Čelik je proizvod crne metalurgije, čiji je glavni proizvod konstrukcijska armatura, valjani metal raznih profila, cijevi, dijelovi, mehanizmi i alati.

Proizvodnja čelika

Čelikom se bavi i crna metalurgija. Lijevano željezo je tvrd, ali ne i izdržljiv materijal. Čelik je jak, pouzdan, duktilan, pogodan za upotrebu u ljevanju, valjanju, kovanju i štancanju.

Postoji nekoliko načina taljenja čelika:

1. Konverter. Oprema: Šarža (sirovine): čelični otpad, vapnenac. Proizvode se samo ugljični čelici.
2. Martenovski. Oprema: otvoreno ložište. Punjenje: tekuće željezo, čelični otpad, željezna ruda. Univerzalno za ugljične i legirane čelike.
3. Električni luk. Oprema: elektrolučna peć. Naknada: čelični otpad, lijevano željezo, koks, vapnenac. Univerzalna metoda.
4. Indukcija. Oprema: indukcijska peć. Opterećenje: otpad od čelika i lijevanog željeza, ferolegura.

Bit procesa proizvodnje čelika je smanjiti količinu negativnih kemijskih inkluzija kako bi se dobio metal koji se popularno naziva "željezo", točnije, legura željeza i ugljika s udjelom ugljika ne većim od 2,14%.

Procesi deoksidacije

U završnoj fazi taljenja, čelik karakterizira proces vrenja, na koji utječu dušikovi, vodikovi i ugljični oksidi svojstveni njemu. Takva legura u skrutnutom stanju ima poroznu strukturu, koja se uklanja valjanjem. Mekan je i savitljiv, ali nedovoljno čvrst.

Proces dezoksidacije sastoji se od dezaktivacije kipućih nečistoća uvođenjem feromangana, ferosilicija i aluminija u leguru. Ovisno o količini zaostalih plinova i dezoksidacijskih elemenata, čelik može biti polumirni ili mirni.

Gotovi čelik potrebnog stupnja dezoksidacije ulijeva se u kalupe za kristalizaciju i korištenje u narednim tehnološkim fazama izrade gotovih proizvoda od čelika.

Klasifikacija ugljičnog čelika

Svi čelici koji postoje na svjetskom tržištu mogu se podijeliti na ugljične i legirane. Sve vrste ugljičnog čelika podijeljene su u različite skupine klasifikatora i značajke označavanja.

Na temelju glavnih klasifikacijskih karakteristika razlikuju se:

1. Ugljični konstrukcijski čelici. Sadrže manje od 0,8% ugljika. Koriste se za proizvodnju okova, valjanih proizvoda i odljevaka.
2. Ugljični alatni čelici koji sadrže ugljik u količini od 0,7% do 1,3%. Koriste se za alate i opremu za instrumente.

Metodama deoksidacije:

• kipući - deoksidirajući elementi (DE) u sastavu manjem od 0,05%;
• polutiho - 0,05%≤RE≤0,15%;
• mirno - 0,15%≤RE≤0,3%.

Po kemijskom sastavu:

• niske razine ugljika (0,3%≤S);
• srednji ugljik (0,3≤S≤0,65%);
• visoko ugljik (0,65≤S≤1,3%).

Ovisno o mikrostrukturi:

• hipoeutektoid - takav čelik sadrži manje od 0,8% ugljika u svom sastavu;
• eutektoid - to su čelici s udjelom ugljika od 0,8%;
• hipereutektoidni - čelici s udjelom ugljika od preko 0,8%.

Po kvaliteti:

1. Redovne kvalitete. Sumpor ovdje sadrži manje od 0,06%, fosfor - ne više od 0,07%.
2. Čelik visoke kvalitete. Ne sadrže sumpor i fosfor više od 0,04%.
3. Visoka kvaliteta. Količina sumpora ovdje ne prelazi 0,025%, a fosfora - ne više od 0,018%.

Prema glavnom standardu, vrste ugljičnog čelika dijele se na:

• strukturne uobičajene kvalitete;
• strukturna kvaliteta;
• instrumental kvalitativni;
• instrumental visoke kvalitete.

Značajke označavanja konstrukcijskog čelika uobičajene kvalitete

Čelici obične kvalitete sadrže: C - do 0,6%, S - do 0,06%, P - do 0,07%. Pogledajmo kako je označen ovaj ugljični čelik. GOST 380 definira sljedeće nijanse označavanja:

• A, B, C - skupina; A - nije naznačeno u markama;
• 0-6 nakon slova "St" - serijski broj u kojem su šifrirani kemijski sastav i (ili) mehanička svojstva;
• G - prisutnost Mangan Mn (mangan);
• kp, ps, sp - stupanj deoksidacije (kipuće, polumirno, mirno).

Brojevi od 1 do 6 nakon označavanja stupnja dezoksidacije kroz crticu su kategorije. Međutim, prva kategorija nije označena ni na koji način.

Slova M, K na početku marke mogu označavati metaluršku metodu proizvodnje: otvoreno ognjište ili kisik-konvertor. Usput, ugljični čelici uobičajene kvalitete predstavljeni su kvantitativnim sastavom razreda, otprilike 47 komada.

Podjela konstrukcijskih čelika uobičajene kvalitete

Ugljični čelici obične kvalitete dijele se u skupine.

• Skupina A: čelici koji moraju točno zadovoljiti zadana mehanička svojstva. Isporučuju se potrošaču najčešće u obliku limova i višeprofilnih proizvoda (limovi, T-šipke, I-grede, spojnice, zakovice i kućišta). Marke: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), kategorije 1-3, uključujući St3Gps, St5Gps.
• Skupina B: čelici koji moraju biti regulirani prema traženom kemijskom sastavu i svojstvima. Izrađuju se odljevci i valjani proizvodi koji će biti podvrgnuti dodatnoj strojnoj obradi pritiskom u vrućem stanju (kovanje, štancanje). Marke: BSt0, BSt1 (kp-sp), BSt2 (kp, ps), BSt3 (kp-sp, uključujući BSt3Gps), BSt4 (kp, ps), BSt 6 (ps, sp), kategorije 1 i 2.
• Skupina B: čelici koji moraju zadovoljiti tražena kemijska, fizikalna, mehanička i tehnološka svojstva. Ovu skupinu karakteriziraju različiti tipovi od kojih se izrađuje duktilni lim, izdržljivi okovi za rad u područjima značajnih temperaturnih promjena i kritični dijelovi (vijci, matice, osovine, klipnjače). Sve proizvode različitih sastava, svojstava i marki iz ove skupine objedinjuje dobra tehnološka zavarljivost. Marke: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), uključujući VSt3Gps, kategorije 1-6.

Konstrukcijski čelici uobičajene kvalitete su legure koje imaju široku primjenu u industriji.

Oznaka čelika kvalitete ugljika

Visokokvalitetni ugljični čelici ne sadrže više od 0,04% S odnosno P.

Označavanje (GOST 1050-88):

• brojevi 05-60 - šifrirana prisutnost ugljika (minimalno - 0,05%, maksimalno - 0,6%);
• kp, ps, sp - stupanj deoksidacije ("sp" nije naznačen);
• G, Yu, F - sadrže mangan, aluminij, vanadij.

