Polad: tərif, təsnifat, kimyəvi tərkibi və tətbiqi

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:16

"Polad" sözünü nə qədər tez-tez eşidirik. Və bunu təkcə metallurgiya istehsalı sahəsində peşəkarlar deyil, həm də şəhər əhalisi tələffüz edir. Heç bir güclü struktur polad olmadan tamamlanmaz. Əslində, metal bir şey dedikdə, poladdan hazırlanmış məmulatı nəzərdə tuturuq. Gəlin onun nədən ibarət olduğunu və necə təsnif edildiyini öyrənək.

Tərif

Polad bəlkə də dəmir və karbona əsaslanan ən məşhur ərintidir. Üstəlik, sonuncunun payı 0,1-2,14% arasında dəyişir, birincisi isə 45%-dən aşağı ola bilməz. İstehsalın asanlığı və xammalın mövcudluğu bu metalın insan fəaliyyətinin bütün sahələrinə yayılmasında həlledici əhəmiyyət kəsb edir.

Materialın əsas xüsusiyyətləri kimyəvi tərkibindən asılı olaraq dəyişir. Dəmir və karbondan ibarət iki komponentdən ibarət bir ərinti kimi poladın tərifi tam adlandırıla bilməz. Buraya, məsələn, istiliyə davamlılıq üçün xrom və korroziyaya davamlılıq üçün nikel daxil ola bilər.

Tələb olunan komponentlərmateriallar əlavə üstünlüklər verir. Beləliklə, dəmir ərintini müəyyən şərtlərdə elastik və asanlıqla deformasiyaya uğrayan edir, karbon isə kövrəkliklə eyni vaxtda möhkəmlik və sərtlik yaradır. Buna görə də onun payı poladın ümumi kütləsində çox azdır. Alaşımın istehsal üsulunun müəyyən edilməsi onun tərkibindəki manqanın 1% və silisiumun 0,4% miqdarında olmasına səbəb oldu. Metalın əriməsi zamanı ortaya çıxan və onlardan qurtulmağa çalışdıqları bir sıra çirklər var. Fosfor və kükürdlə yanaşı, oksigen və azot da materialın xassələrini pisləşdirir, daha az davamlı edir və elastikliyini dəyişir.

Təsnifat

Poladın müəyyən xüsusiyyətlərə malik metal kimi tərifi, əlbəttə ki, şübhəsizdir. Bununla belə, materialı bir neçə istiqamətdə təsnif etməyə imkan verən məhz onun tərkibidir. Beləliklə, məsələn, metallar aşağıdakı xüsusiyyətlərə görə fərqlənirlər:

• kimyəvi;
• struktur;
• keyfiyyətə görə;
• nəzərdə tutulduğu kimi;
• deoksidləşmə dərəcəsinə görə;
• sərtliyə görə;
• polad qaynaq qabiliyyətinə görə.

Poladın tərifi, markalanması və onun bütün xüsusiyyətləri aşağıda təsvir olunacaq.

İşarələmə

Təəssüf ki, qlobal polad təyinatı yoxdur, bu da ölkələr arasında ticarəti xeyli çətinləşdirir. Rusiyada alfasayısal sistem müəyyən edilmişdir. Hərflər elementlərin adını və deoksidləşmə üsulunu, rəqəmlər isə onların sayını göstərir.

Kimyəvi tərkibi

İki yol varpoladın kimyəvi tərkibinə görə bölünməsi. Müasir dərsliklərin verdiyi tərif karbon və alaşımlı materialı ayırd etməyə imkan verir.

