Kohlenstoffstahlsorten. Klassifizierung, GOST, Anwendung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Stahl ist ein eisenmetallurgisches Produkt, das wichtigste Strukturmaterial. Es wird zur Herstellung von Baubeschlägen, Walzmetall verschiedener Profile, Rohre, Teile, Mechanismen und Werkzeuge verwendet.

Stahlerzeugung

Die Eisenmetallurgie beschäftigt sich mit der Herstellung von Eisen und Stahl. Gusseisen ist ein hartes, aber nicht h altbares Material. Stahl ist ein starkes, zuverlässiges, duktiles, zu Legierungen neigendes Metall, das beim Gießen, Walzen, Schmieden und Stanzen verwendet wird.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, Stahl herzustellen:

1. Konverter. Ausstattung: Sauerstoffkonverter. Charge (Rohstoffe): Weißguss, Stahlschrott, Kalkstein. Es werden nur Kohlenstoffstähle hergestellt.
2. Martenowski. Ausstattung: Herdofen. Charge: flüssiges Roheisen, Stahlschrott, Eisenerz. Universell für Kohlenstoff- und legierte Stähle.
3. Lichtbogen. Ausstattung: Lichtbogenofen. Charge: Stahlschrott, Gusseisen, Koks, Kalkstein. Generische Methode.
4. Induktion. Ausstattung: Induktionsofen. Charge: Stahl- und Gussschrott, Ferrolegierungen.

Die Essenz des Stahlherstellungsprozesses besteht darin, die Menge an negativen chemischen Einschlüssen zu reduzieren, um ein Metall zu erh alten, das im Volksmund "Eisen" genannt wird, oder besser gesagt, eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung mit einem Kohlenstoffgeh alt von nicht mehr als 2,14 %.

Desoxidationsprozesse

Für Stahl im Endstadium der Verhüttung ist ein Siedeprozess charakteristisch, der durch die ihm innewohnenden Stickstoff-, Wasserstoff- und Kohlenoxide beeinflusst wird. Eine solche Legierung hat im erstarrten Zustand eine poröse Struktur, die durch Walzen entfernt wird. Es ist weich und dehnbar, aber nicht stark genug.

Der Vorgang der Desoxidation besteht in der Deaktivierung von siedenden Verunreinigungen durch Einbringen von Ferromangan, Ferrosilizium und Aluminium in die Legierung. Abhängig von der Menge an Restgasen und desoxidierenden Elementen kann der Stahl halbleise oder ruhig sein.

Der fertige Stahl mit dem erforderlichen Desoxidationsgrad wird zur Kristallisation in Formen gegossen und in den nachfolgenden technologischen Stufen bei der Herstellung von fertigen Stahlprodukten verwendet.

Klassifizierung von Kohlenstoffstahl

Alle auf dem Weltmarkt existierenden Stähle lassen sich in Kohlenstoff und Legierungen unterteilen. Alle Güten von Kohlenstoffstählen werden in verschiedene Klassifikationsgruppen und Bezeichnungsmerkmale eingeteilt.

Anhand der Hauptklassifikationsmerkmale unterscheiden sie:

1. Baustähle aus Kohlenstoff. Sie enth alten weniger als 0,8 % Kohlenstoff. Sie werden zur Herstellung von Bewehrungsstäben, Walzprodukten und Gussteilen verwendet.
2. Kohlenstoff-Werkzeugstähle, die Kohlenstoff enth altenzwischen 0,7 % und 1,3 % betragen. Sie werden für Werkzeuge, Instrumentenausrüstung verwendet.

Durch Desoxidationsverfahren:

• kochend - desoxidierende Elemente (RE) in der Zusammensetzung von weniger als 0,05 %;
• semi-ruhig - 0,05%≦RE≦0,15%;
• ruhig - 0,15%≦RE≦0,3%.

Nach chemischer Zusammensetzung:

• kohlenstoffarm (0,3%≦C);
• mittel Kohlenstoff (0,3≦C≦0,65%);
• kohlenstoffreich (0,65≦C≦1,3%).

