3. Сортамент стали. Назначение марок сталей. Требования по примесям. Перспективные способы плавки.

инструментальная углеродистая (У7, У10, У9А), для отливок коррозионно-стойкая (12Х18Н9Т, 08Х14Н7МА), для отливок обыкновенная (30ГСА, 35ХМ), жаропрочная высоколегированная(15Х11МФ), жаропрочная низколегированная (15Х5М), инструментальная легированная (9Г2Ф, 5ХНФ), инструментальная штамповая (Х12ВМ), инструментальная быстрорежущая, инструментальная валковая, конструкционная легированная (18Х2Н4ВА, 38ХН3МА), конструкционная низколегированная для сварных конструкций, конструкционная подшипниковая (ШХ15), конструкционная углеродистая обыкновенного качества (Ст1пс) и т.д.

А - азот

Ю - алюминий

Р - бор

Ф - ванадий

В - вольфрам

Т - титан

Г - марганец

Д - медь

М - молибден

Б - ниобий

П - фосфор

С - кремний

Х - хром

Ц - цирконий

Н - никель

К - кобальт

Фосфор оказывает отрицательное влияние на механические свойства стали. При кристаллизации возникает сильная первичная ликвация. Скорость диффузии фосфора в α и γ твердых растворах относительно мала, вследствие чего образовавшаяся неоднородность плохо ликвидируется методами термической обработки. Расположенные в межзеренном пространстве хрупкие прослойки, богатые фосфором, снижают пластические свойства металла, особенно при низких температурах (хладноломкость). Допустимое содержание фосфора 0,025%.

Сера обладает неограниченной растворимостью в жидком железе и ограниченной в твердом. При кристаллизации стали по границам зерен выделяются застывающие в последнюю очередь сульфиды железа. Железо и сульфид железа образуют низкоплавкую эвтектику (Т_пл=988 ºС), которая в присутствии кислорода плавится при еще более низких температурах. Межзеренные прослойки фазы, богатой серой, при нагревании металла перед прокаткой или ковкой размягчаются и сталь теряет свои свойства, происходит разрушение металла (красноломкость). Содержание серы должно быть меньше 0,025%.

Любая сталь в жидком и твердом виде содержит определенное количество водорода, азота и кислорода, являющихся вредными примесями.

Содержание кислорода зависит от содержания углерода. Во время кристаллизации в изложницах продолжается и даже усиливается взаимодействие углерода с кислородом. Это вызывает образование СО, металл получается неплотным, с газовой пористостью, непригодный для использования. Качественный слиток можно получить при понижении содержания растворенного в стали кислорода до 0,02-0,03% для получения спокойной стали.

В металлическую ванну водород вносится шихтовыми материалами, поступает из печной атмосферы, причем решающее воздействие оказывает влажность ферросплавов, раскислителей, шлакообразующих и окислителей. Во время кристаллизации растворимость водорода уменьшается, он выделяется в маточный раствор, вызывая сильную зональную ликвацию в слитке. Выделение водорода происходит в пустоты металла и дефектные места решетки, он молекуляризуется. При прокатке слитков около микрообъемов возникает объемное напряженное состояние из-за высокого давления водорода, что вызывает резкое понижение пластичности стали – водородную хрупкость. Возможно образование внутренних разрывов – флокенов. Содержание водорода не должно быть больше 0,0004%.

Растворимость азота также снижается при кристаллизации. При отсутствии элементов, образующих нитриды при высоких температурах (Ti, Al, Zr, V), после образования α-Fe начинается выделения азота из раствора в виде включений (нитридов железа). Это выделение может продолжаться значительное время, вызывая охрупчивание металла (старение). Количество азота не должно превышать 0,005%.

Основная схема выплавки в ДСП: завалка шихты, расплав, рафинирование (очистка от серы, фосфора, ненужных элементов), легирование (за счет ферросплавов), разливка.

1. Плавка на сежей шихте или 2-хшлаковая технология

2. ДСП+ агрегат внепечной обработки (печь-ковш)

3. Переплав легированных отходов

4. Смешение. В ДСП готовят углеродистый рафинированный расплав, а в др. ДСП готовят легированный полупродукт.

2 стадии обезуглероживания

I стадия – конвективная диффузия в металле

Химич. реакция между C и O-> зарождение пузырьков CO-> удаление пузырьков СО из зоны реакции