Označavanje iznimaka

Čelici kvalitete ugljika imaju iznimke u svojim oznakama:

• 15K, 20K, 22K - visokokvalitetni čelici, primjenjivi u izradi kotlova;
• 20-PV - ugljik - 0,2%, čelik je primjenjiv u proizvodnji cijevi vrućim valjanjem, u kotlovnici i ugradnji sustava grijanja, sadrži bakar i krom;
• OSV - čelik za izradu osovina kolica, sadrži nikal, krom, bakar.

Sve vrste visokokvalitetnog čelika karakteriziraju moguća potreba za korištenjem toplinske (na primjer, normalizacija) i kemijsko-toplinske obrade (na primjer, karburizacija).

Klasifikacija čelika kvalitete ugljika

Ova vrsta ugljičnog čelika može se podijeliti u 4 skupine:

1. Vrlo plastičan materijal, pogodan za hladnu strojnu obradu (valjanje), limova i cijevi. Vrste - čelik 08ps, čelik 08, čelik 08kp.
2. Metal koji se koristi u vrućem valjanju i štancanju koji će raditi u toplinski agresivnim uvjetima. Ocjene - od čelika 10 do čelika 25.
3. Čelik koji je pronašao primjenu u proizvodnji kritičnih dijelova, uključujući opruge, lisnate opruge, spojnice, vijke i osovine. Ocjene - od čelika 60 do čelika 85.
4. Čelici koji zahtijevaju pouzdan rad u agresivnim uvjetima (na primjer, lanac gusjeničnog traktora). Klase čelika 30, čelika 50, čelika 30G, čelika 50G.

Također je moguće podijeliti u 2 skupine sve poznate vrste ugljičnog čelika iz klase kvalitete: konvencionalni konstrukcijski čelik i konstrukcijski čelik koji sadrži mangan.

Primjena ugljičnog konstrukcijskog čelika

Ugljični alatni čelici karakteriziraju visoka čvrstoća i žilavost. Moraju proći toplinsku obradu u više stupnjeva.

Oznaka marke (GOST 1435-74):

• U - karbonski instrumental;
• 7 -13 - sadržaj ugljika u njemu je 0,7-1,3%, respektivno;
• G - prisutnost mangana u sastavu;
• A - visoka kvaliteta.

Iznimke od osnovnih načela označavanja ugljičnih alatnih čelika su materijali za dijelove mehanizma satova A75, ASU10E, AU10E.

Zahtjevi za ugljične alatne čelike

U skladu s GOST-om, alatni čelici moraju ispunjavati niz karakteristika.

Potrebna fizikalna, kemijska i mehanička svojstva: pokazatelji kvalitete tvrdoća, udarna čvrstoća, čvrstoća, otpornost na temperaturne promjene tijekom rada (tijekom rezanja, bušenja, udarna opterećenja), otpornost na koroziju.

Navedena tehnološka svojstva:

• otpornost na negativne procese tehnologije rezanja (prianjanje strugotine, otvrdnjavanje);
• dobra obradivost tokarenjem i brušenjem;
• fleksibilnost na toplinsku obradu;
• otpornost na pregrijavanje.

Da bi se poboljšala kvaliteta mehaničkih i tehnoloških parametara, alatni čelici podvrgavaju se višestupanjskoj toplinskoj obradi:

• žarenje polaznog materijala prije izrade alata;
• kaljenje (hlađenje u otopinama soli) i naknadno kaljenje gotovih proizvoda (uglavnom nisko kaljenje).

Rezultirajuća svojstva određena su kemijskim sastavom i rezultirajućom mikrostrukturom: martenzit s uključcima cementita i austenita.

Upotreba ugljičnih alatnih čelika

Opisani čelici koriste se za izradu svih vrsta alata: reznih, udarnih, pomoćnih.

• Čelik U7, U7A - čekići, dlijeta, sjekire, dlijeta, maljevi, dlijeta, udice.
• Čelik U8, U8A, U8G - pile, odvijači, bušilice, upuštači, rezači, kliješta.
• Čelik U9, U9A - alati za obradu metala, alati za rezanje drva.
• U11, U11A - rašpe, nareznice, pomoćni alati za štancanje i kalibraciju.
• U 12, U12A - razvrtala, nareznice, mjerni alati.
• U13, U13A - turpije, britvice i kirurški instrumenti, bušilice.

Racionalan odabir vrste ugljičnog čelika, tehnologije njegove toplinske obrade, razumijevanje njegovih svojstava i značajki ključ je dugog vijeka trajanja proizvedenih, obrađenih ili korištenih konstrukcija ili alata.

Ugljični čelik, čije su kvalitete opisane u nastavku, naširoko se koristi u raznim industrijama. Odabir određene vrste ugljičnog čelika temelji se na specifičnoj namjeni za koju će se koristiti. To je zbog činjenice da svaki brend ima različite karakteristike.

Klasifikacija čelika

Svi ugljični čelici, ovisno o području primjene, dijele se na niskougljične, srednje ugljične i visokougljične čelike, a dijele se prema nekoliko parametara:

• Metoda deoksidacije.
• Sastav kemijskih elemenata.
• Mikrostruktura.
• Kvaliteta.

Prema osnovnim standardima ugljični čelici se dijele na:

• Strukturno konvencionalno.
• Strukturna kvaliteta.
• Instrumentalna kvaliteta.
• Kvalitetan instrumental.

Tehnologija proizvodnje

Proizvodnja čelika u metalurškoj industriji odvija se na različite načine. Svaki način proizvodnje je drugačiji, ovisno o korištenoj opremi. Dakle, sva oprema za proizvodnju ugljičnih čelika može se podijeliti u tri vrste:

• Konvertorske peći za taljenje.
• Peći s otvorenim ložištem.
• Električne pećnice.

Konverter

Konvertorske peći tope cjelokupni sastav legure. Ovom se metodom rastaljena masa obrađuje tehničkim kisikom. Da bi se vruća masa očistila od raznih nečistoća, u nju se dodaje vapno. To omogućuje pretvaranje nečistoća u trosku. Tijekom proizvodnog procesa aktivno se odvija proces oksidacije metala. To izaziva oslobađanje velike količine otpada.

Proizvodnja ugljičnih čelika u konverterskim pećima ima značajan nedostatak. To uključuje činjenicu da se tijekom rada oslobađa velika količina prašine. To dovodi do potrebe za ugradnjom dodatnih jedinica za filtriranje, što podrazumijeva novčane troškove. Unatoč tome, metoda pretvarača ima visoku produktivnost i naširoko se koristi u metalurgiji.

Otvoreno ognjište

Proizvodnja različitih vrsta ugljičnog čelika pomoću peći s otvorenim ognjištem omogućuje dobivanje visokokvalitetnog konačnog proizvoda. Proces proizvodnje odvija se na sljedeći način:

• Komponente legure učitavaju se u specijalizirani odjeljak peći: lijevano željezo, čelični otpad itd.;
• Cijeli sastav se zagrijava na visoku temperaturu;
• Pod utjecajem temperature sve komponente pretvaraju se u homogenu vruću masu;
• Tijekom taljenja sve komponente legure željeza i ugljika međusobno djeluju;
• Materijal nastao kemijskom reakcijom napušta peć.