Birinci atribut poladı aşağı karbonlu, orta karbonlu və yüksək karbonlu, ikincisi isə aşağı ərintili, orta ərintili və yüksək ərintili kimi təyin edir. Aşağı karbonlu metal adlanır, GOST 3080-2005-ə uyğun olaraq dəmirə əlavə olaraq aşağıdakı komponentləri ehtiva edə bilər:

• Karbon - 0,2%-ə qədər. O, termal güclənməni təşviq edir, bunun sayəsində dartılma gücü və sərtlik ikiqat artır.
• Manqan 0,8%-ə qədər miqdarda aktiv olaraq oksigenlə kimyəvi əlaqəyə girir və dəmir oksidinin əmələ gəlməsinin qarşısını alır. Metal dinamik yüklərə daha yaxşı dözür və termal sərtləşməyə daha uyğundur.
• Silikon – 0,35%-ə qədər. O, möhkəmlik, möhkəmlik, qaynaq qabiliyyəti kimi mexaniki xüsusiyyətləri yaxşılaşdırır.

QOST-a görə, poladın aşağı karbonlu polad kimi tərifi faydalı ilə yanaşı, aşağıdakı miqdarda bir sıra zərərli çirkləri ehtiva edən metala verilir. Bu:

• Fosfor - 0,08%-ə qədər soyuq kövrəkliyin görünüşünə cavabdehdir, dözümlülüyü və gücü pozur. Metalın möhkəmliyini azaldır.
• Kükürd - 0,06%-ə qədər. Metalın təzyiqlə emalını çətinləşdirir, xasiyyətin kövrəkliyini artırır.
• Azot. Alaşımın texnoloji və möhkəmlik xüsusiyyətlərini azaldır.
• Oksigen. Gücü azaldır və kəsici alətlərə müdaxilə edir.

Qeyd etmək lazımdır ki, aşağı və yaaşağı karbonlu poladlar xüsusilə yumşaq və çevikdir. Həm isti, həm də soyuqda yaxşı deformasiya olurlar.

Orta karbonlu poladın tərifi, eləcə də onun tərkibi təbii ki, yuxarıda təsvir edilən materialdan fərqlidir. Ən böyük fərq isə 0,2-0,45% arasında dəyişən karbonun miqdarıdır. Belə bir metal əla güc xüsusiyyətləri ilə yanaşı, aşağı möhkəmlik və çevikliyə malikdir. Orta karbonlu polad adətən normal güc yükləri altında istifadə olunan hissələr üçün istifadə olunur.

Əgər karbon miqdarı 0,5%-dən çox olarsa, belə polad yüksək karbonlu polad adlanır. O, artan sərtliyə, azaldılmış özlülük və çevikliyə malikdir və alətlərin və hissələrin isti və soyuq deformasiya ilə ştamplanması üçün istifadə olunur.

Poladda mövcud olan karbonun müəyyən edilməsi ilə yanaşı, materialın xüsusiyyətlərinin müəyyən edilməsi tərkibində əlavə çirklərin olması ilə mümkündür. Adi elementlərdən əlavə, xrom, nikel, mis, vanadium, titan, azot kimyəvi cəhətdən bağlanmış vəziyyətdə metala məqsədyönlü şəkildə daxil edilirsə, o zaman aşqarlanmış adlanır. Bu cür əlavələr kövrək qırılma riskini azaldır, korroziyaya davamlılığı və gücünü artırır. Onların sayı poladın ərinti dərəcəsini göstərir:

• aşağı ərintili - 2,5%-ə qədər alaşımlı əlavələrə malikdir;
• orta lehimli - 2,5-10%;
• yüksək alaşımlı - 50%-ə qədər.

