Mereka adalah baja karbon. Sifat dan komposisi baja karbon, aplikasi dan penguraian kode tanda

Baja karbon- paduan besi dan karbon - menempati sekitar 80% dari total volume produk logam. Bahan tersebut memiliki sifat mekanik yang memuaskan, biaya produksi yang relatif rendah. Kepadatan baja (dari 7,7 hingga 7,9)*103 kg/m3.

Paduan ini diproses dengan baik dengan tekanan dan pemotongan. Perlu dicatat bahwa bahan tersebut melampaui paduan paduan dalam sifat-sifat ini. Pada saat yang sama, baja karbon kurang berteknologi maju, karena tingkat pendinginan kritis yang tinggi, paduan didinginkan dalam air. Ini, pada gilirannya, menyebabkan distorsi dan deformasi produk yang signifikan. Agar memiliki kekuatan yang sama dengan paduan paduan, itu harus ditempa pada suhu yang lebih rendah. Dalam hal ini, lebih banyak yang disimpan, yang mengurangi kekuatan struktural material.

Ada dua jenis baja karbon: kualitas dan kualitas biasa.

Jenis kedua diwakili oleh produk yang digulung: saluran, pipa, sudut, lembaran, balok, batang, dan lainnya. Dalam baja karbon dengan kualitas biasa, kandungan inklusi non-logam, pengotor berbahaya diperbolehkan. Tingkat saturasi gas tertentu dari material juga diperbolehkan.

Sesuai dengan kompleks sifat dan tujuannya, paduan karbon dibagi menjadi kelompok A, B dan C.

Kelompok pertama (A) digunakan dalam pembuatan suku cadang tanpa menggunakan pengerjaan panas. Dengan demikian, material mempertahankan sifat mekaniknya.

Baja dari grup B digunakan dalam pembuatan suku cadang menggunakan pemrosesan panas (misalnya, penggulungan, penempaan, pengelasan). Dalam hal ini, sifat mekanik dan struktur aslinya berubah. Untuk bagian ini, informasi tentang komposisi kimia penting. Tergantung pada informasinya, mode pemrosesan panas juga akan ditentukan.

Baja dari grup B digunakan untuk pembuatan struktur yang dilas, bagian-bagian penting.

Perlu dicatat bahwa metode pemrosesan bahan logam mempengaruhi konduktivitas termal baja. Jadi, setiap dampak pada produk dengan tekanan meningkatkan kemampuan untuk menghantarkan panas ke bagian yang kurang panas dari area yang lebih panas.

Baja karbon dari ketiga kelompok kualitas biasa ini dimaksudkan untuk produksi berbagai struktur logam, perangkat dengan beban ringan, dan bagian-bagian mesin. Jenis bahan ini berlaku dalam kasus di mana kinerja produk dijamin oleh kekakuan. Baja karbon dengan kualitas biasa banyak digunakan dalam industri konstruksi selama konstruksi struktur beton bertulang. Paduan individu dari grup C dan B dikerjakan dengan baik dan dilas. Dalam hubungan ini, baja ini banyak digunakan dalam pembuatan rangka, rangka yang dilas, struktur logam bangunan, serta pengencang, beberapa di antaranya kemudian disemen.

Baja juga dibagi menjadi baja karbon tinggi, sedang dan rendah.

Yang terakhir dicirikan oleh keuletan tinggi dan kekuatan dingin yang rendah. Biasanya, ini dibuat dalam bentuk lembaran tipis. Karbon dan silikon terkandung di dalamnya dalam jumlah kecil, akibatnya paduan ini lunak.

Baja karbon sedang (nomor 4 dan 3) dibedakan oleh kekuatan tinggi. Paduan ini digunakan dalam produksi roda gigi, poros, katrol dan bagian lain dari mesin pertanian dan truk, serta roda kereta api, rel, dan produk lainnya.

Baja karbon tinggi (nomor 6 dan 5) dan kandungan mangan tinggi digunakan dalam banyak kasus dalam pembuatan kawat, pegas, pegas, dan bagian lain yang membutuhkan elastisitas tinggi dan ketahanan aus.

, tidak mengandung komponen paduan. Tergantung pada kandungan karbon U. s. dibagi menjadi karbon rendah (hingga 0,25% C), karbon sedang (0,25-0,6% C) dan karbon tinggi (lebih dari 0,6% C). Bedakan U. s. kualitas biasa dan struktural berkualitas tinggi. Kelompok pertama meliputi baja canai panas (kualitas tinggi, berbentuk, lembaran tebal, lembaran tipis, pita lebar) dan baja canai dingin (lembaran tipis); yang ke-2 termasuk hot-rolled dan forged blank dengan diameter (atau ketebalan) hingga 250 mm, baja dikalibrasi dan Serebryanka.

W. s. dilebur di perapian terbuka, dua kamar mandi, tungku busur dan konverter oksigen. Untuk deoksidasi U. s. ferromanganese, ferrosilicon, ferrovanadium, aluminium, titanium, dll. digunakan; Menurut tingkat deoksidasi, U. mendidih, semi-tenang, dan tenang dibedakan. Microalloying digunakan untuk meningkatkan sifat fisikokimia dan teknologi U. s. titanium, zirkonium, boron, elemen tanah jarang. Sebagai hasil dari microalloying, baja memperoleh struktur berbutir halus, tingkat pemisahan zona menurun (Lihat Segregasi) , kontaminasi baja dengan inklusi nonlogam dan kecenderungan untuk membentuk retakan selama deformasi plastis panas berkurang; di berbagai zona iklim (dari - 40 hingga 60 ° C). W. s. dituangkan ke dalam ingot (dari atas, dengan menyedot) dan kosong (pada mesin pengecoran kontinu); massa ingot mencapai 35 t. Selain itu, U. s. digunakan untuk memproduksi baja tuang. Pemeran W. s. berbeda dari baja tempa dengan komposisi serupa dengan keuletan dan kekuatan impak yang agak lebih rendah.

W. s. - jenis logam besi yang paling umum (Lihat Logam besi) ; itu menyumbang (pertengahan 70-an) lebih dari 75% dari semua produk baja metalurgi besi Uni Soviet.

