdori taxminan 12% bo'lgan qotishma po'latdir, chunki u sirtda korroziyaning oldini oluvchi oksidli plyonka hosil qiladi. Ushbu qotishmalarning vakillari: St12X13, St20X17N2, St20X13, St30X13, St95X18, St15X28, St12X18NYUT,
10. Aşınmaya bardoshli namunalar abraziv ishqalanish, zarba va kuchli bosim ostida ishlaydigan mahsulotlarda qo'llaniladi. Masalan, St110G13L kabi temir yo'l izlari, maydalagichlar va tırtıllı mashinalarning qismlari.
11. Issiqlikka chidamli po'latlar yuqori issiqlikda ishlay oladi. Ular quvurlar, gaz va bug 'turbinalari ehtiyot qismlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Bular asosan yuqori qotishmali past uglerodli namunalar bo'lib, ular tarkibida nikel bo'lishi mumkin, ular tarkibida qo'shimchalar bo'lishi mumkin.molibden, nobiy, titan, volfram, bor. Masalan, St15XM, St25X2M1F, St20XZMVF, St40HUS2M, St12X18N9T, StXN62MVKYU.
12. Issiqlikka chidamli havo, gaz va oʻchoq, oksidlovchi va karburizatsiya qiluvchi muhitdagi kimyoviy shikastlanishlarga, ayniqsa chidamli, lekin qattiq yuk ostida siqilish xususiyatiga ega. Ushbu turdagi vakillar: St15X5, St15X6SM, St40X9S2, St20X20H14S2.

Asbob po'latlari

Ushbu guruhda qotishmalar kesish va o'lchash asboblari uchun qoliplarga bo'linadi. Ikki turdagi po'latlar mavjud.

• Sovuq shakllantirish uchun material yuqori darajada qattiqlik, mustahkamlik, aşınma qarshilik, issiqlikka chidamlilik darajasiga ega bo'lishi kerak. Lekin yetarlicha yopishqoqlikka ega (StX12F1, StX12M, StX6VF, St6X5VMFS).
• Issiq shakllantiruvchi material yaxshi kuch va qattiqlikka ega. Aşınmaya qarshilik va shkalaga chidamlilik bilan bir qatorda (St5KhNM, St5KhNV, St4KhZVMF, St4Kh5V2FS).

O'lchov asboblari po'latlari, aşınma qarshiligi va qattiqligidan tashqari, o'lchov jihatidan barqaror va silliqlash oson bo'lishi kerak. Ushbu qotishmalardan kalibrlar, shtapellar, shablonlar, o'lchagichlar, tarozilar, plitkalar tayyorlanadi. Misol tariqasida StU8, St12Kh1, StKhVG, StKh12F1 qotishmalarini keltirish mumkin.

Kesish asboblari uchun po'lat guruhlarini aniqlash juda oson. Bunday qotishmalar issiqlik ta'sirida ham uzoq vaqt davomida kesish qobiliyatiga va yuqori qattiqlikka ega bo'lishi kerak. Ular orasida uglerod va qotishma vositasi, shuningdekyuqori tezlikdagi po'latlar. Bu yerda siz quyidagi taniqli vakillarni nomlashingiz mumkin: StU7, StU13A, St9XS, StKhVG, StR6M5, Stryuk5F5.

Qotishmaning deoksidlanishi

Poʻlatni deoksidlanish darajasi boʻyicha aniqlash uning uch turini nazarda tutadi: sokin, yarim tinch va qaynash. Kontseptsiyaning o‘zi suyuq qotishmadan kislorodni olib tashlashni nazarda tutadi.

Jim po'lat qotib qolganda deyarli gaz chiqarmaydi. Bu kislorodning to'liq olib tashlanishi va quyma ustidagi qisqarish bo'shlig'ining paydo bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, keyin kesiladi.

Yarim sokin po'latda gazlar qisman chiqariladi, ya'ni tinch po'latga qaraganda ko'proq, lekin qaynayotganlarga qaraganda kamroq. Bu yerda oldingi holatda bo'lgani kabi qobiq yo'q, lekin tepada pufakchalar hosil bo'ladi.