Bu nə deməkdir? Məsələn, hər hansı əmlakın artırılması aşağıdakı kimi təmin edilməyə başlandı:

1. Xrom əlavə edilir. müsbətmexaniki xüsusiyyətlərə artıq cəmi 2% həcmində təsir edir.
2. Nikelin 1-dən 5%-ə qədər tətbiqi özlülüyün temperatur marjasını artırır. Və soyuq kövrəkliyi azaldır.
3. Manqan daha ucuz olsa da, nikellə eyni şəkildə işləyir. Bununla belə, bu, metalın həddindən artıq istiləşməyə həssaslığını artırmağa kömək edir.
4. Volfram yüksək sərtlik təmin edən karbid əmələ gətirən əlavədir. Çünki qızdırılan zaman taxıl böyüməsinin qarşısını alır.
5. Molibden bahalı əlavədir. Bu yüksək sürətli poladların istiliyə davamlılığını artırır.
6. Silikon. Turşu müqavimətini, elastikliyi, miqyas müqavimətini artırır.
7. Titan. Xrom və manqan ilə birləşdirildikdə incə dənəli quruluşu təşviq edə bilər.
8. Mis. Korroziyaya qarşı xüsusiyyətləri artırır.
9. Alüminium. İstiliyə davamlılığı, miqyaslanmanı, möhkəmliyi artırır.

Struktur

Poladın tərkibini müəyyən etmək onun strukturunu öyrənmədən natamam olardı. Bununla belə, bu əlamət sabit deyil və bir sıra amillərdən asılı ola bilər, məsələn: istilik müalicəsi rejimi, soyutma dərəcəsi, ərinti dərəcəsi. Qaydalara görə, polad strukturu tavlama və ya normallaşdırmadan sonra müəyyən edilməlidir. Qızdırıldıqdan sonra metal aşağıdakılara bölünür:

• pro-evtekoid strukturu - artıq ferritlə;
• eutektoid, perlitdən ibarətdir;
• hipereutektoid - ikinci dərəcəli karbidlərlə;
• ledeburite - ilkin karbidlərlə;
• austenitic - üz mərkəzli kristal qəfəs ilə;
• ferritik - kub bədən mərkəzli qəfəslə.

Polad sinfinin müəyyən edilməsi normallaşdırıldıqdan sonra mümkündür. İstilik, saxlama və sonrakı soyutma daxil olan istilik müalicəsinin bir növü kimi başa düşülür. Burada perlit, austenit və ferritik siniflər fərqlənir.

Keyfiyyət

Növlərin müəyyən edilməsi keyfiyyət baxımından dörd yolla mümkün olmuşdur. Bu:

1. Adi keyfiyyət - bunlar 0,6%-ə qədər karbon tərkibli poladlardır, ocaq sobalarında və ya oksigendən istifadə edərək konvertorlarda əridilir. Onlar ən ucuz hesab olunur və digər qrupların metallarına nisbətən daha aşağı xüsusiyyətlərə malikdir. Belə poladlara misal olaraq St0, St3sp, St5kp verilə bilər.
2. Keyfiyyət. Bu növün görkəmli nümayəndələri St08kp, St10ps, St20 poladlarıdır. Onlar eyni sobalarda əridilir, lakin doldurma və istehsal prosesləri üçün daha yüksək tələblər qoyulur.
3. Yüksək keyfiyyətli poladlar elektrik sobalarında əridilir ki, bu da qeyri-metal daxilolmalar üçün materialın təmizliyinin artmasına, yəni mexaniki xüsusiyyətlərin yaxşılaşmasına zəmanət verir. Bu materiallara St20A, St15X2MA daxildir.
4. Xüsusilə yüksək keyfiyyətli - xüsusi metallurgiya üsulu ilə hazırlanır. Onlar sulfidlərdən və oksidlərdən təmizlənməni təmin edən elektroşlakların yenidən əriməsinə məruz qalırlar. Bu tip poladlara St18KhG-Sh, St20KhGNTR-Sh daxildir.