Stähle mit einem Kohlenstoffgeh alt von über 1,3 % werden in der Industrie nicht verwendet.

Je nach Mikrostruktur:

• untereutektoid - in diesem Stahl beträgt der Kohlenstoffgeh alt weniger als 0,8 %;
• eutektoid - das sind Stähle mit einem Kohlenstoffgeh alt von 0,8 %;
• übereutektoid - Stähle mit einem Kohlenstoffgeh alt über 0,8 %.

Qualität:

1. Normale Qualität. Schwefel enthält hier weniger als 0,06 %, Phosphor - nicht mehr als 0,07 %.
2. Qualitätsstähle. Sie enth alten nicht mehr als 0,04 % Schwefel und Phosphor.
3. Hohe Qualität. Die Schwefelmenge überschreitet hier nicht 0,025% und Phosphor - nicht mehr als 0,018%.

Gemäß der Hauptnorm werden Kohlenstoffstahlsorten unterteilt in:

• Construction Normalqualität;
• Bauqualität;
• instrumentale Qualität;
• instrumental hohe Qualität.

Merkmale der Kennzeichnung von Baustahl gewöhnlicher Qualität

Stähle gewöhnlicher Qualität enth alten: Von - bis0,6 %, S - bis zu 0,06 %, P - bis zu 0,07 %. Schauen wir uns an, wie dieser Kohlenstoffstahl gekennzeichnet ist. GOST 380 definiert die folgenden Bezeichnungsnuancen:

• A, B, C - Gruppe; A - in Briefmarken nicht angegeben;
• 0–6 nach den Buchstaben "St" - eine Seriennummer, in der die chemische Zusammensetzung und (oder) die mechanischen Eigenschaften verschlüsselt sind;
• G - das Vorhandensein von Mangan Mn (Mangan);
• kp, ps, cn - Desoxidationsgrad (kochend, halbruhig, ruhig).

Die Zahlen von 1 bis 6 hinter dem Desoxidationsgrad durch einen Bindestrich sind Kategorien. In diesem Fall wird die erste Kategorie in keiner Weise angegeben.

Die Buchstaben M, K am Anfang der Marke können ein metallurgisches Herstellungsverfahren bedeuten: Open-Heart oder Oxygen-Converter. Übrigens werden Kohlenstoffstähle von gewöhnlicher Qualität durch eine quantitative Zusammensetzung von Sorten repräsentiert, ungefähr 47 Stück.

Klassifizierung von Baustählen gewöhnlicher Qualität

Gängige Kohlenstoffstähle werden in Gruppen eingeteilt.

• Gruppe A: Stähle, die genau die angegebenen mechanischen Eigenschaften erfüllen müssen. Sie werden dem Verbraucher am häufigsten in Form von Blechen und mehrteiligen Walzprodukten (Bleche, T-Stücke, I-Träger, Fittings, Nieten und Gehäuse) geliefert. Noten: St0, St1 - St6 (kp, ps, sp), Kategorien 1-3, einschließlich St3Gps, St5Gps.
• Gruppe B: Stähle, die durch die notwendige chemische Zusammensetzung und Eigenschaften geregelt werden müssen. Es entstehen Guss- und Walzprodukte, die einer weiteren Bearbeitung unterzogen werdenHeißdruck (Schmieden, Stanzen). Markierungen: Bst0, Bst1 (kp-sp), Bst2 (kp, ps), Bst3 (kp-sp, einschließlich Bst3Gps), Bst4 (kp, ps), Bst 6 (ps, sp), Kategorien 1 und 2.
• Gruppe B: Stähle, die die geforderten chemischen, physikalischen, mechanischen und technologischen Eigenschaften erfüllen müssen. Diese Gruppe zeichnet sich durch eine Vielzahl von Qualitäten aus, aus denen Kunststoffplattenprodukte hergestellt werden, langlebige Beschläge für Arbeiten in Bereichen mit erheblichen Temperaturunterschieden, kritische Teile (Schrauben, Muttern, Achsen, Kolbenbolzen). Alle Produkte unterschiedlicher Zusammensetzung, Eigenschaften und Qualitäten dieser Gruppe zeichnen sich durch eine gute technologische Schweißbarkeit aus. Noten: VSt1-VSt6 (kp, ps, sp), VSt5 (ps, sp), einschließlich VSt3Gps, Kategorien 1-6.