Električni

Metoda proizvodnje različitih vrsta ugljičnog čelika u električnim pećima razlikuje se od gore navedenih. Njegova razlika leži u načinu zagrijavanja sastava. Upotreba električne energije za zagrijavanje komponenti smanjuje oksidaciju metala. Time se značajno smanjuje količina vodika u metalu, što poboljšava strukturu legure i utječe na kvalitetu konačnog proizvoda.

Upotreba čelika

Ugljični čelik različitih klasa koristi se za izradu konstrukcija u mnogim industrijama. Ovisno o primjeni proizvoda, koriste se određene marke.

Redovna kvaliteta

Količina stranih nečistoća u gotovim proizvodima regulirana je GOST 380-2005. Ugljični čelik standardne kvalitete koristi se za proizvodnju:

• St0– obloge, okovi itd.;
• St1– kanale, T-grede i I-grede. Ima nisku tvrdoću, ali dobru viskoznost;
• St2– dijelovi nekritičnih građevina. To je vrlo plastičan materijal;
• St3– valjani metal koji se koristi za izradu građevinskih konstrukcija, karoserija, automobilskih naplataka itd.;
• St5– vijci, matice, poluge, klinovi, osovine itd.;
• St6– dijelovi visoke čvrstoće za strojeve za obradu drva i metala.

Visoka kvaliteta

Sljedeće se proizvodi od visokokvalitetnih čelika:

• Cijevi i dijelovi koji su primjenjivi u kotlogradnji.
• Proizvodi visoke duktilnosti - vijci, matice itd.
• Dijelovi namijenjeni izradi zavarenih konstrukcija.
• Razne vrste cijevi, klinova, osovina.
• Zupčanici, kvačila kamiona, autobusa i ostale opreme.
• Opružne podloške, prstenovi.

instrumental

Ugljični alatni čelici različitih klasa imaju povećanu čvrstoću i visoku udarnu žilavost. Koriste se za izradu svih vrsta alata i zamjenskih elemenata. Tijekom proizvodnje proizvodi se višekratno izlažu visokim temperaturama, što poboljšava njihova fizikalna svojstva. Proizvodi su otporni na nagle promjene temperature i vrlo su otporni na koroziju.

Označavanje čelika

Prema oznakama, svi ugljični čelici podijeljeni su u tri kategorije:

• Grupa A. Ovo uključuje legure koje zadovoljavaju strogo određena mehanička svojstva;
• Grupa B.Čelici ove skupine jasno odgovaraju u kemijskom sastavu;
• Grupa B. Proizvodi iz ove skupine moraju istovremeno zadovoljavati mehanička, fizikalna i kemijska svojstva.

Za čelik obične kvalitete, na početku oznake pojavljuju se slova St. Nakon slova St u oznaci nalazi se digitalna oznaka. Broj u oznaci označava broj razreda metala. Dalje, nakon broja, upisuje se vrsta legure. Oznaka vrste legure je sljedeća:

• KP- vrenje;
• P.S– polumirno;
• JV- mirno.

Neposredno prije slovne oznake legure nalazi se slovo koje označava skupinu čelika. Ako proizvod pripada grupi A, tada se slovo ne stavlja.

Za brzo prepoznavanje robne marke, proizvođač nanosi odgovarajuće trake specijaliziranom bojom:

• St0– zelena pruga + crvena.
• St1– jedan žuti + jedan crni.
• St3Gsp– smeđa + plava.
• St3- Crvena.
• St4- crno.
• St5Gps– smeđa + zelena.
• St5– zelena.
• St6– plava.

Stupanj prisutnosti ugljika u materijalu određuje se na samom početku. Količina ugljika za metal skupine A izražena je u stotinkama postotka. Za B i C – u desetinkama. U nekim slučajevima, nakon ovih brojeva proizvođač stavlja slovo G. To znači da proizvod sadrži veliku količinu mangana.

Kategorije kvalitete čelika

Visokokvalitetni čelici različitih oznaka mogu se podijeliti u nekoliko kategorija:

• 08ps, 08kp– imaju visoku plastičnost. Dobro prilagođen za hladno valjanje;
• Od 10 do 25– koristi se za vruće utiskivanje ili valjanje;
• Od 60 do 85– koriste se za izradu kritičnih konstrukcija kao što su opruge, opruge, spojke;
• 30, 50, 30G, 50G– povećana čvrstoća, izdržava velika opterećenja.

Iznimke od notacije

Kvalitetni čelici imaju neke iznimke u oznakama. To uključuje:

• 15K, 20K, 22K– koristi se u izradi kotlova;
• 20-PV– sadrži 0,2 posto ugljika i bakra s kromom. Od njega se izrađuju cijevi za sustave grijanja;
• OSV– sadrži dodatke nikla, kroma i bakra. Od njega se izrađuju osovine željezničkih vagona;
• A75, ASU10E, AU10E– primjenjivo za dijelove mehanizma za satove.

Iz gore navedenog proizlazi da prije uporabe proizvoda od ugljičnog čelika morate obratiti pozornost na njegove oznake. Na taj način možete odrediti njegova fizikalna i kemijska svojstva i područje namjene. Poznavajući značenje označavanja metalnih proizvoda, neće biti poteškoća u odabiru određene vrste za bilo koju svrhu.

Željezo-ugljične legure - čelik i lijevano željezo. Postotak ugljika u čeliku

Određivanje masenog udjela ugljika u čeliku i vrste čelika prema njegovoj strukturi

Mogućnost određivanja masenog udjela ugljika u čeliku prema strukturi je zbog činjenice da su strukturne komponente sporo ohlađene, tj. čelik u ravnoteži sadrži određene i stalne masene udjele ugljika. Pri promjeni udjela ugljika u takvom čeliku unutar određene strukturne skupine (hipoeutektoid, hipereutektoid) mijenja se samo kvantitativni odnos strukturnih komponenti. Iz ovoga slijedi da se maseni udio ugljika može odrediti samo pomoću ravnotežne strukture.

Budući da su gustoće strukturnih komponenti čelika bliske, omjer njihovih masenih udjela može se zamijeniti omjerom površina koje zauzimaju.

U hipoeutektoidnim čelicima maseni udio ugljika određuje se prema

gdje je Fn područje vidnog polja mikroskopa koje zauzima perlit,%; 0,8 – % C u perlitu.

Izračunavanjem masenog udjela ugljika u određenom hipoeutektoidnom čeliku pomoću formule (3.1), moguće je odrediti ocjenu ovog čelika pomoću tablica.