Konstruktiv poladlar

Bu, bəlkə də layman üçün ən sadə və başa düşülən işarədir. Konstruktiv, alət və xüsusi təyinatlı poladlar var. Struktur adətən bölünür:

1. Konstruksiya poladları adi keyfiyyətli karbon poladlarıdır və aşağı ərintili seriyanın nümayəndələridir. Onlar bir neçə tələblərə tabedirlər, bunlardan başlıcası kifayət qədər yüksək səviyyədə qaynaq qabiliyyətidir. Məsələn, StS255, StS345T, StS390K, StS440D.
2. Sementlənmiş materiallar səthi aşınma şəraitində işləyən və eyni zamanda dinamik yüklərə məruz qalan məhsulların istehsalı üçün istifadə olunur. Bunlara aşağı karbonlu çeliklər St15, St20, St25 və bəzi ərintilər daxildir: St15Kh, St20Kh, St15KhF, St20KhN, St12KhNZA, St18Kh2N4VA, St18Kh2N4MA, St18KhGT, St20KhGT, St.03
3. Soyuq ştamplama üçün yüksək keyfiyyətli aşağı karbonlu nümunələrdən yuvarlanan yarpaqlardan istifadə olunur. St08Yu, St08ps, St08kp kimi.
4. Söndürmə və yüksək temperləmə prosesi vasitəsilə təkmilləşdirilmiş emal edilə bilən poladlar. Bunlar orta karbonlu (St35, St40, St45, St50), xrom (St40X, St45X, St50X, St30XRA, St40XR) poladları, həmçinin xrom-silikon-manqan, xrom-nikel-molibden və xrom-nikeldir.
5. Bahar yayları elastik xüsusiyyətlərə malikdir və onları uzun müddət saxlayır, çünki onlar yorğunluğa və məhvə qarşı yüksək müqavimət göstərirlər. Bunlar St65, St70 və alaşımlı poladların (St60S2, St50KhGS, St60S2KhFA, St55KhGR) karbon nümayəndələridir.
6. Yüksək möhkəmlikli nümunələr istilik müalicəsi və kimyəvi tərkibi ilə əldə edilən digər konstruktiv poladlardan iki dəfə güclü olan nümunələrdir. Kütləvi olaraq bunlar alaşımlı orta karbonlu poladlardır, məsələn, St30KhGSN2A, St40KhN2MA, St30KhGSA, St38KhN3MA, StOZN18K9M5T, St04KHIN9M2D2TYu.
7. Bilyalı podşipnikÇeliklər xüsusi dözümlülük, yüksək dərəcədə aşınma müqaviməti və gücü ilə xarakterizə olunur. Onlardan müxtəlif növ daxilolmaların olmaması tələblərinə cavab vermələri tələb olunur. Bu nümunələrə tərkibində xrom olan yüksək karbonlu poladlar daxildir (StSHKh9, StSHKh15).
8. Avtomatik polad tərifləri aşağıdakı kimidir. Bunlar boltlar, qoz-fındıq, vintlər kimi kritik olmayan məhsulların istehsalında istifadə üçün nümunələrdir. Belə ehtiyat hissələri adətən emal olunur. Buna görə də əsas vəzifə tellur, selen, kükürd və qurğuşunun materiala daxil edilməsi ilə əldə edilən hissələrin emal qabiliyyətini artırmaqdır. Bu cür əlavələr emal zamanı kövrək və qısa çiplərin meydana gəlməsinə kömək edir və sürtünməni azaldır. Avtomatik poladların əsas nümayəndələri aşağıdakı kimi təyin edilmişdir: StA12, StA20, StA30, StAS11, StAS40.
9. Korroziyaya davamlı poladlar, təxminən 12% xrom tərkibli ərintisi olan poladlardır, çünki o, səthdə korroziyanın qarşısını alan oksid təbəqəsi əmələ gətirir. Bu ərintilərin nümayəndələri St12X13, St20X17N2, St20X13, St30X13, St95X18, St15X28, St12X18NYUT,
10. Aşınmaya davamlı nümunələr aşındırıcı sürtünmə, zərbə və güclü təzyiq altında işləyən məhsullarda istifadə olunur. Nümunə olaraq St110G13L kimi dəmir yolu relsləri, qırıcılar və tırtıllı maşınların hissələri göstərilə bilər.
11. İstiliyədavamlı poladlar yüksək istilikdə işləyə bilər. Onlar boruların, qaz və buxar turbinlərinin ehtiyat hissələrinin istehsalında istifadə olunur. Bunlar əsasən yüksək alaşımlı aşağı karbonlu nümunələrdir, tərkibində mütləq nikel şəklində əlavələr ola bilər.molibden, nobium, titan, volfram, bor. Nümunə olaraq St15XM, St25X2M1F, St20XZMVF, St40HUS2M, St12X18N9T, StXN62MVKYU ola bilər.
12. İstiliyədavamlı havada, qazda və sobada, oksidləşdirici və karbürləşdirici mühitlərdə kimyəvi zədələrə qarşı xüsusilə davamlıdır, lakin ağır yüklər altında sürünür. Bu növün nümayəndələri St15X5, St15X6SM, St40X9S2, St20X20H14S2-dir.