Baustähle üblicher Qualität sind Legierungen, die in der Industrie vielfältig eingesetzt werden.

Kennzeichnung von Kohlenstoffstahl

Der Kohlenstoffgeh alt in Stahl der genannten Qualität liegt zwischen 0,05 % und 0,6 %. Das Schmelzen von Metallen dieser Klassifikationsgruppe erfolgt durch offene Herd- oder Lichtbogenverfahren. Ein breites Spektrum an Kohlenstoffpräsenz diversifiziert die mechanischen Eigenschaften: kohlenstoffarm - duktil, mittelkohlenstoffh altig - stark.

Kohlenstoffqualitätsstähle haben einen S- bzw. P-Geh alt von nicht mehr als 0,04 %.

Kennzeichnung (GOST 1050-88):

• Zahlen 05-60 - verschlüsseltes Vorhandensein von Kohlenstoff (Minimum - 0,05%, Maximum - 0,6%);
• kp, ps, cn - der Desoxidationsgrad ("sp" ist es nichtangegeben);
• G, Yu, F - enth alten Mangan, Aluminium, Vanadium.

Ausnahmen markieren

Kohlenstoffqualitätsstähle haben Ausnahmen in ihrer Kennzeichnung:

• 15K, 20K, 22K - hochwertige Stähle, einsetzbar im Kesselbau;
• 20-PV - Kohlenstoff - 0,2 %, Stahl findet Anwendung bei der Rohrherstellung durch Warmwalzen, im Kesselbau und bei der Installation von Heizungsanlagen, enthält Kupfer und Chrom;
• OSV - Stahl zur Herstellung von Waggonachsen, enthält Nickel, Chrom, Kupfer.

Für alle Sorten von Qualitätsstählen ist die mögliche Notwendigkeit einer thermischen (z. B. Normalisieren) und chemisch-thermischen Behandlung (z. B. Aufkohlen) typisch.

Klassifizierung von Kohlenstoffqualitätsstählen

Diese Art von Kohlenstoffstahl kann grob in 4 Gruppen eingeteilt werden:

1. Hochplastischer Werkstoff für K altbearbeitung (Walzen), Blech- und Rohrwalzen. Sorten - Stahl 08ps, Stahl 08, Stahl 08kp.
2. Metall, das beim Warmwalzen und Stanzen verwendet wird und unter thermisch aggressiven Bedingungen funktioniert. Sorten - von Stahl 10 bis Stahl 25.
3. Stahl, der bei der Herstellung kritischer Teile verwendet wird, einschließlich Federn, Federn, Kupplungen, Bolzen, Wellen. Güten - von Stahl 60 bis Stahl 85.
4. Stähle, die einen zuverlässigen Betrieb unter aggressiven Bedingungen erfordern (z. B. die Kette eines Raupentraktors). Güten Stahl 30, Stahl 50, Stahl 30G, Stahl 50G.

Es ist auch möglich, alles in 2 Gruppen zu unterteilenBekannte Sorten von Kohlenstoffstählen aus der Qualitätsklasse: konventionell strukturell und strukturmangan.