Utjecaj nečistoća na svojstva čelika

U ugljičnom čeliku, uz glavne komponente (željezo i ugljik), postoji niz nečistoća Mn, Si, S, P itd. Prisutnost raznih nečistoća objašnjava se odgovarajućim razlozima. Mn i Si u desetinkama postotka prelaze u čelik tijekom njegove deoksidacije; S i P u stotinkama postotka ostaju u čeliku zbog teškoća njihovog potpunog uklanjanja; Cr i Ni se prenose na čelik iz šarže koja sadrži legirani metalni otpad, a dopušteni su u količinama ne većim od 0,3% svakog. Dakle, čelik je zapravo višekomponentna legura. Dopuštene količine nečistoća u čelicima regulirane su odgovarajućim normama. Nečistoće utječu na mehanička i tehnološka svojstva čelika. Tako npr. Mn i Si povećavaju tvrdoću i čvrstoću, P daje čeliku hladnu krtost - krtost pri normalnim i niskim temperaturama, a S - vruću krtost (crvenu krtost) - krtost pri vrućim temperaturama obrade tlakom. Budući da su u čelicima dopuštene male količine nečistoća, njihov utjecaj na svojstva je zanemariv. Glavni element koji određuje mehanička i tehnološka svojstva čelika je ugljik.

Svaka klasa ugljičnog čelika podliježe određenim ograničenjima sadržaja ugljika koja su regulirana standardima.

Označavanje ugljičnih čelika

Prema namjeni i kvaliteti ugljični čelici se dijele na:

1. Konstrukcijski ugljični čelik uobičajene kvalitete sadrži štetne nečistoće: sumpor do 0,05%, a fosfor do 0,04% (GOST 380-94). Ovi čelici nose oznake St0, St1kp, St1ps, St1sp itd. do St6 (tablica 3.1). Ako iza oznake stoje slova "kp", to znači da je čelik vreo, potpuno nedeoksidiran (deoksidiran samo feromanganom). Ako je "sp" - čelik je miran, dobiven potpunom deoksidacijom (deoksidiran feromanganom, ferosilicijem i aluminijem). Ako je "ps" - polutihi čelik srednjeg tipa.

Ugljični čelici uobičajene kvalitete naširoko se koriste u

konstrukcija. Dijelovi strojarstva proizvode se iz nekoliko klasa. U brodogradnji se koriste kao trupovi, za niskokritične konstrukcije, dijelove strojeva, mehanizama i uređaja brodova i talionica svih vrsta.

2. Strukturni visokokvalitetni ugljični čelik (GOST 1050-88).

Čelici ove skupine podliježu višim zahtjevima u pogledu sastava: manji sadržaj sumpora (manje od 0,04%) i fosfora (manje od 0,035%). Označeni su dvoznamenkastim brojevima koji označavaju prosječni maseni udio ugljika u čeliku u stotinkama postotka (tablica 3.2).

Na primjer, čelik 30 je visokokvalitetni ugljični konstrukcijski čelik s prosječnim masenim udjelom ugljika od 0,3%.

Visokokvalitetni konstrukcijski ugljični čelici imaju široku primjenu u svim granama strojarstva, a posebno u brodogradnji.

Niskougljični čelici (08, 10, 15, 20, 25) imaju visoku duktilnost, ali nisku čvrstoću. Čelici 08, 10 koriste se za izradu dijelova hladnim štancanjem i naslovom (cijevi, kape). Čelici 15, 20, 25 koriste se za kaljene i cijanirane dijelove (čahure, valjci, klinovi) koji su podložni habanju i ne doživljavaju velika opterećenja. Visokokvalitetni čelici s niskim udjelom ugljika također se koriste za kritične zavarene konstrukcije.

Srednje ugljični čelici (30, 35, 40, 45, 50), koji imaju dobar niz mehaničkih svojstava nakon toplinske obrade, koriste se za izradu dijelova visoke čvrstoće (bregaste osovine, vretena, šipke, klipovi, osovine, zupčanici ).

Visokougljični čelici (55, 60) imaju veću čvrstoću, otpornost na trošenje i elastična svojstva; koristi se za dijelove koji rade u uvjetima trenja u prisutnosti visokih statičkih i vibracijskih opterećenja. Od ovih čelika izrađuju se kotrljajući valjci, vretena, diskovi spojke, podloške itd.

3. Visokokvalitetni i visokokvalitetni ugljični alatni čelik (GOST 1435-90).

Ti su čelici označeni slovom Y i brojem iza njega, koji označava prosječni maseni udio ugljika u desetinkama postotka (tablica 3.3). Na primjer, U10 čelik je visokokvalitetni ugljični alatni čelik s prosječnim masenim udjelom ugljika od 1%. Ako se na kraju marke nalazi slovo "A", to znači da je čelik visoke kvalitete, tj. sadrži manje štetnih nečistoća (sumpora manje od 0,018% i fosfora manje od 0,025%). Za alate za rezanje (glodala, upuštača, svrdla, pile za metal, turpije itd.) obično se koriste nadeutektoidni čelici (U10, U11, U12, U13). Alati za obradu drveta, dlijeta, odvijači, sjekire i slično izrađuju se od čelika U7 i U8.

Stol 3.1. Kemijski sastav ugljičnih konstrukcijskih čelika

obične kvalitete prema GOST 380-94

stupanj čelika	Maseni udio elemenata, %

Stol 3.3. Kemijski sastav karbonskih alata

kvalitetni i visokokvalitetni čelici prema GOST 1435-90.

Vrste čelika	Maseni udio elemenata, %

studfiles.net

Legure željezo-ugljik - čelik i lijevano željezo

U suvremenom strojogradnji najviše se koriste legure željeza i ugljika - čelik i lijevano željezo.

Čelik je legura željeza i ugljika; Sadržaj ugljika u čeliku ne prelazi 2%.

Čelici uključuju:

tehnički hardver,

strukturalne i

alatni čelik.

Lijevano željezo je legura željeza i ugljika u kojoj sadržaj ugljika prelazi 2%. Prosječni sadržaj ugljika u lijevanom željezu je 2,5-3,5%.

Osim željeza i ugljika, čelici i lijevano željezo sadrže nečistoće:

silicij i mangan u desetinkama postotka (0,15-0,60%)

sumpora i fosfora u stotinkama postotka (0,05-0,03%) svakog elementa.

Željezo

• žice,

• T-željezo i kutno željezo,

  profili raznih oblika,

  kao i za brojne dijelove u strojogradnji: zupčanike, osovine, osovine, klipnjače, vijke, čekiće, maljeve i dr.

• dlijeta itd.

Svojstva čelika ovise o sadržaju ugljika. Što je više ugljika, to je čelik jači i tvrđi.

Lijevano željezo

Strojograđevni lijevano željezo koristi se za izradu odljevaka svih vrsta strojnih dijelova.

Prema sastavu i strukturi lijevano željezo dijelimo na:

Kovan lijev

Tempirani lijev dobiva se posebnom obradom bijelog lijeva. Kod bijelog lijeva sav ugljik je u kemijski vezanom stanju sa željezom (Fe3C – cementit), što ovom ljevu daje veću tvrdoću i krtost te lošu obradivost.

Bijelo lijevano željezo

U strojogradnji se od bijelog lijeva izrađuju odljevci koji se žare u tzv. temperirani lijev.

Tijekom žarenja cementit se raspada na željezo i slobodni ugljik, a odljevci dobivaju nisku tvrdoću i dobru obradivost.

Sivi lijev

U tehnologiji se najviše koristi sivi lijev u kojem je najveći dio ugljika u slobodnom stanju, u obliku grafita. Tome pridonosi visok sadržaj silicija.