Alət poladları

Bu qrupda ərintilər kəsici və ölçmə alətləri üçün kalıplara bölünür. İki növ kalıp poladları var.

• Soyuq formalaşdırma üçün material yüksək dərəcədə sərtliyə, möhkəmliyə, aşınma müqavimətinə, istiliyə davamlılığa malik olmalıdır. Lakin kifayət qədər özlülük var (StX12F1, StX12M, StX6VF, St6X5VMFS).
• İsti formalaşdırıcı material yaxşı gücə və möhkəmliyə malikdir. Aşınma müqaviməti və miqyas müqaviməti ilə yanaşı (St5KhNM, St5KhNV, St4KhZVMF, St4Kh5V2FS).

Ölçü aləti poladları, aşınma müqavimətinə və sərtliyə əlavə olaraq, ölçü baxımından sabit və üyüdülməsi asan olmalıdır. Bu ərintilərdən kalibrlər, ştapellər, şablonlar, hökmdarlar, tərəzilər, plitələr hazırlanır. Nümunə olaraq StU8, St12Kh1, StKhVG, StKh12F1 ərintiləri ola bilər.

Kəsici alətlər üçün polad qruplarını müəyyən etmək kifayət qədər asandır. Belə ərintilər hətta istilik təsirinə məruz qaldıqda belə uzun müddət kəsilmə qabiliyyətinə və yüksək sərtliyə malik olmalıdır. Bunlara karbon və ərinti aləti, eləcə də daxildiryüksək sürətli poladlar. Burada aşağıdakı görkəmli nümayəndələrin adını çəkə bilərsiniz: StU7, StU13A, St9XS, StKhVG, StR6M5, Stryuk5F5.

Ərintinin deoksidləşməsi

Poladın deoksidləşmə dərəcəsinə görə təyini onun üç növünü nəzərdə tutur: sakit, yarımsakit və qaynar. Konseptin özü maye ərintidən oksigenin çıxarılmasına aiddir.

Sakit polad bərkləşmə zamanı demək olar ki, qaz buraxmır. Bu, oksigenin tamamilə çıxarılması və külçənin üstündə büzülmə boşluğunun əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır, daha sonra kəsilir.

Yarı sakit poladda qazlar qismən ayrılır, yəni sakit poladdan daha çox, lakin qaynayanlardan daha azdır. Əvvəlki halda olduğu kimi burada qabıq yoxdur, lakin yuxarıda qabarcıqlar əmələ gəlir.

Qaynayan ərintilər bərkidikdə böyük miqdarda qaz buraxır və en kəsiyində yuxarı və aşağı təbəqələr arasında kimyəvi tərkibindəki fərqi görmək kifayətdir.

Sərtlik

Bu konsepsiya materialın onun içinə daha sərt nüfuz etməyə müqavimət göstərmək qabiliyyətinə aiddir. Sərtliyin təyini üç üsuldan istifadə etməklə mümkün oldu: L. Brinell, M. Rockwell, O. Vickers.