Lit.: Smolyarenko D.A., Kualitas baja karbon, 2nd ed., M., 1969; Kualitas batangan baja yang tenang, M., 1973.

D.A. Smolyarenko.

Ensiklopedia Besar Soviet. - M.: Ensiklopedia Soviet. 1969-1978 .

Lihat apa itu "Baja karbon" di kamus lain:

Baja struktural atau baja perkakas murni yang mengandung C (0,04 2%) dan pengotor permanen (Mn, Si, S, P). Ada baja rendah (hingga 0,25% C), sedang (0,25 0,6% C) dan karbon tinggi (lebih dari 0,6% C) ... Kamus Ensiklopedis Besar

BAJA KARBON- cm… Ensiklopedia Politeknik Hebat

- (Baja karbon) paduan besi dengan karbon (hingga 2%). Tidak seperti paduan (baja khusus kompleks), tidak mengandung kotoran khusus. Kamus Kelautan Samoilov K.I. M. L.: Rumah Penerbitan Angkatan Laut Negara Bagian NKVMF Uni Soviet, 1941 ... Kamus Kelautan

baja karbon- Semua jenis baja, kecuali baja tahan karat. [Kamus Desain Bahasa Inggris Rusia struktur bangunan. MNTKS, Moskow, 2011] Topik struktur bangunan EN baja karbon ... Buku Pegangan Penerjemah Teknis

baja karbon- baja yang tidak mengandung unsur paduan yang diperkenalkan secara khusus (baja murni). Baja karbon, kecuali untuk dasar Fe (97 99,5%) dan C (Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

Baja struktural atau baja perkakas murni yang mengandung C (0,04 2%) dan pengotor asing (Mn, Si, S, P). Ada baja rendah (hingga 0,25% C), sedang (0,25 0,6% C) dan karbon tinggi (lebih dari 0,6% C). * * * BAJA KARBON… … kamus ensiklopedis

baja karbon- 3,15 baja karbon paduan besi dan karbon, mengandung karbon hingga 0,8% dan mangan hingga 0,8%, dan sejumlah kecil elemen lainnya, kecuali jika sengaja ditambahkan dalam jumlah tertentu untuk deoksidasi ... ... Buku referensi kamus istilah dokumentasi normatif dan teknis

Baja karbon Baja yang mengandung tidak lebih dari konsentrasi normal 1,65% mangan, 0,60% silikon dan 0,60% tembaga dan hanya sejumlah kecil elemen lain selain karbon, silikon, mangan, tembaga, belerang dan ... ... Daftar istilah metalurgi

baja karbon- anglinis plienas statusas T sritis chemija apibrėžtis Nelegiruotas plienas, kuriame be anglies yra gamybos metu patekusių Mn, Si, S ir P priemaišų. atitikmenys: engl. baja karbon; baja biasa; bukan baja paduan baja karbon… Chemijos terminų aiskinamesis odynas

Baja karbon- baja murni yang mengandung, %: C 0,04 2 dan pengotor permanen (Mn hingga 1; Si hingga 0,4; S hingga 0,07; P hingga 0,09). Baja karbon dibagi lagi: menurut isinya, menjadi karbon rendah (hingga 0,25% C), karbon sedang (0,25 0,6% C) dan karbon tinggi ... ... Kamus Ensiklopedis Metalurgi

Baja karbon, yang nilainya dijelaskan di bawah, banyak digunakan di berbagai industri. Pilihan baja karbon kelas tertentu didasarkan pada: tujuan spesifik di mana itu akan digunakan. Hal ini dikarenakan setiap merek memiliki ciri khasnya masing-masing.

Klasifikasi baja

Semua baja karbon, tergantung pada area tujuannya, dibagi menjadi baja karbon rendah, karbon sedang, dan karbon tinggi, dan dibagi menurut beberapa parameter:

metode deoksidasi.
Komposisi unsur kimia.
Mikrostruktur.
Kualitas.

Menurut standar utama, baja karbon dibagi menjadi:

Struktural biasa.
Kualitas struktural.
Kualitas instrumental.
Instrumen berkualitas tinggi.

Teknologi manufaktur

Produksi baja di industri baja dibuat cara yang berbeda. Setiap metode produksi berbeda, tergantung pada peralatan yang digunakan. Dengan demikian, semua peralatan untuk produksi baja karbon dapat dibagi menjadi tiga jenis:

Tungku peleburan konverter.
Tungku tipe perapian terbuka.
Oven listrik.

Konverter

Tungku konverter melelehkan seluruh komposisi paduan. Dengan metode ini, massa cair diperlakukan dengan oksigen teknis. Untuk membersihkan massa merah-panas dari berbagai kotoran, kapur ditambahkan ke dalamnya. Jadi adalah mungkin untuk mengubah kotoran menjadi terak. Selama proses produksi, proses oksidasi logam berlangsung secara aktif. Ini memicu pelepasan sejumlah besar limbah.

Pembuatan baja karbon dalam tungku tipe konverter memiliki kelemahan yang signifikan. Ini termasuk fakta bahwa selama operasi sejumlah besar debu dilepaskan. Ini mengarah pada kebutuhan untuk memasang unit filter tambahan, yang memerlukan biaya. Uang. Meskipun demikian, metode konverter memiliki produktivitas tinggi dan banyak digunakan dalam metalurgi.

perapian terbuka

Memperoleh berbagai tingkat baja karbon menggunakan tungku perapian terbuka memungkinkan untuk mendapatkan produk akhir berkualitas tinggi. Proses produksinya adalah sebagai berikut:

Komponen paduan dimuat ke bagian tungku khusus: besi tuang, skrap baja, dll.;
Seluruh komposisi dipanaskan hingga suhu tinggi;
Di bawah pengaruh suhu, semua komponen berubah menjadi massa panas yang homogen;
Selama peleburan, interaksi semua komponen paduan besi dan karbon terjadi;
Bahan yang dihasilkan dari interaksi kimia keluar dari tungku.