Ovo lijevano željezo ima dobre kvalitete lijevanja i koristi se za proizvodnju željeznih odljevaka. Dijelovi od ovog lijeva dobivaju se lijevanjem u zemljane ili metalne kalupe (ramovi, zupčanici, cilindri, blokovi i dr.).

Zbog prisutnosti slobodnog ugljika (grafita), sivi lijev ima malu tvrdoću i lako se reže.

www.conatem.ru

2.2. Čelik | Znanstvenik za materijale

Za izradu različitih oblikovanih odljevaka koriste se konstrukcijski, alatni i čelici s posebnim fizikalno-kemijskim svojstvima (legirani) kao konstrukcijski izvorni materijal s poboljšanim mehaničkim svojstvima.

Odljevci od ugljičnih konstrukcijskih čelika, koji imaju visoka svojstva čvrstoće, uglavnom se proizvode od sljedećih razreda: čelik 15 L; 20 L; 30 L; 40 L; 50 L; 55 L.

Konstrukcijski ugljični čelici

Konstrukcijski ugljični čelici koriste se u ljevaonicama za izradu lijevanih dijelova koji nose uglavnom mehanička opterećenja (statička, dinamička, vibracijska itd.).

Čelici koji se široko koriste u ljevaoničkoj proizvodnji imaju sljedeći kemijski sastav: 0,15-0,45% C, 0,5-1% Mn, 0,2-0,5% Si. Sadržaj sumpora i fosfora trebao bi biti minimalan. U usporedbi s lijevanim željezom, čelik ima veća mehanička svojstva i ima veću vrijednost skupljanja (oko 2,5%). Ima slabiju fluidnost i sklonost stvaranju unutarnjih naprezanja i pukotina. Većina odljevaka od ugljičnog čelika podvrgava se toplinskoj obradi, koja se provodi radi poboljšanja njihove mikrostrukture, mehaničkih i radnih svojstava.

Konstrukcijski ugljični čelici dijele se na čelike obične kvalitete, čelike visoke kvalitete i čelike visoke kvalitete. Čelici obične kvalitete sadrže povećane količine sumpora (do 0,05-0,06%) i fosfora (do 0,04-0,07%). U visokokvalitetnim čelicima maksimalni sadržaj štetnih nečistoća nije veći od 0,04%. Osim toga, visokokvalitetni čelici imaju uže granice sadržaja ugljika (0,07-0,08%) unutar jedne klase. U čelicima obične kvalitete kreće se od 0,09 do 0,11%. Visokokvalitetni čelik manje je kontaminiran nemetalnim uključcima i ima niži sadržaj topivih plinova. Stoga, s približno istim sadržajem ugljika, visokokvalitetni čelici imaju veću duktilnost i žilavost.

Po kemijskom sastavu čelici se dijele na ugljične (nisko i srednje ugljične) i legirane, a po strukturi na feritno-perlitne i perlitne klase.

Odljevci od niskougljičnog čelika razreda čelika 15 L...25 L koriste se u elektromehaničkoj i strojarskoj industriji. Podvrgnuti su karburizaciji i otvrdnjavanju. Proizvodnja oblikovanih odljevaka od niskougljičnih čelika povezana je s nizom poteškoća: njihovom visokom temperaturom taljenja, smanjenom fluidnošću i stvaranjem vrućih pukotina u odljevku.

Odljevci od srednje ugljičnog čelika čelika 30 L...45 L koriste se uglavnom u strojogradnji za izradu oblikovanih dijelova složenih oblika. Takvi se odljevci podvrgavaju toplinskoj obradi, žarenju, normalizaciji i kaljenju, nakon čega slijedi kaljenje. Srednje ugljični čelici imaju dobru fluidnost, manju sklonost stvaranju vrućih pukotina i imaju visoka mehanička svojstva.

Treba napomenuti da se zbog visoke temperature taljenja i temperature lijevanja, niske fluidnosti i teškoće izlijevanja kalupa čelici obične kvalitete iznimno rijetko koriste kao legure za lijevanje za izradu oblikovanih odljevaka. Stoga je glavni materijal u proizvodnji oblikovanih čeličnih odljevaka nisko i srednje ugljični čelik, ovisno o zahtijevanim mehaničkim svojstvima lijevanih dijelova.

Klase lijevanja visokokvalitetnih ugljičnih čelika dane su u tablici 2.4.

Tablica 2.4. Vrste visokokvalitetnih ugljičnih konstrukcijskih čelika koji se koriste za proizvodnju lijevanih trupaca

stupanj čelika	Sadržaj glavnih elemenata, %
	ugljik	mangan
15 KP L	0,12-0,19	0,25-0,50
15 PS L	0,12-0,19	0,35-0,65
20 KP L	0,17-0,24	0,25-0,50
20 KS L	0,17-0,24	0,35-0,65
25 L	0,22-0,30	0,50-0,80
30 L	0,27-0,35	0,50-0,80
35 L	0,32-0,40	0,50-0,80
40 L	0,37-0,45	0,50-0,80
45 L	0,42-0,50	0,50-0,80
50 L	0,52-0,60	0,50-0,80
55 KS L	0,55-0,63	Ne više od 0,2
60 L	0,57-0,65	0,50-0,80

Bilješke:

1. Navedene marke sadrže ne više od silicija (Si) - 0,17-0,37%; krom (Cr) – 0,25%; sumpora (S) i fosfora (P) ne više od 0,04% (svaki).
2. U označavanju razreda čelika kvalitete ugljika brojevi pokazuju prosječni sadržaj ugljika u čeliku u stotinkama postotka. Slovo "L" znači da je čelik lijevan, slova "KP", "PS" - stupanj deoksidacije čelika; KP – vrenje; PS – polutiho; označavanje bez indeksa je mirno.

Čelici srednjeg ugljika koriste se u strojogradnji, ponajprije za izradu oblikovanih odljevaka kontinuiranog oblika. Čelični odljevci podvrgavaju se toplinskoj obradi: žarenju, normalizaciji i kaljenju, nakon čega slijedi kaljenje.

U pravilu, odljevci izrađeni od lijevanog čelika imaju visoku vlačnu čvrstoću (400-600 MPa), relativno istezanje (10-24%), udarnu žilavost i dovoljnu otpornost na habanje pri udarnim opterećenjima. Glavni element koji određuje mehanička svojstva ugljičnih lijevanih čelika je ugljik.

Alatni ugljični čelici koriste se za izradu lijevanih alata (rezanje, mjerenje, štancanje itd.). Vrste alatnih ugljičnih čelika dane su u tablici 2.5.

Tablica 2.5. Ugljični alatni čelici

U označavanju klasa ugljičnih alatnih čelika brojevi pokazuju prosječni postotak ugljika u desetinkama postotka. Slova iza brojeva označavaju: G – povećan sadržaj mangana u čeliku; A – čelik spada u skupinu visokokvalitetnih čelika, koji sadrže najmanju količinu štetnih nečistoća (fosfor i sumpor, ne više od 0,018% odnosno 0,025% svaki).

Legirani čelici

Mehanička svojstva legiranih lijevanih čelika određena su količinom legirajućih elemenata. Legiranjem se značajno povećavaju mehanička i pogonska svojstva (otpornost na toplinu, otpornost na koroziju, otpornost na habanje itd.). Na primjer, mangan povećava otpornost na habanje, krom povećava otpornost na toplinu. Nikal – otpornost na koroziju itd.