Qaynayotgan qotishmalar qattiqlashganda katta miqdorda gaz chiqaradi va kesmada yuqori va pastki qatlamlar orasidagi kimyoviy tarkibdagi farqni sezish kifoya.

Qattiqlik

Bu tushuncha materialning unga qattiqroq kirib borishiga qarshilik koʻrsatish qobiliyatini bildiradi. Qattiqlikni aniqlash uchta usul yordamida mumkin bo'ldi: L. Brinell, M. Rockwell, O. Vickers.

Brinell usuliga ko'ra, qotib qolgan po'lat sharcha namunaning zamin yuzasiga bosiladi. Chop etish diametrini o'rganib, qattiqligini aniqlang.

Rokvell bo'yicha po'latning qattiqligini aniqlash usuli. U 120 graduslik olmos konus uchining kirib borish chuqurligini hisoblashga asoslangan.

Sinov namunasidagi Vikersga ko'raolmosli tetraedral piramida bosilgan. Qarama-qarshi yuzlarda 136 daraja burchak bilan.

Polatning navini kimyoviy tahlilsiz aniqlash mumkinmi? Metallurgiya sohasidagi mutaxassislar po'latning navini uchqun bilan taniy oladilar. Metallning tarkibiy qismlarini aniqlash uni qayta ishlash jarayonida mumkin. Masalan:

• CVG po'latida sariq-qizil nuqta va tutamlar bilan to'q qip-qizil uchqunlar mavjud. Tarmoqlangan iplarning uchida yorqin qizil yulduzlar paydo bo'ladi, o'rtada sariq donalar paydo bo'ladi.
• P18 po'lati, shuningdek, boshida sariq va qizil tutamlari bo'lgan to'q qip-qizil uchqunlar bilan ham aniqlanadi, ammo iplar tekis va vilkalari yo'q. To‘plamlarning uchlarida bir yoki ikkita och sariq rangli uchqunlar bor.
• XG, X, ShX15, ShX9 po'lat navlari yorqin yulduzli sariq uchqunlarga ega. Shoxlardagi qizil donalar.
• U12F po'lat zich va yirik yulduzlar bilan och sariq uchqunlar bilan ajralib turadi. Bir nechta qizil va sariq tutamlar bilan.
• 15 va 20-poʻlatlarda och sariq uchqunlar, koʻplab vilkalar va yulduzlar bor. Lekin bir nechta tuplar.

Po'latni uchqun bilan aniqlash mutaxassislar uchun juda aniq usuldir. Biroq, oddiy odamlar faqat uchqun rangini tekshirib, metallni tavsiflay olmaydi.

Payvandlash imkoniyati

Ma'lum bir ta'sir ostida metallarning birikma hosil qilish xususiyati po'latlarning payvandlanishi deyiladi. Ushbu ko'rsatkichni aniqlash temir va uglerod miqdori aniqlangandan keyin mumkin.

Ular payvandlash orqali yaxshi bog'langan deb ishoniladipast karbonli po'latlar. Uglerod miqdori 0,45% dan oshganda, uglerod miqdori yuqori bo'lsa, payvandlash qobiliyati yomonlashadi va yomonlashadi. Bu, shuningdek, materialning bir xilligi oshib borishi va don chegaralarida sulfid qo'shimchalari ajralib turishi tufayli sodir bo'ladi, bu esa yoriqlar paydo bo'lishiga va ichki stressning kuchayishiga olib keladi.

Qotishma komponentlari ham harakat qilib, ulanishni yomonlashtiradi. Xrom, molibden, marganets, kremniy, vanadiy, fosfor kabi kimyoviy elementlar payvandlash uchun eng noqulay hisoblanadi.

Biroq, past qotishma po'latlar bilan ishlashda texnologiyaga rioya qilish maxsus chora-tadbirlardan foydalanmasdan payvandlanishning yaxshi foizini ta'minlaydi. Payvandlash qobiliyatini aniqlash bir qator muhim moddiy sifatlarni baholashdan keyin mumkin, jumladan:

• Sovutish tezligi.
• Kimyoviy tarkibi.
• Birlamchi kristallanish va payvandlash jarayonida strukturaviy oʻzgarishlar koʻrinishi.
• Metalning yoriqlar hosil qilish qobiliyati.
• Materialning qotib qolishga moyilligi.