Listrik

Metode untuk mendapatkan berbagai tingkat baja karbon di oven listrik berbeda dari yang di atas. Perbedaannya terletak pada metode pemanasan komposisi. Penggunaan listrik untuk memanaskan komponen mengurangi kemampuan oksidasi logam. Ini secara signifikan mengurangi jumlah hidrogen dalam komposisi logam, yang meningkatkan struktur paduan dan mempengaruhi kualitas produk akhir.

Penggunaan baja

Baja karbon dari berbagai tingkatan digunakan untuk pembuatan struktur di banyak industri. Tergantung pada bidang aplikasi produk, merek tertentu digunakan.

Kualitas biasa

Banyaknya benda asing yang masuk produk jadi, diatur oleh GOST 380-2005. Baja karbon kualitas biasa digunakan untuk memproduksi:

St0- kulit, perlengkapan, dll .;
St1- saluran, balok-T dan balok-I. Berbeda dalam kekerasan rendah, tetapi viskositasnya bagus;
St2- bagian dari struktur non-kritis. Ini adalah bahan yang sangat plastik;
St3- logam gulung yang digunakan untuk konstruksi struktur bangunan, badan, piringan peralatan otomotif, dll .;
St5- baut, mur, tuas, pin, as, dll.;
St6– suku cadang berkekuatan tinggi untuk mesin pengerjaan kayu dan pengerjaan logam.

kualitas

Dari nilai baja berkualitas tinggi dibuat:

Pipa dan bagian yang berlaku di gedung boiler.
Produk dengan daktilitas tinggi - baut, mur, dll.
Bagian yang dirancang untuk membuat struktur yang dilas.
Berbagai macam pipa cabang, pin, as.
Roda gigi, kopling untuk truk, bus, dan peralatan lainnya.
Mesin cuci musim semi, cincin.

instrumental

mengandung karbon baja perkakas merek yang berbeda telah meningkatkan kekuatan, dan kekuatan dampak yang tinggi. Mereka digunakan untuk membuat semua jenis alat dan elemen yang dapat dipertukarkan. Selama produksi, produk terpapar berulang kali pada suhu tinggi, yang meningkatkan properti fisik. Produk tahan terhadap perubahan suhu yang cepat, dan memiliki ketahanan yang tinggi terhadap korosi.

Penandaan baja

Semua baja karbon, menurut penandaannya, dibagi menjadi tiga kategori:

Grup A. Ini termasuk paduan yang sesuai dengan sifat mekanik yang ditentukan secara ketat;
Grup B Baja dari kelompok ini jelas sesuai dalam komposisi kimia;
Grup B Produk dari kelompok ini harus memenuhi persyaratan mekanis, fisik, dan sifat kimia serentak.

Untuk baja kualitas biasa, huruf St berada di awal penunjukan. Huruf St dalam penandaan diikuti dengan penunjukan digital. Angka dalam penandaan menunjukkan nomor kelas logam. Selanjutnya, setelah nomor, jenis paduan dimasukkan. Penunjukan jenis paduan adalah sebagai berikut:

KP- mendidih;
PS- setengah tenang;
bekerja sama- tenang.

Tepat sebelum huruf penunjukan paduan adalah huruf yang menunjukkan kelompok baja. Jika produk tersebut termasuk golongan A, maka huruf tersebut tidak dibubuhkan.

Untuk mengidentifikasi merek dengan cepat, pabrikan menerapkan garis-garis yang sesuai dengan cat khusus:

St0- garis hijau + merah.
St1- satu kuning + satu hitam.
St3Gsp- coklat + biru.
St3- merah.
St4- hitam.
St5Gps- coklat + hijau.
St5- hijau.
St6- biru.

Tingkat keberadaan karbon dalam bahan ditentukan di awal. Jumlah karbon untuk logam golongan A ditunjukkan dalam seperseratus persen. Untuk B dan C - dalam sepersepuluh. Dalam beberapa kasus, setelah angka-angka ini, pabrikan meletakkan huruf G. Artinya, produk tersebut mengandung mangan dalam jumlah besar.

Kategori baja berkualitas

Baja berkualitas tinggi dengan tanda yang berbeda dapat dibagi menjadi beberapa kategori:

08ps, 08kp- memiliki plastisitas tinggi. Baik untuk penggulungan dingin;
10 sampai 25- digunakan untuk hot stamping atau rolling;
60 hingga 85- digunakan untuk melakukan struktur kritis, seperti pegas, pegas, kopling;
30, 50, 30G, 50G- peningkatan kekuatan, menahan beban berat.

Pengecualian dalam notasi

Baja berkualitas memiliki beberapa pengecualian dalam peruntukannya. Ini termasuk:

15K, 20K, 22K- digunakan dalam konstruksi boiler;
20-PV- memiliki komposisi 0,2 persen karbon dan tembaga dengan kromium. Pipa untuk sistem pemanas dibuat darinya;
OSV- mengandung aditif nikel, krom dan tembaga. As dari gerbong kereta api dibuat darinya;
A75, ASU10E, AU10E- Berlaku untuk suku cadang dalam gerakan arloji.

Dari uraian di atas, maka sebelum menggunakan produk baja karbon, perlu memperhatikan penandaannya. Jadi Anda dapat menentukan sifat fisiko-kimia dan ruang lingkupnya. Mengetahui arti penandaan produk logam, tidak akan ada kesulitan dalam memilih jenis tertentu untuk tujuan apa pun.

Mengandung sejumlah kecil mangan (Mn), silikon (Si), belerang (S) dan fosfor (P).

Baja dibagi menjadi:

dengan penunjukan - untuk struktural dan instrumental;
menurut metode produksi - perapian terbuka, dilebur dalam tungku perapian terbuka; Bessemer, diperoleh dalam konverter dengan lapisan bahan asam; Thomas, diperoleh dalam konverter dengan lapisan bahan dasar, dan baja listrik, dilebur dalam tungku frekuensi tinggi busur atau induksi;
dengan komposisi kimia - menjadi karbon dan paduan.

Baja paduan selain karbon, mereka mengandung peningkatan jumlah mangan (Mn), silikon (Si), kromium (Cr), nikel (Ni), molibdenum (Mo), tungsten (W), vanadium (V) dan elemen lain yang memberikan sifat khusus baja ini, misalnya, peningkatan kekuatan dan kekerasan, ketahanan korosi.