Legirani čelici koriste se u elektroenergetici, kemijskoj i naftnoj industriji, metalurgiji i drugim područjima. Od njih se lijevanjem izrađuju turbinske lopatice, hidraulični prešani ventili, zupci kašika bagera i drugi odljevci.

Legirajući elementi označeni su ruskim slovima:

Vrste legiranog čelika označavaju se slovima i brojevima. Slova označavaju prisutnost određenog legirajućeg elementa u čeliku, brojevi iza slova označavaju sadržaj legirajućih elemenata u postotku. Ako sadržaj elemenata ne prelazi 1,5%, tada se broj legirajućeg elementa ne navodi. Sadržaj ugljika u čelicima naveden je na početku razreda legiranog čelika. Za konstrukcijske čelike prve brojke pokazuju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka, za alatne (visokougljične) čelike - u desetinkama postotka. Slovo "L" na kraju oznake označava da je ovaj čelik izliven. Primjer snimanja i dešifriranja jedne od klasa legiranog čelika otpornog na toplinu: 18N12MZT L, gdje je L lijevani čelik, 0,18% ugljika, 12% nikla, 3% molibdena, do 1,5% titana.

Odljevci izrađeni od visokolegiranih čelika imaju najveća fizikalna i mehanička svojstva.

Visokolegirani čelici s posebnim svojstvima dijele se u sljedeće skupine:

1) otporan na koroziju (nerđajući), otporan na atmosfersku koroziju: 25H18 L; 20X13 L; 10H17 N3S L, itd.;

2) otporan na kiseline, otporan na agresivna okruženja (kiseline): 15H18 N9T L; 5H18N11V L, itd.;

3) otporan na kamenac (otporan na toplinu), otporan na kamenac (oksidacija na visokim temperaturama): 15H9ČS2 L; 25H23N7S L, itd.;

4) otporan na toplinu, održavajući dovoljno visoku čvrstoću na visokim temperaturama: 15H22N15 L; 30×24N12S L; 15H25N19S2 L, itd.;

5) otporan na habanje s visokom otpornošću na habanje pod abrazivnim i udarnim utjecajima u različitim uvjetima: 110G13L; 15X34 L, itd.

Legirani čelici imaju loša svojstva lijevanja i dramatično povećavaju troškove proizvodnje lijevanog dijela. Stoga se preporučuju za uporabu u iznimnim slučajevima kada je nemoguća uporaba konstrukcijskih visokokvalitetnih ugljičnih čelika.

xn--80aagiccszezsw.xn--p1ai

Maksimalni sadržaj - ugljik - Velika enciklopedija nafte i plina, članak, stranica 4

Maksimalni sadržaj - ugljik

stranica 4

Naziv razreda legiranog čelika sastoji se od oznake elemenata i brojeva koji slijede. Brojevi iza slova označavaju prosječni sadržaj legirajućeg elementa u postotku, osim elemenata koji su u čeliku prisutni u malim količinama. Brojevi prije prvog slova označavaju prosječni ili maksimalni sadržaj ugljika u čeliku u stotinkama postotka.  

Jedna od najučinkovitijih i najraširenijih metoda zaštite od MCC je legiranje čelika s jakim elementima koji tvore karbid kao što su titan i niobij. Ovi elementi vežu ugljik u jake karbide, čime sprječavaju stvaranje kromovih karbida i osiguravaju dovoljnu koncentraciju kroma u čvrstoj otopini. Uzima se da je sadržaj titana jednak Ti 5 (C-002)%, niobiju Nb10 (C-002)%, gdje je 0,02% najveći sadržaj ugljika pri kojem se održava otpornost čelika na MCC. Prednost niobija u odnosu na titan je veća otpornost njegovih karbida na otapanje s povećanjem temperature kaljenja i na izgaranje tijekom zavarivanja, međutim niobij čini čelike sklonim vrućim pukotinama tijekom zavarivanja.  

U klasama nehrđajućeg visokolegiranog čelika prema GOST 5632 - 72, kemijski elementi označeni su sljedećim slovima: A - dušik, B - volfram, D - bakar, M - molibden, P - bor, T - titan, Yu - aluminij, X - krom, B - niobij, G - mangan, E - selen, N - nikal, C - silicij, F - vanadij, K - kobalt, C - cirkonij. Brojevi koji se pojavljuju u nazivu robne marke nakon slova označavaju, kao i u nazivu razreda konstrukcijskog čelika, postotak legirajućeg elementa u cijelim jedinicama. Sadržaj elementa prisutnog u čeliku u malim količinama nije označen brojevima. Broj ispred slovne oznake označava prosječni ili, u nedostatku donje granice, najveći sadržaj ugljika u čeliku u stotinkama postotka.  

Nakon toga se u Rehbergove apsorbere (uz protok pročišćenog kisika) uvodi 1 50 ml 0,02 jV Ba (OH) 2 otopine, propušta se zrak još 15 minuta, a otopina barita se titrira s 0,01 N otopina klorovodične kiseline pod strujom zraka. Nepostojanje razlike između potrošnje ove kiseline u određenoj titraciji i zasebno utvrđenog omjera između barita i klorovodične kiseline ukazuje na čistoću instalacije; u suprotnom, morate nastaviti s čišćenjem uređaja. Nakon završetka takvog čišćenja pod protokom kisika pri brzini od 5 ml/min, 2 00 - 2 50 ml 0 02 N doda se u suhe Rehbergove apsorbere. Optimalni volumen vode za analizu određuje se ukupnim sadržajem ugljika u njemu: na temelju donjeg omjera između 1 ml 0,01 N otopine HC1 i ugljika, krajnje granice ukupnog sadržaja ugljika u uzorku vode kreću se od 10 do 200 μg C. Ako je analiza ispravno provedena, čak i pri maksimalnom sadržaju ugljika titar barita u trećem apsorberu malo se mijenja.  

Pomoću sl. 25.6 pogledajmo što se događa kada se taline različitog sastava ohlade ispod eutektičke temperature od 1130 C. Legura, čiji je sastav određen točkom 1 na dijagramu, hlađenjem se skrutne u eutektičkoj točki E, stvarajući smjesu cementit Fe3C i austenit; potonji je čvrsta otopina ugljika u željezu. Opisana smjesa naziva se ledeburit. Talina, čiji sastav odgovara točki 2, pri skrućivanju stvara kristale austenita, a preostala se talina obogaćuje ugljikom do postizanja eutektičke točke. Nakon toga se dobije čvrsta faza koja sadrži austenit i ledeburit. Dakle, taline sastava 1 i 2 na kraju proizvode smjese istih krutina, austenita i cementita, ali u različitim omjerima. Ova vrijednost karakterizira maksimalni sadržaj ugljika u njegovoj čvrstoj otopini sa željezom, a također određuje gornju granicu sadržaja ugljika u konvencionalnim legurama ugljika. Kada je prisutno više ugljika, legure željeza nazivaju se lijevano željezo. Pri hlađenju taline sastava 3 prvo nastaju austenitni kristali koji su siromašniji ugljikom od taline; talina je, naprotiv, obogaćena ugljikom. Kada se ohladi na temperaturu koja odgovara točki na solidus krivulji koja odgovara sastavu izvorne taline, kristalizira stvarajući austenit.  

