Сапасы бойынша жіктелуі
Болатты жіктеу: негізгі өлшемдер
Болат химиялық құрамы, белгіленуі, сапасы, қышқылдану (деоксидтену) дәрежесі және құрылымы бойынша жіктеледі. Бұл жіктеу өндіріс пен қолдану саласына қарай қажетті қасиеттерді дәл таңдауға мүмкіндік береді.
Негізгі идея: болаттың қасиеттері ең алдымен көміртек мөлшеріне, сондай-ақ қоспалаушы элементтерге және металлургиялық өңдеу деңгейіне тәуелді.
1) Химиялық құрамы бойынша жіктелуі
Көміртекті болаттар
Құрамындағы негізгі легірлеуші фактор ретінде көміртек басым болатын болаттар көміртекті болаттар деп аталады. Көміртек мөлшеріне қарай олар үш топқа бөлінеді:
- Төмен көміртекті — 0,25%-ға дейін
- Орта көміртекті — 0,25–0,6%
- Жоғары көміртекті — 0,6%-дан жоғары
Қоспалы (легірленген) болаттар
Қажет қасиеттерді беру үшін құрамына арнайы элементтер енгізілген болаттар қоспалы (легірленген) болаттар деп аталады. Қоспалаушы элементтердің жалпы мөлшеріне қарай:
Енгізілген элементтеріне байланысты болаттар хромды, марганецті, хромникельді және басқа түрлерге бөлінеді.
Цементтелетін қоспалы болаттар (ГОСТ 4543-71)
Бұл топқа әдетте төмен көміртекті, төмен және орташа қоспалы болаттар жатады. Олар үйкеліс жағдайында жұмыс істейтін машиналар мен құралдардың бөлшектерін жасауға арналған.
15ХА, 18ХГ, 25ХГМ, 20ХН, 20Х2Н4А, 18Х2Н4МА
Жақсартылған қоспалы болаттар (ГОСТ 4542-71)
Бұл — көбіне орта көміртекті және төмен қоспалы болаттар. Қажетті қасиеттерді қамтамасыз ету үшін оларды шыңдау және жоғары жасыту арқылы жылумен өңдеу кеңінен қолданылады.
40ХС, 40ХФА, 30ХГСА, 40ХМ2МА
2) Белгіленуі бойынша жіктелуі
Белгіленуі бойынша болаттар құрылымдық, құралдық және арнайы қасиеттері бар арнайы белгіленудегі болаттар болып бөлінеді.
Құралдық болаттар (ГОСТ 1435-74)
Құралдық болаттар өлшеуіш және кескіш аспаптарды, сондай-ақ штамптарды жасауға қолданылады.
Жоғары қаттылыққа, тозуға төзімділікке және жылуға төзімділікке ие болуы тиіс.
Қатты, тозуға төзімді болып, ұзақ уақыт бойы өлшемі мен пішінін сақтауы керек.
Жоғары температурада механикалық қасиеттерін сақтауымен қатар, қыздыру мен салқындату кезінде пайда болатын жарықшақтарға төзімді болуы қажет.
К7, К8Г, К9, К10, К11, К12, К13
Арнайы құрылымдық болаттар
Арнайы құрылымдық болаттарға коррозияға төзімді, суыққа төзімді және беріктігі жоғары қоспалы болаттар жатады. Хром немесе никель қосу болатқа антикоррозиялық қасиет береді.
Жоғары температураға төзімді болаттарға құрамында алюминий, хром, кремнийі бар болаттар жатады. Ал жоғары температурада берік болаттар әдетте хром, никель, молибден және кремниймен легірленеді.
3) Сапасы бойынша жіктелуі
Сапасы бойынша болаттар қарапайым сапалы, сапалы, жоғары сапалы және аса сапалы болып жіктеледі.
Сапа — металлургиялық үдерісте қалыптасатын болат қасиеттерінің жиынтығы.
Болат сапасын ажыратудағы негізгі көрсеткіш — құрамындағы зиянды қоспалардың (әсіресе күкірт пен фосфор) нормалары.