Untuk pembuatan struktur yang dilas, baja karbon dengan kualitas biasa, yang dipasok sesuai dengan GOST 380, telah tersebar luas.Baja karbon dengan kualitas biasa, tergantung pada tujuannya, dibagi menjadi tiga kelompok:

grup A - disuplai oleh sifat mekanik;
grup B - dipasok oleh komposisi kimia;
kelompok B - disediakan dalam hal sifat mekanik dan komposisi kimia.

Tergantung pada indikator standar:

baja grup A dibagi menjadi tiga kategori - Al, A2, A3;
grup baja B - menjadi dua kategori - B1 dan B2;
kelompok baja B - menjadi enam kategori - Bl, B2, VZ, B4, B5, B6.

Untuk baja grup A, nilai St0, St1, St2, St4, St5, St6 ditetapkan. Untuk baja grup B - grade Bst0, Bst1, Bst2, BstZ, Bst4, Bst5, Bst6. Baja Grup B diproduksi dengan metode perapian terbuka dan konverter. Nilai VST2, VST3, VST4, VST5 dipasang untuk itu. Huruf St menunjukkan baja, angka dari 0 hingga 6 - nomor bersyarat dari kelas baja, tergantung pada komposisi kimia dan sifat mekanik. Huruf B dan C sebelum penunjukan kelas menunjukkan kelompok baja, kelompok A tidak ditunjukkan dalam penunjukan. Jika baja mengacu pada perebusan, indeks "kp" diletakkan, jika semi-tenang - "ps" dan tenang - "sp".

Berdasarkan jenis baja canai, ada lembaran, pita lebar, penampang (strip, bulat, dll.), Berbentuk (saluran, sudut, balok-I). Baja tulangan, tergantung pada teknologi pembuatannya, dibagi menjadi tulangan batang dan kawat, dan tergantung pada profil - menjadi profil halus dan berkala. Baja struktural karbon berkualitas tinggi digunakan untuk pembuatan struktur las kritis.

baja berkualitas menurut GOST 1050-88, mereka ditandai dengan angka dua digit yang menunjukkan kandungan karbon rata-rata dalam seperseratus persen. Misalnya, nilai 10, 15, 20, dll. berarti baja mengandung rata-rata 0,10, 0,15, 0,20% karbon.

Baja menurut GOST 1050-88 diproduksi dalam dua kelompok:

Kelompok Aku-dengan normal Kandungan Mn (0,25-0,80%);
kelompok II-c kandungan Mn yang tinggi (0,70-1,2%). Dengan peningkatan kandungan mangan (Mn), huruf G juga dimasukkan ke dalam penunjukan, yang menunjukkan bahwa baja memiliki kandungan Mn yang meningkat.

Baja paduan selain pengotor biasa, mereka mengandung unsur-unsur yang secara khusus diperkenalkan dalam jumlah tertentu untuk memberikan sifat yang diperlukan. Unsur-unsur ini disebut unsur paduan. Baja paduan dibagi lagi tergantung pada kandungan elemen paduan menjadi paduan rendah (hingga 2,5% dari elemen paduan), paduan menengah (dari 2,5 hingga 10%) dan paduan tinggi (lebih dari 10%). Baja paduan ditandai dengan angka dan huruf yang menunjukkan perkiraan komposisi baja. Surat itu menunjukkan apa yang termasuk dalam komposisi baja, dan angka di belakangnya menunjukkan kandungan rata-rata elemen dalam persen. Jika unsur mengandung kurang dari 1%, maka angka di belakang huruf tidak dicantumkan. Dua digit pertama menunjukkan kandungan karbon rata-rata dalam seperseratus persen.

Pengaruh unsur-unsur utama pada sifat-sifat baja karbon

karbon rendah yang mengandung 0,05 sampai 0,25% C;
karbon sedang - dari 0,25 hingga 0,6% C dan
karbon tinggi - lebih dari 0,6% C.

Dengan peningkatan kandungan karbon, kekuatan tarik baja, kekerasan dan kerapuhan meningkat, sedangkan perpanjangan relatif dan kekuatan impak menurun. Kandungan karbon dalam baja struktural konvensional hingga 0,25% tidak merusak kemampuan las baja. Pada kandungan karbon yang lebih tinggi, baja memburuk, karena struktur pendinginan terbentuk di zona yang terkena panas, yang menyebabkan retakan. Peningkatan kandungan karbon pada logam pengisi menyebabkan porositas las.

Mangan terkandung dalam baja pada kisaran 0,3-0,8%, dalam batas yang ditentukan, mangan (Mn) tidak menghambat proses pengelasan. Saat mengelas baja mangan menengah dengan kandungan 1,8-2,5% Mn, ada bahaya terjadinya karena fakta bahwa mangan (Mn) berkontribusi pada hardenability baja.

silikon terkandung dalam baja karbon rendah dan menengah dalam kisaran 0,02-0,35%, dalam batas yang ditentukan, tidak menyebabkan kesulitan dalam pengelasan. Ketika kandungan silikon (Si) dalam baja khusus dari 0,8 hingga 1,5% sulit karena fluiditas tinggi baja silikon dan pembentukan oksida tahan api silikon (Si).

Sulfur adalah pengotor berbahaya dalam baja. Ini membentuk senyawa kimia dengan besi yang disebut besi sulfida. Baja dengan campuran S memberikan dalam keadaan panas, yaitu menjadi merah rapuh. Kandungan S dalam baja tidak boleh melebihi 0,055%. Kemampuan las baja menurun tajam dengan meningkatnya kandungan S.

Fosfor juga merupakan pengotor berbahaya dalam baja. Kandungan P dalam baja tidak boleh melebihi 0,05%, itu membentuk senyawa kimia dengan besi - besi fosfor. Fosfor meningkatkan kekerasan dan kerapuhan baja, menyebabkan kerapuhan dingin, yaitu munculnya retakan dalam keadaan dingin.