Posljednjih godina obavljen je dovoljan broj radova na proučavanju faznih dijagrama i procesa isparavanja visoko vatrostalnih pseudometalnih karbida elemenata IV i V skupine, na temelju kojih je moguće zamisliti opće ponašanje ovih materijala. . Ovi spojevi (kao i slični nitridi, ternarni i kvaternarni karbidonitridi, oksi-karbidi i oksikarbonitridi) imaju vrlo visoke energije vezanja. Na temelju električne vodljivosti i magnetskih svojstava ovih spojeva utvrđeno je da su veze u njima metalne prirode u cijeloj kristalnoj rešetki. Sastav nastalih faza nije određen valencijama, kao što je slučaj u slučaju ionskih spojeva prijelaznih metala ili u slučaju spojeva kao što je adamantin, u kojima prevladavaju C-veze. Karbidi na visokim temperaturama obično sadrže tri nestehiometrijske faze. Metal (a-faza) na visokim temperaturama dodaje 5 - 10 at. Sljedeća faza ima idealnu heksagonalnu rešetku s kemijskom formulom MaC, a odstupanja od stehiometrijskog sastava na temperaturama znatno ispod eutektičke su očito vrlo mala. Kako se približava eutektička temperatura, minimalna koncentracija ugljika u M2C fazi brzo opada, a maksimalna koncentracija ugljika samo neznatno raste. U svakom slučaju, pri vrlo visokim temperaturama faza M2C je nestabilna i mijenja se peritektičkom reakcijom uz nastanak taline i y-faze tipa NaCl s velikim odstupanjima od stehiometrijskog sastava. Faza ima širok raspon sastava. Međutim, čini se da u svim proučavanim sustavima maksimalni sadržaj ugljika u karbidu u ravnoteži s grafitom ostaje manji od stehiometrijskog. Rezultati dobiveni od strane različitih istraživača ponekad su nedosljedni, a interpretacija rezultata je komplicirana zbog lakoće uvođenja kisika i dušika u te faze, kao i poteškoća u određivanju malih nečistoća.  

Stranice:      1    2    3    4

Sadrži male količine mangana (Mn), silicija (Si), sumpora (S) i fosfora (P).

Čelici se dijele na:

• prema namjeni - strukturni i instrumentalni;
• prema načinu proizvodnje - otvorene, taljene u otvorenim pećima; Bessemer, proizveden u pretvaračima obloženim kiselim materijalima; Thomasov čelik, proizveden u konvertorima obloženim osnovnim materijalima, i električni čelik, taljen u lučnim ili indukcijskim visokofrekventnim pećima;
• prema kemijskom sastavu - ugljični i legirani.

Legirani čelici osim ugljika, sadrže povećane količine mangana (Mn), silicija (Si), kroma (Cr), nikla (Ni), molibdena (Mo), volframa (W), vanadija (V) i drugih elemenata koji daju ove čelici posebna svojstva, na primjer, povećana čvrstoća i tvrdoća, otpornost na koroziju.

Za proizvodnju zavarenih konstrukcija, ugljični čelik obične kvalitete, isporučen u skladu s GOST 380, postao je široko rasprostranjen Ugljični čelik obične kvalitete, ovisno o svojoj namjeni, podijeljen je u tri skupine:

• skupina A - isporučuje se prema mehaničkim svojstvima;
• skupina B - isporučuje se prema kemijskom sastavu;
• skupina B - isporučuje se prema mehaničkim svojstvima i kemijskom sastavu.

Ovisno o standardiziranim pokazateljima:

• Čelici skupine A dijele se u tri kategorije - Al, A2, A3;
• grupa čelika B - u dvije kategorije - B1 i B2;
• skupina čelika B - u šest kategorija - Bl, B2, VZ, B4, B5, B6.

Za čelik skupine A utvrđuju se stupnjevi St0, St1, St2, St4, St5, St6. Za čelik grupe B - klase BSt0, BSt1, BSt2, BStZ, BSt4, BSt5, BSt6. Čelik skupine B proizvodi se otvorenim i konverterskim metodama. Za njega su instalirane ocjene VSt2, VSt3, VSt4, VSt5. Slova St označavaju čelik, brojevi od 0 do 6 su konvencionalni broj razreda čelika ovisno o kemijskom sastavu i mehaničkim svojstvima. Slova B i C ispred oznake marke označavaju da skupina čelika A nije navedena u oznaci. Ako je čelik klasificiran kao kipući, stavlja se indeks "kp", ako je klasificiran kao polumirni - "ps" i miran - "sp".

Prema vrsti valjanog čelika postoje limovi, široke trake, profili (traka, okrugli, itd.) I oblikovani čelik (kanali, kutovi, I-grede). Ovisno o tehnologiji izrade armaturni čelik se dijeli na armaturu od šipke i žice, a ovisno o profilu - na glatku i periodičnu. Visokokvalitetni ugljični konstrukcijski čelici koriste se za izradu kritičnih zavarenih konstrukcija.

Kvalitetni čelici prema GOST 1050-88 označeni su dvoznamenkastim brojevima koji označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka. Na primjer, stupnjevi 10, 15, 20 itd. znače da čelik u prosjeku sadrži 0,10, 0,15, 0,20% ugljika.

Čelik prema GOST 1050-88 proizvodi se u dvije skupine:

• skupina I - s normalnim sadržajem Mn (0,25-0,80%);
• skupina II - s povećanim sadržajem Mn (0,70-1,2%). S povećanim udjelom mangana (Mn) u oznaku se dodatno uvodi slovo G, što označava da čelik ima povećan udio Mn.

Legirani čelici osim uobičajenih nečistoća, sadrže elemente posebno unesene u određenim količinama kako bi se osigurala potrebna svojstva. Ti se elementi nazivaju legirajućim elementima. Legirani čelici dijele se ovisno o sadržaju legirajućih elemenata na niskolegirane (do 2,5% legirajućih elemenata), srednjelegirane (od 2,5 do 10%) i visokolegirane (preko 10%). Legirani čelici označeni su brojevima i slovima koji označavaju približan sastav čelika. Slovo pokazuje koji je čelik uključen u sastav, a brojevi iza njega označavaju prosječni sadržaj elementa kao postotak. Ako element sadrži manje od 1%, tada se brojevi ne stavljaju iza slova. Prve dvije znamenke označavaju prosječni sadržaj ugljika u stotinkama postotka.

Utjecaj osnovnih elemenata na svojstva ugljičnih čelika

• s niskim udjelom ugljika, koji sadrži od 0,05 do 0,25% C;
• srednji ugljik - od 0,25 do 0,6% C i
• visok ugljik - preko 0,6% C.

S povećanjem udjela ugljika raste vlačna čvrstoća, tvrdoća i krtost čelika, dok se istezanje i žilavost smanjuju. Sadržaj ugljika u konvencionalnim konstrukcijskim čelicima do 0,25% ne smanjuje zavarljivost čelika. Pri većem sadržaju ugljika, čelik se kvari jer se u zonama pod utjecajem topline stvaraju otvrdnute strukture, što dovodi do pukotina. Povećanje sadržaja ugljika u dodatnom metalu uzrokuje poroznost zavara.