Anwendung von Kohlenstoffstahl

Stahlsorte nach Qualität	Marke	Bewerbung
normale Qualität	St0	Armierung, Ummantelung
	St1	tas, I-Träger, Kanäle
	St3Gsp	Baustahl
	St5sp	Buchsen, Muttern, Schrauben
	St6ps	Bauschrott
	ST4kp	geformte, plattenförmige, lange Produkte für dauerhafte Konstruktionen
Qualität	Steel10	Kesselrohre, Stanzteile
	Steel15	Teile mit hoher Duktilität, Nocken, Bolzen, Muttern
	Steel18kp	Schweißkonstruktionen
	Stahl 20ps	Achsen, Gabeln, Stifte, Fittings, Rohre
	Steel50	Zahnräder, Kupplungen
	Steel60	Spindeln, Scheiben, Federringe

Kohlenstoff-Werkzeugstähle haben eine hohe Festigkeit und Zähigkeit. Sie unterliegen zwangsläufig einer mehrstufigen Wärmebehandlung.

Kohlenstoffgeh alt im Stahl: 0,7 – 1,3 %. Für hochwertige - bis zu 0,03%, Phosphor - bis zu 0,035%. Und für das Instrumentalhohe Qualität: Schwefel - bis 0,02 %, Phosphor - bis 0,03 %.

Markenbezeichnung (GOST 1435-74):

• U - Kohlenstoff instrumental;
• 7 -13 - der darin enth altene Kohlenstoffgeh alt beträgt 0,7-1,3 %;
• G - das Vorhandensein von Mangan;
• A ist von hoher Qualität.

Ausnahmen von den Grundprinzipien der Markierung von Kohlenstoff-Werkzeugstählen sind das Material für Teile der Uhrwerke A75, ASU10E, AU10E.

Anforderungen an Kohlenstoff-Werkzeugstähle

Gemäß GOST müssen Werkzeugstähle eine Reihe von Eigenschaften erfüllen.

Erforderliche physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften: Qualitätsindikatoren für Härte, Schlagzähigkeit, Festigkeit, Beständigkeit gegen Temperaturänderungen während des Betriebs (beim Schneiden, Bohren, Stoßbelastungen), Korrosionsbeständigkeit.

Spezifizierte technologische Eigenschaften:

• Beständigkeit gegen negative Prozesse der Zerspanungstechnik (Spanhaften, Aufhärten);
• gute Dreh- und Schleifbearbeitbarkeit;
• Anfälligkeit für Wärmebehandlung;
• Überhitzungsschutz.

Um die Qualität mechanischer und technologischer Indikatoren zu verbessern, werden Werkzeugstähle einer mehrstufigen Wärmebehandlung unterzogen:

• Glühen des Rohmaterials vor der Werkzeugherstellung;
• Härten (Abkühlen in Salzlösungen) und anschließendes Anlassen der Fertigprodukte (hauptsächlich Tieftempern).

Erh altenEigenschaften werden durch die chemische Zusammensetzung und das daraus resultierende Gefüge bestimmt: Martensit mit Zementit- und Austenit-Einschlüssen.

Verwendung von Kohlenstoff-Werkzeugstählen

Die beschriebenen Stähle werden zur Herstellung von Werkzeugen aller Art verwendet: Schneid-, Schlag-, Hilfswerkzeuge.

• Stahl U7, U7A - Hämmer, Meißel, Äxte, Meißel, Vorschlaghämmer, Meißel, Angelhaken.
• Stahl U8, U8A, U8G - Sägen, Schraubendreher, Körner, Senker, Fräser, Zangen.
• Steel U9, U9A - Metallbearbeitungswerkzeug, Holzschneidewerkzeug.
• Stahl U10, Stahl U10A, U11, U11A - Raspeln, Gewindebohrer, Spiralbohrer, Hilfswerkzeuge zum Stanzen und Formatieren.
• U 12, U12A - Reibahlen, Gewindebohrer, Messwerkzeuge.
• U13, U13A - Feilen, Rasier- und chirurgische Instrumente, Stanzstempel.

Die rationale Wahl der Kohlenstoffstahlsorte, die Technologie ihrer Wärmebehandlung, das Verständnis ihrer Eigenschaften und Merkmale ist der Schlüssel zu einer langen Lebensdauer der hergestellten, verarbeiteten oder verwendeten Strukturen oder Werkzeuge.