Углеродистая сталь — классификация и применение

Углеродистая сталь — один из самых востребованных материалов в мире металлургии и машиностроения. Когда заводами производится и отгружается металлопрокат оптом, то с большей долей вероятности в нём присутствует именно углеродистые стальные сплавы. Разберём основные классификации углеродистой стали, способы её получения и области применения.

Химический состав углеродистой стали

Углеродистая сталь имеет разные химические составы, которые определяют её свойства и области применения. В зависимости от количественного содержания углерода в ней, можно выделить три основных категории:

• Высокоуглеродистые стали (0,6-1,4%). Они содержат высокое количество углерода, что делает их твёрдыми и износостойкими. Они широко используются в производстве режущих инструментов и деталей, где необходима высокая твёрдость.
• Среднеуглеродистые стали (0,3-0,6%). Это стандартный выбор для большинства задач. Они обладают хорошей прочностью и устойчивостью к износу, что делает их идеальными для изготовления металлоконструкций, изделий из металла и металлопроката.
• Низкоуглеродистые стали (до 0,25%). Известные своей пластичностью и ударопрочностью, они широко применяются в производстве сварных конструкций и изделий, таких как трубы и автомобильные кузова. Чтобы увеличить их прочность, проводят дополнительную процедуру отжига.

Назначение сталей зависит от массовой доли углерода. Они могут быть обыкновенными, конструкционными и инструментальными. Структура и характеристики металла изменяются при помощи термообработки: закалки и отжига.

Классификация по качеству и способу производства

Производство углеродистой стали включает несколько этапов:

1. Плавление. Сталь производится путём плавления железной руды с добавлением углерода и других сплавов.
2. Окисление. На этом этапе удаляются нежелательные примеси, такие как сера и фосфор, путём окисления.
3. Раскисление. Процесс удаления избытка кислорода для достижения нужного химического состава.

Процесс выплавки стали является ключевым этапом в её производстве и происходит в заводских условиях в разных установках:

1. Мартеновские печи. Это один из наиболее распространённых методов выплавки стали. В мартеновских печах металл получается путём плавления чугуна вместе с добавлением железной руды и других сплавов. Этот процесс позволяет регулировать химический состав стали и удалять нежелательные примеси, такие как сера и фосфор. Мартеновская печь часто используется для производства конструкционных сталей.
2. Конвертеры. Конвертерный метод выплавки также широко распространён в промышленности. Он включает в себя использование конвертера, где чугун и железная руда подвергаются процессу окисления. Это приводит к удалению лишнего углерода и других примесей. Конвертеры могут быть с различными системами продува (например, кислородным или аргоновым), что позволяет дополнительно контролировать химический состав.
3. Электроплавка. Этот метод использует высокочастотные электрические нагреватели для плавления металла. Он позволяет получать стали с высокой чистотой и точностью химического состава. Электроплавка особенно подходит для специализированных задач, таких как производство нержавеющей стали или сталей для высокоточных инструментов.

Где именно выплавляется сталь, зависит от специфических потребностей предприятия и требований к конечному продукту. Важно отметить, что каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, и выбор оптимального метода выплавки играет решающую роль в получении стали нужного качества и свойств.

Маркировка углеродистой стали в России осуществляется согласно требованиям ГОСТ и ОСТ, а также существует международный стандарт ISO. Маркировка указывает на класс, чистоту и назначение сталей.