Vanadium dalam baja paduan terkandung dalam kisaran 0,2-0,8%. Ini berkontribusi pada pengerasan baja, yang membuatnya sulit untuk dilas. Selama pengelasan, V aktif teroksidasi dan terbakar.

Tungsten dalam baja paduan terkandung dalam kisaran 0,8 hingga 18%. W meningkatkan kekerasan baja dan mempersulit proses pengelasan, karena sangat teroksidasi.

Nikel dalam baja karbon rendah terkandung dalam kisaran 0,2-0,3%, dalam baja struktural - dari 1 hingga 5% dan paduan - dari 8 hingga 35%. Dalam baja, nikel (Ni) meningkatkan sifat plastis dan kekuatan, tetapi tidak merusak kemampuan las.

molibdenum terbatas pada konten dalam baja dari 0,15 hingga 0,8%. Saat pengelasan, molibdenum (Mo) berkontribusi pada pembentukan retakan, secara aktif teroksidasi dan terbakar.

kromium baja karbon rendah mengandung hingga 0,3% struktural - 0,7-3,5%, baja paduan kromium - 12-18% dan kromium-nikel - 9-35%. Cr membuat pengelasan sulit, karena membentuk kromium tahan api selama proses pengelasan.

Titanium dan niobium dalam baja paduan tinggi kromium dan kromium-nikel, mereka bergabung dengan C selama pengelasan, mencegah pembentukan kromium karbida. Dengan cara ini, titanium (Ti) dan niobium (Nb) meningkatkan kemampuan las.

Tembaga dalam baja terkandung dalam kisaran 0,3-0,8%; Si meningkatkan kemampuan las, meningkatkan kekuatan, sifat plastik dan ketahanan korosi baja.

Oksigen terkandung dalam baja dalam bentuk oksida besi, yang larut dalam besi cair murni dalam jumlah hingga 0,5, yang sesuai dengan kandungan 0,22% O 2 . Kelarutan oksida besi dalam baja menurun dengan meningkatnya kandungan karbon, memperburuk kemampuan las baja dan mengurangi kekuatan dan sifat plastiknya.

Nitrogen larut dalam logam cair, masuk ke kolam las dari udara sekitarnya. Ketika kolam las didinginkan, N 2 membentuk senyawa kimia dengan besi (nitrida), yang meningkatkan kekuatan dan kekerasan dan secara signifikan mengurangi baja.

Hidrogen- pengotor berbahaya dalam baja, terakumulasi di tempat las yang terpisah, selama pengelasan menyebabkan munculnya retakan kecil.

Baja karbon mengandung hingga 2,14% karbon, mangan (hingga 0,8%), silikon (hingga 0,35%), belerang (hingga 0,06%) dan fosfor (hingga 0,07%) dalam komposisinya. Elemen-elemen ini selalu ada dalam baja dan oleh karena itu diklasifikasikan sebagai: kotoran permanen. Mangan dan silikon dimasukkan ke dalam baja untuk tujuan deoksidasi, keberadaan belerang dan fosfor dijelaskan oleh kesulitan menghilangkannya selama peleburan.

Silikon larut dalam ferit dan sangat memperkuatnya, sekaligus mengurangi keuletan dan secara signifikan meningkatkan kekuatan luluh. Ini mengurangi kemampuan baja untuk menggambar dan pos dingin. Oleh karena itu, pada baja yang dimaksudkan untuk pembentukan dingin, kandungan silikon harus dikurangi.

Mangan meningkatkan kekuatan ferit dan mengurangi kerapuhan merah baja yang disebabkan oleh belerang. Dengan besi, belerang membentuk FeS sulfida, yang praktis tidak larut dalam besi dan membentuk eutektik (Fe + FeS) dengannya, meleleh pada suhu 988°C. Selama kristalisasi, eutektik ini ditempatkan di sekitar butir dalam bentuk rims. Selama pengerjaan panas, ketika dipanaskan di atas 1000 ° C, eutektik meleleh, yang menyebabkan putusnya ikatan antara butiran dan robekan dan retakan muncul pada logam selama deformasi. Fenomena ini disebut kerapuhan merah menjadi. Dengan adanya mangan dalam baja, bukannya besi sulfida, mangan sulfida MnS terbentuk dengan titik leleh 1620 ° C, sehingga menghilangkan fenomena kerapuhan merah.

Senyawa belerang mengurangi sifat mekanik, terutama kekuatan impak dan keuletan, secara tajam mengurangi kerja pengembangan retak kental dan ketangguhan patah K 1C. Sulfida merusak kemampuan las dan ketahanan korosi.

Fosfor larut dalam besi dalam jumlah kecil, membentuk larutan padat. Dilarutkan dalam ferit, fosfor mengurangi keuletan dan ketangguhannya dan secara tajam meningkatkan ambang kerapuhan dingin baja. Setiap 0,01% fosfor meningkatkan suhu transisi kerapuhan dingin sebesar 20 ... 25 ° C. Dengan peningkatan kandungan fosfor dengan besi, ia membentuk fosfida Fe 3 P dan Fe 2 P, yang terletak di sepanjang batas butir di eutektik komposisi dan mengurangi kekuatan baja.

Ada yang disebut kotoran tersembunyi dalam baja, yang meliputi oksigen 0,002 ... 0,008%), nitrogen (0,002 ... 0,007%), hidrogen (0,0001 ... 0,0007%). Pengotor ini bisa dalam baja dalam bentuk inklusi non-logam yang rapuh (FeO, Al 2 O 3 , Fe 4 N) atau larutan padat, dan juga dalam bentuk bebas di area logam yang cacat (retak, cangkang, dll. .). Setelah meleleh, mereka larut dalam baja dan kemudian mengendap pada pendinginan, terutama di sepanjang batas butir, yang mengurangi ketahanan terhadap patah getas. Selain itu, inklusi non-logam adalah konsentrator tegangan. Kehadiran hidrogen menyebabkan terjadinya serpihan pada baja paduan (diskontinuitas mikro logam dengan diameter hingga 10 ... 15 mm di bagian tengah penempaan).

