Dijelovi od ugljičnog čelika Istaknuta slika

Dijelovi od ugljeničnog čelika

Kratki opis:

Termin ugljenični čelik se takođe može koristiti u odnosu na čelik koji nije nerđajući čelik;u ovoj upotrebi ugljenični čelik može uključivati legirane čelike.Visokougljični čelik ima mnogo različitih upotreba kao što su glodalice, alati za rezanje (kao što su dlijeta) i žice visoke čvrstoće.

Pošaljite nam email

Detalji o proizvodu

Oznake proizvoda

Uvođenje dijelova od ugljičnog čelika

Ugljični čelik je čelik sa sadržajem ugljika od oko 0,05 do 3,8 posto po težini.Definicija ugljičnog čelika iz Američkog instituta za željezo i čelik (AISI) kaže:
1. nije specificiran niti potreban minimalni sadržaj za hrom, kobalt, molibden, nikl, niobijum, titan, volfram, vanadijum, cirkonijum ili bilo koji drugi element koji treba dodati da bi se postigao željeni efekat legiranja;
2. navedeni minimum za bakar ne prelazi 0,40 odsto;
3. ili maksimalni sadržaj određen za bilo koji od sljedećih elemenata ne prelazi navedene procente: mangan 1,65 posto;silicijum 0,60 odsto;bakra 0,60 posto.
Termin ugljenični čelik se takođe može koristiti u odnosu na čelik koji nije nerđajući čelik;u ovoj upotrebi ugljenični čelik može uključivati legirane čelike.Visokougljični čelik ima mnogo različitih upotreba kao što su glodalice, alati za rezanje (kao što su dlijeta) i žice visoke čvrstoće.Ove primjene zahtijevaju mnogo finiju mikrostrukturu, što poboljšava žilavost.

Toplinska obrada dijelova od ugljičnog čelika

Kako udio ugljika raste, čelik ima sposobnost da postane tvrđi i jači kroz termičku obradu;međutim, postaje manje duktilan.Bez obzira na termičku obradu, veći sadržaj ugljika smanjuje zavarljivost.U ugljičnim čelicima, veći sadržaj ugljika snižava tačku topljenja.

Svrha termičke obrade ugljičnog čelika je promijeniti mehanička svojstva čelika, obično duktilnost, tvrdoću, granicu tečenja ili otpornost na udar.Imajte na umu da su električna i toplotna provodljivost samo malo promijenjene.Kao i kod većine tehnika ojačanja čelika, Youngov modul (elastičnost) je nepromijenjen.Svi tretmani čelika trguju duktilnošću za povećanu čvrstoću i obrnuto.Gvožđe ima veću rastvorljivost ugljenika u austenitnoj fazi;stoga svi toplinski tretmani, osim sferoidizacije i procesnog žarenja, počinju zagrijavanjem čelika do temperature na kojoj može postojati austenitna faza.Čelik se zatim gasi (toplotno se izvlači) umjerenom do niskom brzinom omogućavajući ugljiku da difundira iz austenita formirajući željezni karbid (cementit) i ostavljajući ferit, ili velikom brzinom, zadržavajući ugljik unutar željeza i tako formirajući martenzit .Brzina kojom se čelik hladi kroz eutektoidnu temperaturu (oko 727 °C) utječe na brzinu kojom ugljik difundira iz austenita i formira cementit.Uopšteno govoreći, brzo hlađenje će ostaviti željezni karbid fino dispergovan i proizvesti fino zrnati perlit, a polagano hlađenje će dati grublji perlit.Hlađenje hipoeutektoidnog čelika (manje od 0,77 tež.% C) rezultira lamelarno-perlitnom strukturom slojeva željeznog karbida sa α-feritom (gotovo čisto željezo) između.Ako se radi o hipereutektoidnom čeliku (više od 0,77 tež.% C) onda je struktura puna perlita s malim zrncima (većima od perlitne lamele) cementita formiranim na granicama zrna.Eutektoidni čelik (0,77% ugljika) imat će perlitnu strukturu kroz zrna bez cementita na granicama.Relativne količine sastojaka se nalaze pomoću pravila poluge.U nastavku slijedi lista mogućih vrsta toplinskih tretmana.