Brinell üsuluna görə, bərkimiş polad top nümunənin yer səthinə sıxılır. Çapın diametrini öyrənməklə sərtliyini təyin edin.

Rokvelə görə poladın sərtliyini təyin etmək üsulu. O, 120 dərəcə almaz konus ucunun nüfuz dərinliyinin hesablanmasına əsaslanır.

Test nümunəsindəki Vickersə görəalmaz tetraedral piramida sıxılır. Qarşı tərəflərdə 136 dərəcə bucaq ilə.

Poladın markasını kimyəvi analiz olmadan təyin etmək mümkündürmü? Metallurgiya sahəsində mütəxəssislər poladın dərəcəsini bir qığılcımla tanıya bilirlər. Metalın tərkib hissələrinin müəyyən edilməsi onun emalı zamanı mümkündür. Məsələn:

• CVG poladında sarı-qırmızı nöqtələr və tutamlar olan tünd qırmızı qığılcımlar var. Budaqlanmış sapların uclarında ortada sarı dənələrlə parlaq qırmızı ulduzlar görünür.
• P18 polad, həmçinin başlanğıcda sarı və qırmızı tündləri olan tünd qırmızı qığılcımlarla müəyyən edilir, lakin saplar düzdür və çəngəlləri yoxdur. Dəstələrin uclarında bir və ya iki açıq sarı dənə ilə qığılcımlar var.
• Polad markaları ХГ, Х, ШХ15, ШХ9 yüngül ulduzlu sarı qığılcımlara malikdir. Və budaqlarda qırmızı dənələr.
• U12F polad sıx və iri ulduzlu açıq sarı qığılcımlarla seçilir. Bir neçə qırmızı və sarı tutamla.
• Polad 15 və 20-də açıq sarı qığılcımlar, çoxlu çəngəllər və ulduzlar var. Ancaq bir neçə tutam.

Poladın qığılcımla təyini mütəxəssislər üçün kifayət qədər dəqiq üsuldur. Bununla belə, adi insanlar yalnız qığılcımın rəngini tədqiq etməklə metalı xarakterizə edə bilməzlər.

Qaynaq qabiliyyəti

Müəyyən təsir altında metalların birləşmə əmələ gətirmə xassəsinə poladların qaynaq qabiliyyəti deyilir. Bu göstəricinin müəyyən edilməsi tərkibində dəmir və karbon aşkar edildikdən sonra mümkündür.

Onların qaynaqla yaxşı bağlandığına inanılıraşağı karbonlu çeliklər. Karbon miqdarı 0,45% -dən çox olduqda, qaynaq qabiliyyəti pisləşir və karbon miqdarı yüksək olduqda daha da pisləşir. Bu həm də ona görə baş verir ki, materialın qeyri-bərabərliyi artır və sulfid daxilolmaları taxıl sərhədlərində gözə çarpır ki, bu da çatların əmələ gəlməsinə və daxili gərginliyin artmasına səbəb olur.

Alaşımlı komponentlər də əlaqəni pisləşdirir. Qaynaq üçün ən əlverişsiz olanlar xrom, molibden, manqan, silisium, vanadium, fosfor kimi kimyəvi elementlərdir.

Bununla belə, aşağı alaşımlı poladlarla işləyərkən texnologiyaya uyğunluq xüsusi tədbirlərdən istifadə etmədən qaynaq qabiliyyətinin yaxşı faizini təmin edir. Qaynaq qabiliyyətinin müəyyən edilməsi bir sıra mühüm material keyfiyyətlərini qiymətləndirdikdən sonra mümkündür, o cümlədən:

• Soyutma sürəti.
• Kimyəvi tərkibi.
• Qaynaq zamanı ilkin kristallaşmanın və struktur dəyişikliklərinin görünüşü.
• Metalın çatlar əmələ gətirmə qabiliyyəti.
• Materialın sərtləşməyə meyli.