Inklusi non-logam rapuh dan pecah selama penggulungan, terletak di baja dalam bentuk rantai. Dalam hal ini, konsentrator tegangan mikroskopis terbentuk, yang mengurangi karakteristik kelelahan dan kekuatan impak.

Beberapa kotoran memasuki baja selama peleburan skrap dan disebut acak. Pengotor tersebut termasuk kromium, nikel, tembaga dengan adanya hingga 0,3%. Pengaruh mereka dalam jumlah seperti itu pada sifat-sifat baja tidak signifikan.

Karbon memiliki pengaruh terbesar pada sifat-sifat baja. Gambar 6 menunjukkan kurva ketergantungan kekuatan dan daktilitas baja terhadap kandungan karbon di dalamnya. Dapat dilihat bahwa karbon sangat meningkatkan sifat kekuatan sekaligus mengurangi keuletan dan ketangguhan. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa inklusi sementit menghambat pergerakan dislokasi dalam ferit dan, tentu saja, dengan peningkatan jumlahnya, pengaruhnya meningkat.

Dengan peningkatan jumlah karbon, suhu transisi dari kerapuhan dingin baja meningkat tajam. Setiap 0,1% C menaikkan suhu transisi dari patah ulet ke patah getas sebesar 20°C.

Karbon juga mempengaruhi sifat fisik baja lainnya, khususnya, dengan peningkatan jumlah karbon, hambatan listrik dan gaya koersif meningkat, dan permeabilitas magnetik menurun.

Baja karbon dibagi lagi menurut metode produksinya, tergantung pada unit leleh yang digunakan, menjadi: konverter, perapian terbuka dan baja listrik. Pada saat yang sama, menurut metode deoksidasi, baja dapat: mendidih(dideoksidasi hanya oleh mangan), setengah tenang(deoksidasi oleh mangan dan silikon) dan tenang(deoksidasi oleh mangan, silikon dan aluminium).

Gambar 6 - Ketergantungan sifat mekanik baja (a) dan

komposisi fase (b) pada kandungan karbon

1.4.2.1 Klasifikasi dan penandaan baja karbon

Menurut struktur dalam keadaan setimbang, mereka dibedakan: baja hipoeutektoid, eutektoid, dan hipereutektoid. Baja hypoeutektoid mengandung karbon dari 0,025 hingga 0,8%, strukturnya terdiri dari ferit dan perlit. Kandungan karbon dalam baja eutektoid adalah 0,8% C dengan struktur perlit sepenuhnya. Dalam baja hypereutectoid, bersama dengan komponen perlit, inklusi sementit terbentuk, dan kandungan karbon dapat bervariasi dari 0,8 hingga 2,14%.

Klasifikasi baja karbon yang paling umum adalah berdasarkan kualitas, yang ditentukan oleh kandungan belerang dan fosfor. kualitas biasa, kualitas tinggi dan kualitas tinggi.

Baja karbon dengan kualitas biasa (Tabel 1) ditandai dengan huruf ST yang berarti baja. Setelah ST diikuti dengan nomor kelas bersyarat dari 0 hingga 6, yang menampilkan komposisi kimia baja. Tingkat deoksidasi baja ditunjukkan dengan huruf kp, ps, sp, yang berarti, masing-masing, mendidih (deoksidasi oleh mangan), semi-tenang (deoksidasi oleh mangan dan silikon), tenang (deoksidasi oleh mangan, silikon dan aluminium). Fraksi massa belerang dalam baja dari semua kelas adalah £ 0,050%, fosfor - £ 0,040%, dalam St0 belerang - £ 0,060%, fosfor - £ 0,070%.

Cukup sering ada juga penandaan tahun-tahun terakhir, yang menurutnya semua baja dengan kualitas biasa dibagi menjadi tiga kelompok.

Grup A - ditandai St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6.

Grup B - ditandai dengan huruf M, K, B (yang menunjukkan metode produksi - perapian terbuka, konverter, Bessemer), dan kemudian St0, St1, St2, St3, St4, St5, St6.

Grup B - ditandai VST1, VST2, VST3, VST4, VST5, VST6.

Baja Grup A disuplai dengan sifat mekanik yang terjamin. Mereka tidak bisa dikerjakan dengan panas. Semakin besar angkanya, semakin tinggi kekuatannya, tetapi semakin rendah keuletan baja.

Baja Grup B disuplai dengan komposisi kimia yang terjamin dan dapat diproses dengan panas (misalnya, penempaan dan perlakuan panas) di tangan konsumen.

Baja Grup B disuplai dengan sifat mekanik dan komposisi kimia yang terjamin (digunakan untuk struktur yang dilas).

Tabel 1 - Komposisi kimia baja karbon biasa

kualitas

Baja semua golongan dengan nomor kelas 1, 2, 3, 4 menurut derajat deoksidasi dibuat mendidih, setengah tenang, tenang, dan baja dengan nomor 5 dan 6 setengah tenang dan tenang.

mengandung karbon kualitas baja berbeda dari baja dengan kualitas biasa dalam kandungan belerang yang lebih rendah (tidak lebih dari 0,04%) dan fosfor (tidak lebih dari 0,035%), serta sejumlah kecil inklusi non-logam. Komposisi kimia baja ini terbatas pada kisaran yang lebih sempit. Baja karbon berkualitas tinggi ditandai dengan kata baja diikuti dengan angka dua digit yang menunjukkan kandungan karbon rata-rata baja dalam seperseratus persen, seperti 08, 10, 15, dst. (Meja 2).

Tabel 2 - Komposisi dan sifat mekanik baja karbon berkualitas

kualitas baja	DARI, %	M N,%	Si, %	Kr, %	s 0.2, MPa	masuk, MPa	δ,%	y, %	KCU, J / cm 2
	0,05-0,12	0,35-0,65	0,17-0,37	0,10					-
	0,07-0,14	0,35-0,65	0,17-0,37	0,15					-
	0,12-0,19	0,35-0,65	0,17-0,37	0,25					-
	0,17-0,24	0,35-0,65	0,17-0,37	0,25					-
	0,22-0,30	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25
	0,27-0,35	0,50-0,80	0,17-0,37	0,5
	0,32-0,40	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25
	0,37-0,45	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25
	0,42-0,50	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25
	0,47-0,55	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25
	0,52-0,60	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25					-
	0,57-0,65	0,50-0,80	0,17-0,37	0,25					-

Saat menunjuk baja mendidih atau semi-tenang, tingkat deoksidasi ditunjukkan di akhir kelas dengan huruf kp, ps. Dalam kasus baja tenang, tingkat deoksidasi tidak ditunjukkan. Baja karbon berkualitas tinggi juga termasuk baja dengan kandungan mangan tinggi (0,7 - 1,0%). Baja semacam itu memiliki huruf di akhir kelas G.