Dijelovi od ugljeničnog čelika u odnosu na dijelove od legiranog čelika

Legirani čelik je čelik koji je legiran raznim elementima u ukupnim količinama između 1,0% i 50% po težini radi poboljšanja njegovih mehaničkih svojstava.Legirani čelici se dijele u dvije grupe: niskolegirani čelici i visokolegirani čelici.Razlika između to dvoje je sporna.Smith i Hashemi definišu razliku na 4,0%, dok je Degarmo, et al. definišu na 8,0%.Najčešće se izraz "legirani čelik" odnosi na niskolegirane čelike.

Strogo govoreći, svaki čelik je legura, ali se ne nazivaju svi čelici "legirani čelici".Najjednostavniji čelici su željezo (Fe) legirano ugljikom (C) (oko 0,1% do 1%, ovisno o vrsti).Međutim, izraz "legirani čelik" je standardni izraz koji se odnosi na čelike s drugim legirajućim elementima dodanim namjerno pored ugljika.Uobičajene legure uključuju mangan (najčešći), nikl, hrom, molibden, vanadijum, silicijum i bor.Manje uobičajene legure uključuju aluminijum, kobalt, bakar, cerij, niobijum, titan, volfram, kalaj, cink, olovo i cirkonijum.

Slijedi niz poboljšanih svojstava legiranih čelika (u poređenju sa ugljičnim čelicima): čvrstoća, tvrdoća, žilavost, otpornost na habanje, otpornost na koroziju, kaljivost i tvrdoća na vruće.Da bi se postigla neka od ovih poboljšanih svojstava, metal može zahtijevati toplinsku obradu.

Neki od njih nalaze primjenu u egzotičnim i vrlo zahtjevnim aplikacijama, kao što su lopatice turbina mlaznih motora i nuklearni reaktori.Zbog feromagnetnih svojstava željeza, neke legure čelika nalaze važne primjene gdje su njihove reakcije na magnetizam vrlo važne, uključujući u električnim motorima i transformatorima.

Toplinska obrada dijelova od ugljičnog čelika

Spheroidizing
Sferoidit nastaje kada se ugljični čelik zagrijava na približno 700 °C više od 30 sati.Sferoidit se može formirati na nižim temperaturama, ali potrebno vrijeme se drastično povećava, jer je ovo proces kontroliran difuzijom.Rezultat je struktura šipki ili sfera cementita unutar primarne strukture (ferit ili perlit, ovisno na kojoj se strani eutektoida nalazite).Svrha je omekšavanje čelika s većim ugljikom i omogućavanje veće formacije.Ovo je najmekši i najduktilniji oblik čelika.

Potpuno žarenje
Ugljični čelik se zagrijava na približno 40 °C iznad Ac3 ili Acm 1 sat;ovo osigurava da se sav ferit transformiše u austenit (iako bi cementit mogao i dalje postojati ako je sadržaj ugljika veći od eutektoida).Čelik se tada mora polako hladiti, u području od 20 °C (36 °F) na sat.Obično se radi samo o hlađenju peći, gdje se peć isključuje sa čelikom koji je još uvijek unutra.Ovo rezultira grubom perlitnom strukturom, što znači da su "trake" perlita debele.Potpuno žareni čelik je mekan i duktilan, bez unutrašnjih naprezanja, što je često neophodno za ekonomično oblikovanje.Samo sferoidizirani čelik je mekši i duktilniji.

Proces žarenja
Proces koji se koristi za ublažavanje naprezanja u hladno obrađenom ugljičnom čeliku sa manje od 0,3% C. Čelik se obično zagrijava na 550–650 °C u trajanju od 1 sata, ali ponekad na temperaturama i do 700 °C.Slika desno [potrebno pojašnjenje] pokazuje područje gdje se proces žarenje događa.