4) Қышқылдану (деоксидтену) дәрежесі бойынша жіктелуі
Қышқылдану дәрежесі бойынша болаттарды тынық, жартылай тынық және қайнаушы деп бөледі. Сұйық болаттан оттегіні жою үдерісі деоксидтену деп аталады.
Тынық болат
Тынық болаттар пеште және ожауда марганец, алюминий және кремний арқылы жақсы деоксидтенеді. Қатаю кезінде газ бөлінуі аз болып, болат салыстырмалы түрде бірқалыпты «тынық» қатады.
Қайнаушы болат
Қайнаушы болаттар, әдетте, тек марганецпен деоксидтенеді және жеткіліксіз деоксидтенген болып саналады. Құю алдында құрамындағы оттегі көп болғандықтан, қатаю кезінде ол көміртекпен әрекеттесіп, көміртек тотығы (CO) көпіршіктерін түзеді. Бұл құбылыс болаттың «қайнауын» тудырады.
- Әдетте арзанырақ.
- Кремний мөлшері төмен (шамамен 0,07% деңгейінде).
- Газ тәрізді қоспалар көбірек болуы мүмкін; көбіне төмен көміртекті маркаларда кездеседі.
Мұндай болаттардан алынатын жұқа табақтар жақсы штампталатындықтан, мысалы, автомобиль шанағын жасауға қолданылуы мүмкін.
Жартылай тынық болат
Жартылай тынық болаттар деоксидтену деңгейі бойынша тынық пен қайнаушы болаттардың арасында орналасады: деоксидтенудің бір бөлігі пеште және ожауда жүргізіледі, ал қалған бөлігі металл құрамындағы көміртек есебінен жүзеге асады.
Болаттың құрамы мен қасиеттері туралы қысқаша
Болаттың сұр шойыннан негізгі айырмашылығы — құрамындағы көміртек пен басқа да қоспалардың азағырақ болуында.
Көміртек мөлшері артқан сайын болаттың беріктігі мен қаттылығы өседі, ал пластикалығы мен тұтқырлығы едәуір төмендейді.
Болаттағы қоспалардың шартты топтары
- Тұрақты қоспалар: марганец, кремний, фосфор, күкірт.
- Жасырын қоспалар: оттегі, сутегі, азот.
- Кездейсоқ қоспалар: мысалы, мышьяк, қорғасын және басқа элементтер.
- Арнайы қоспалар: пайдалану кезінде қажетті қасиеттерді беру үшін әдейі қосылады.
Болат өндіру әдістері
Оттегі-конвертерлік әдіс
Конвертер — іші отқа төзімді кірпішпен астарланған болат реторта. Бастапқыда бұл әдісте конвертерге құйылған сұйық шойын астынан ауамен үрленген. Ауадағы оттегімен әрекеттесіп, шойындағы көміртек, кремний, марганец және басқа қоспалар тотығады да, қосымша көп жылу бөлінеді. Сондықтан бұл әдіс отын шығынын талап етпейді.
Қазіргі кезде ауаның орнына техникалық оттегі қолданылады, сондықтан үдеріс оттегі-конвертерлік әдіс деп аталады.
Көптеген зауыттарда түбі жабық, доломит немесе хром-магнезит кірпішімен астарланған, көлемі шамамен 250–400 т болатын конвертерлер пайдаланылады.
Жұмыс циклі әдетте конвертер ішіне металл сынықтарын (кейде темір рудасын) салудан басталады.
Мартен әдісі
Мартен пеші — жалынды және регенеративті пеш. Балқыту кеңістігінде газ тәрізді отын немесе мазут жағылады. Мартен пештерінде болат қатқан немесе сұйық шойыннан, болат және шойын сынықтарынан, темір рудасынан, флюстер мен ферроқорытпаларды қосу арқылы өндіріледі.
Мартен үдерісі металл, шлак, газ ортасы және пеш астары арасындағы физика-химиялық әсерлесуге негізделеді. Негізгі түрлеріне скрап-рудалық және скрап үдерістері жатады.
Мартен пештерінде көміртекті конструкциялық және легірленген болаттар өндіріледі.