Untuk produk penunjukan yang bertanggung jawab berlaku kualitas tinggi baja dengan kandungan belerang yang lebih rendah (hingga 0,025%) dan fosfor (hingga 0,025%). Saat menunjuk baja berkualitas tinggi, huruf A ditambahkan ke akhir kelas.

Baja karbon berkualitas dibagi menjadi karbon rendah, sedang dan tinggi tergantung pada kandungan karbonnya. Baja karbon rendah dengan daktilitas tinggi dan kekuatan rendah termasuk baja 08, 08kp, 10, 10kp, 15, 15G ..., 25G, yang digunakan untuk pembuatan suku cadang dengan beban ringan (camshaft, gandar, busing). Perlakuan panas (quenching dan tempering, carburizing) secara signifikan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan produk yang terbuat dari bahan-bahan ini, yang memungkinkan untuk membuat struktur yang lebih ringan dan menghemat logam. Baja karbon sedang (dengan kandungan karbon 0,3 ... 0,55%), tergantung pada sifat mekanik yang diperlukan, digunakan setelah normalisasi, pengerasan dengan temper suhu tinggi, pengerasan temper frekuensi tinggi dan temper suhu rendah. Poros, roda gigi, batang penghubung, spindel, dll. terbuat dari baja ini.

Baja karbon tinggi mengandung karbon dari 0,6 hingga 0,85% dan dicirikan oleh kekuatan tinggi dan sifat elastis, peningkatan ketahanan aus. Setelah pendinginan dan temper atau pendinginan dengan Pemanasan HDTV bagian yang terbuat dari baja ini dapat beroperasi di bawah kondisi gesekan dengan adanya beban statis dan getaran yang tinggi. Kawat tali dibuat dari baja ini, serta kawat pegas setelah dipatenkan.

Baja karbon, yang mengandung 0,7 ... 1,3% C, digunakan untuk pembuatan alat tumbuk dan pemotong. Mereka diberi label U7...U13, di mana Pada menunjukkan baja karbon, dan angka menunjukkan kandungan karbon dalam sepersepuluh persen.

Kualitas positif baja karbon termasuk sifat mekaniknya yang agak kompleks, yang dipastikan dengan perlakuan panas. Baja karbon memiliki sifat pemrosesan yang baik. Mereka langka dan murah.

Kerugian utama dari baja karbon adalah kekerasannya yang rendah (hingga 15 mm).

besi cor

1.4.3.1 Informasi Umum

Besi tuang adalah paduan besi dengan karbon, yang jumlahnya melebihi 2,14%. Sebagian besar besi yang dilebur dilebur menjadi baja, tetapi setidaknya 20% dari besi yang dilebur digunakan untuk pembuatan bagian cor.

Besi cor dibedakan oleh sifat pengecoran tinggi dan merupakan salah satu bahan pengecoran modern utama. Sekitar 75% dari semua coran terbuat dari besi cor. Suhu leleh yang lebih rendah dibandingkan dengan baja dan penyelesaian pemadatan pada suhu konstan (pembentukan eutektik) memberikan karakteristik pengecoran yang lebih tinggi: fluiditas dan kemampuan mengisi cetakan, penyusutan dan kecenderungan retak susut yang lebih kecil.

Karena daktilitas rendah, besi cor tidak dikenakan perlakuan tekanan.

Tergantung pada komposisi kimia dan kondisi kristalisasi, karbon dalam besi cor dapat dalam keadaan terikat secara kimia dalam bentuk sementit atau dalam keadaan bebas dalam bentuk grafit. Dengan demikian, ada putih besi cor (karbon dalam bentuk sementit) dan Abu-abu(karbon dalam bentuk inklusi grafit).

Pada besi cor putih, transformasi fasa terjadi sesuai dengan diagram Fe-Fe 3 C. Tergantung pada kandungan karbonnya, mereka dibagi menjadi hipoeutektik (2,14 ... 4,3% C), eutektik (4,3% C) dan hipereutektik (4,3 ... 6,67% C).

Dalam besi tuang hipoeutektik, konstituen struktural pada suhu kamar adalah perlit, ledeburit, dan sementit; dalam eutektik - ledeburite; dalam yang hipereutektik, ledeburite dan sementit.

Besi cor putih memiliki kekerasan tinggi (450…550HB dan lebih tinggi), karena adanya sejumlah besar sementit di dalamnya. Seiring dengan kekerasan tinggi, besi cor putih dicirikan oleh kerapuhan yang tinggi, yang tidak termasuk penggunaannya untuk pembuatan bagian-bagian mesin. Pengecoran dari besi cor putih digunakan, yang berfungsi untuk mendapatkan bagian dari besi ulet dengan anil grafit. Pengecoran dengan lapisan permukaan (12 ... 30 mm) besi cor putih dan inti besi cor abu-abu juga digunakan. Kehadiran lapisan permukaan yang "diputihkan" memastikan ketahanan aus yang tinggi dari pengecoran semacam itu.

Besi cor kelabu sangat penting dalam industri, di mana karbon dalam bentuk inklusi grafit, dan oleh karena itu kondisi untuk pembentukannya, yaitu proses grafitisasi, sangat penting.

Grafit mengandung 100% karbon, sedangkan konsentrasi karbon dalam sementit hanya 6,67%. Struktur kristal austenit dan grafit berbeda secara signifikan, sedangkan struktur kristal austenit dan sementit lebih mirip strukturnya. Oleh karena itu, pembentukan sementit dari fase cair dan dari austenit harus berlangsung lebih mudah daripada grafit, karena kerja nukleasi dan proses difusi yang diperlukan untuk ini tidak begitu signifikan.