Izotermno žarenje
To je proces u kojem se hipoeutektoidni čelik zagrijava iznad gornje kritične temperature.Ova temperatura se održava neko vrijeme, a zatim se smanjuje ispod donje kritične temperature i ponovo se održava.Zatim se ohladi na sobnu temperaturu.Ova metoda eliminira bilo kakav temperaturni gradijent.

Normalizacija
Ugljični čelik se zagrijava na približno 55 °C iznad Ac3 ili Acm 1 sat;ovo osigurava da se čelik potpuno transformiše u austenit.Čelik se zatim hladi zrakom, što je brzina hlađenja od približno 38 °C (100 °F) u minuti.Ovo rezultira finom perlitnom strukturom i ujednačenijom strukturom.Normalizirani čelik ima veću čvrstoću od žarenog čelika;ima relativno visoku čvrstoću i tvrdoću.

Gašenje
Ugljični čelik sa najmanje 0,4 tež% C zagrijava se do normalizirajućih temperatura, a zatim se brzo hladi (gasi) u vodi, slanoj otopini ili ulju do kritične temperature.Kritična temperatura ovisi o sadržaju ugljika, ali je općenito niža kako se sadržaj ugljika povećava.Ovo rezultira martenzitnom strukturom;oblik čelika koji posjeduje super-zasićeni sadržaj ugljika u deformiranoj kubično-centriranoj (BCC) kristalnoj strukturi, pravilno nazvanoj tetragonalno usmjereno na tijelo (BCT), sa velikim unutrašnjim naprezanjem.Tako kaljeni čelik je izuzetno tvrd, ali lomljiv, obično previše krt za praktične svrhe.Ova unutrašnja naprezanja mogu uzrokovati naprezanje na površini.Kaljeni čelik je otprilike tri puta tvrđi (četiri s više ugljika) od normaliziranog čelika.

Markarenje (markiranje)
Markarenje zapravo nije postupak kaljenja, pa otuda i termin marquenching.To je oblik izotermne termičke obrade koja se primjenjuje nakon početnog gašenja, obično u kupelji sa rastopljenom soli, na temperaturi malo iznad "martenzitne početne temperature".Na ovoj temperaturi, zaostala naprezanja unutar materijala su rasterećena i može se formirati nešto bainita iz zadržanog austenita koji nije imao vremena da se transformiše u bilo šta drugo.U industriji, ovo je proces koji se koristi za kontrolu duktilnosti i tvrdoće materijala.Dužim markiranjem raste duktilnost uz minimalan gubitak čvrstoće;čelik se drži u ovoj otopini dok se unutarnja i vanjska temperatura dijela ne izjednače.Zatim se čelik hladi umjerenom brzinom kako bi se temperaturni gradijent održao minimalnim.Ovaj proces ne samo da smanjuje unutrašnja naprezanja i naponske pukotine, već i povećava otpornost na udar.

Kaljenje
Ovo je najčešća termička obrada s kojom se susreće, jer se konačna svojstva mogu precizno odrediti temperaturom i vremenom kaljenja.Kaljenje uključuje ponovno zagrijavanje kaljenog čelika na temperaturu ispod eutektoidne temperature, a zatim hlađenje.Povišena temperatura omogućava stvaranje vrlo malih količina sferoidita, koji vraća duktilnost, ali smanjuje tvrdoću.Stvarne temperature i vremena pažljivo se biraju za svaku kompoziciju.

Austempering
Austempering proces je isti kao i martemperatura, osim što se gašenje prekida i čelik se drži u kupelji otopljene soli na temperaturama između 205 °C i 540 °C, a zatim se hladi umjerenom brzinom.Rezultirajući čelik, nazvan bainit, proizvodi iglatu mikrostrukturu u čeliku koja ima veliku čvrstoću (ali manju od martenzita), veću duktilnost, veću otpornost na udar i manje izobličenja od martenzitnog čelika.Nedostatak austempera je što se može koristiti samo na nekoliko čelika i zahtijeva posebnu slanu kupku.