Mangan sadržan u čeliku u rasponu od 0,3-0,8%, unutar ovih granica mangan (Mn) ne komplicira proces zavarivanja. Kod zavarivanja srednje manganskih čelika koji sadrže 1,8-2,5% Mn postoji opasnost od pojave zbog činjenice da mangan (Mn) doprinosi prokaljivosti čelika.

Silicij sadržan u čeliku s niskim i srednjim udjelom ugljika u rasponu od 0,02-0,35%, unutar ovih granica ne uzrokuje poteškoće pri zavarivanju. Kada je sadržaj silicija (Si) u specijalnim čelicima od 0,8 do 1,5%, to postaje teško zbog visoke fluidnosti silicijevog čelika i stvaranja vatrostalnih silicijevih (Si) oksida.

Sumpor je štetna primjesa u čeliku. Sa željezom stvara kemikaliju koja se naziva željezov sulfid. Čelik s primjesom S popušta zagrijavanjem, odnosno postaje crveno krt. Sadržaj S u čeliku ne smije biti veći od 0,055%. Zavarljivost čelika naglo se pogoršava s povećanjem sadržaja S.

Fosfor također je štetna primjesa u čeliku. Sadržaj P u čeliku ne smije biti veći od 0,05%; sa željezom tvori kemijski spoj - željezni fosfor. Fosfor povećava tvrdoću i krtost čelika i uzrokuje hladnokrtost, odnosno pojavu pukotina u hladnom stanju.

Vanadij u legiranim čelicima sadržan je u rasponu od 0,2-0,8%. Čini čelik očvrsljivim, što otežava zavarivanje. Tijekom procesa zavarivanja, V aktivno oksidira i izgara.

Volfram u legiranim čelicima sadržan je u rasponu od 0,8 do 18%. W povećava tvrdoću čelika i komplicira proces zavarivanja jer snažno oksidira.

nikal u čelicima s niskim udjelom ugljika sadržan je u rasponu od 0,2-0,3%, u konstrukcijskim čelicima - od 1 do 5% i legiranim čelicima - od 8 do 35%. U čeliku, nikal (Ni) povećava svojstva plastičnosti i čvrstoće, ali ne smanjuje zavarljivost.

Molibden ograničeni sadržaj u čeliku od 0,15 do 0,8%. Prilikom zavarivanja, molibden (Mo) potiče stvaranje pukotina, aktivno oksidira i izgara.

Krom niskougljični čelici sadrže do 0,3% konstrukcijski čelici - 0,7-3,5%, legirani krom čelici - 12-18% i krom-nikl čelici - 9-35%. Cr otežava zavarivanje jer stvara vatrostalni krom tijekom procesa zavarivanja.

Titan i niobij u visokolegiranim kromovim i krom-nikal čelicima, tijekom zavarivanja se spajaju s C, sprječavajući stvaranje kromovih karbida. Na taj način titan (Ti) i niobij (Nb) poboljšavaju zavarljivost.

Bakar u čelicima je sadržan u rasponu od 0,3-0,8%; Si poboljšava zavarljivost, povećava čvrstoću, plastična svojstva i otpornost čelika na koroziju.

Kisik nalazi se u čelicima u obliku željeznog oksida, koji se otapa u čistom rastaljenom željezu u količini do 0,5, što odgovara sadržaju od 0,22% O 2. Topivost željeznog oksida u čeliku opada s povećanjem sadržaja S. On pogoršava zavarljivost čelika i smanjuje njegovu čvrstoću i plastična svojstva.

Dušik otapa se u rastaljenom metalu, ulazeći u bazen za zavarivanje iz okolnog zraka. Kada se zavarivačka kupka ohladi, N 2 stvara kemijske spojeve sa željezom (nitride), koji povećavaju čvrstoću i tvrdoću i značajno smanjuju čelik.

Vodik- štetna nečistoća u čeliku nakuplja se na određenim mjestima šava za zavarivanje, a tijekom zavarivanja uzrokuje pojavu malih pukotina.

Za daljnje razmatranje strukturnih transformacija tijekom sporog hlađenja potrebno je sve čelike podijeliti u dvije skupine:

Čelik prve skupine Koriste se uglavnom kao konstrukcijski čelici, a čelici druge skupine koriste se kao alatni čelici.

U čelicima sa sadržajem ugljika manjim od 0,8% linije GS i PSK određuju početnu i završnu temperaturu rekristalizacije (sekundarne kristalizacije) austenita u ferit.

Rekristalizacija

Rekristalizacija uzrokovane alotropskom transformacijom Fe γ → Fe α.

U čistom željezu ova se transformacija odvija pri konstantnoj temperaturi (910°), dok se kod čelika odvija u temperaturnom području, budući da će za čelik s udjelom C = 0,2% proces rekristalizacije započeti pri temperaturi od 850°, a završiti pri temperatura 723°.

Strukturne transformacije tijekom hlađenja čelika

Međutim, kada se čelik ohladi u temperaturnom rasponu 850-723°, neće se sav austenit pretvoriti u ferit. Nešto austenita će ostati. Taj će se austenit pretvoriti u perlit pri temperaturi od 723°.

Kao rezultat ove dvije transformacije u temperaturnom području određenom linijama GS i PSK, struktura čelika koji sadrže C< 0,8% при комнатной температуре будет состоять из ferit + perlit.

Kvantitativni odnos između ferita i perlita određen je postotkom ugljika u čeliku. Što više ugljika bčelika, što više perlita sadrži, čelik će biti tvrđi, izdržljiviji, ali manje rastezljiv.

U čelicima sa sadržajem C>0,8% Linije SE i PSK određuju temperature početka i kraja kristalizacije cementita iz austenita (sekundarna kristalizacija).

Ova transformacija je uzrokovana smanjenje topljivosti ugljika u austenitu pri hlađenju.

Pri temperaturi od 1130° može se u austenitu otopiti 2% ugljika, a kod 723° samo 0,8%. Dakle, ako čelik sadrži 1% ugljika, tada će se nakon hlađenja, počevši od temperature od 820°, višak ugljika oslobađati iz austenita u obliku cementita sve dok u austenitu ne ostane 0,8% ugljika.

Na temperaturi od 723° ovaj će se austenit pretvoriti u perlit.

Kao rezultat ove dvije transformacije u temperaturnom rasponu određenom linijama ES i PSK i na temperaturi od 723°, struktura čelika sa sadržajem C>0,8% na sobnoj temperaturi sastojat će se od cementit + perlit.

Kvantitativni odnos između cementita i perlita također će biti određen količinom ugljika u čeliku. Što više ugljika ima u čeliku, to ima više cementita i čelik će biti tvrđi, ali i lomljiviji.

U čelicima sa sadržajem C = 0,8% Transformacija austenita tijekom sporog hlađenja započet će i završiti na temperaturi od 723 °. Struktura ovog čelika na sobnoj temperaturi bit će perlit.

Temperature linije PSK, kada je u pitanju grijanje, znači AC1.

Temperature linije G.S. I S.E. označiti prema tome ANW ili A St.