Namun, campuran ferit + grafit atau austenit + grafit memiliki energi bebas lebih sedikit daripada campuran ferit + sementit atau austenit + sementit, oleh karena itu, faktor termodinamika berkontribusi pada pembentukan bukan sementit, tetapi grafit.

Karena keadaan di atas, dengan pendinginan yang cepat dan proses difusi yang terhambat, pembentukan sementit terjadi, dan dengan pendinginan yang lambat, faktor penentunya adalah keinginan untuk meminimalkan energi bebas, yang mengarah pada pembentukan grafit.

Besi cor kelabu berbeda dalam bentuk inklusi grafit. Grafit, yang terbentuk dalam besi tuang selama kristalisasi dan pendinginan berikutnya, memiliki bentuk pipih, dan besi tuang dengan grafit semacam itu disebut tepat Abu-abu.

Pembentukan grafit akibat dekomposisi sementit terjadi tidak hanya selama kristalisasi dan pendinginan, tetapi juga ketika besi tuang putih dipanaskan hingga suhu tinggi. Fenomena ini digunakan dalam produksi yang disebut besi ulet. Dalam hal ini, pusat grafitisasi tumbuh kurang lebih seragam ke segala arah dan inklusi grafit serpihan terbentuk. Besi cor dengan grafit seperti itu disebut lunak besi cor.

Besi tuang dengan grafit nodular, yang diperoleh sebagai hasil modifikasi dengan magnesium dan serium, disebut kekuatan tinggi besi cor.

Besi tuang, seperti baja, adalah paduan multikomponen, yang meliputi Fe, C, Si, Mn, P dan S.

Karbon memainkan peran yang menentukan dalam kualitas besi cor, mengubah sifat pengecoran dan jumlah inklusi grafit. Semakin tinggi konsentrasinya, semakin banyak pengendapan grafit dan semakin rendah sifat mekanik besi cor, sehingga kandungan karbon dalam besi cor industri tidak melebihi 3,8%. Batas bawah kandungan karbon adalah 2,4% dan dibatasi oleh kebutuhan untuk memberikan sifat pengecoran yang cukup.

Silikon memiliki efek grafitasi yang kuat, berkontribusi pada pelepasan grafit dalam proses pemadatan dan penguraian sementit yang sudah terbentuk. Kandungan silikon dalam besi cor berkisar antara 0,3 hingga 5%.

Mangan menghambat aliran proses grafitisasi dan sedikit meningkatkan sifat mekanik besi cor. Jumlah mangan dalam besi cor dapat bervariasi dalam 0,5 ... 1%.

Sulfur adalah pemutihan 5 sampai 6 kali lebih banyak daripada mangan. Selain itu, belerang mengurangi fluiditas, meningkatkan penyusutan dan meningkatkan kecenderungan retak. Oleh karena itu, belerang adalah pengotor berbahaya dan kandungannya dalam besi cor tidak melebihi 0,15%.

Fosfor praktis tidak berpengaruh pada grafitisasi. Kelarutannya yang terbatas dalam ferit adalah 0,3%. Pada kandungan yang lebih tinggi, fosfor dengan besi dan karbon membentuk eutektik triple phosphide dengan titik leleh 950 ° C, yang meningkatkan fluiditas besi cor. Namun, eutektik ini memiliki kekerasan dan kerapuhan yang tinggi, oleh karena itu, peningkatan kandungan fosfor dalam coran hingga 0,7% diperbolehkan hanya jika diperlukan untuk memastikan ketahanan aus yang tinggi. Untuk pengecoran artistik, besi cor dengan kandungan fosfor hingga 1% digunakan.

Dari unsur-unsur paduan, tingkat grafitisasi meningkat oleh nikel dan tembaga, dan kromium menghambat proses pembentukan grafit.

Inklusi grafit mempengaruhi sifat mekanik coran, karena mereka dapat dianggap sebagai rongga dengan bentuk yang sesuai, di dekat mana tekanan terkonsentrasi. Besarnya tegangan ini semakin besar, semakin tajam cacatnya, oleh karena itu, logam paling lemah dengan adanya inklusi grafit pipih, bentuk serpihan grafit kurang berbahaya, dan yang paling dapat diterima adalah bentuk bulat dari grafit. Inklusi grafit memiliki pengaruh terbesar pada ketahanan material terhadap kehancuran di bawah metode pembebanan berat (dampak dan tarik) dan praktis tidak mempengaruhi di bawah aksi beban tekan. Besi cor dengan grafit pipih (δ = 0,2 ... 0,5%) memiliki keuletan terendah, sedang (δ = 5 ... 10%) - dengan grafit serpihan dan tertinggi - dengan grafit nodular (δ £ 15%).

Menurut struktur dasar logam, besi cor abu-abu, ulet dan kekuatan tinggi dibagi menjadi feritik, feritik-pearlitik, dan perlitik.

Basis logam dalam besi cor memberikan kekuatan dan ketahanan aus terbesar jika memiliki struktur perlit. Kehadiran ferit dalam struktur, tanpa meningkatkan keuletan dan ketangguhan besi cor, mengurangi kekuatan dan ketahanan ausnya. Besi cor feritik abu-abu memiliki kekuatan terendah.

Sebagai bahan struktural, besi cor memiliki sifat positif sebagai berikut. Kehadiran grafit meningkatkan kinerja pemotongan saat chip pecah pada inklusi grafit. Dibandingkan dengan baja, besi cor memiliki sifat anti-gesekan yang lebih baik, karena fakta bahwa inklusi grafit sendiri merupakan pelumas. Besi cor meredam getaran dengan sempurna dan memiliki viskositas siklik yang meningkat karena rongga mikro yang diisi dengan grafit. Bagian besi cor tidak sensitif terhadap konsentrator tegangan eksternal (alur, lubang, dll.) dibandingkan dengan bagian baja. Besi cor lebih murah daripada baja karena teknologi produksi yang lebih sederhana.