Tērauds

Vikipēdijas raksts

Tērauds ir dzelzs sakausējums ar labām tehnoloģiskām īpašībām un pietiekošu plastiskumu, kas ļauj izgatavot jebkuras formas un izmēru konstrukcijas, kā arī pielietot dažādas tehnoloģiskās apstrādes metodes, liešanu, velmēšanu, kalšanu, metināšanu, griešanu u.tml.

Lai iegūtu tēraudu ar noteiktām mehāniskajām īpašībām, tam pievieno speciālus piemaisījumus t.s. leģējošos elementus, hromu (Cr), niķeli (Ni), molibdēnu (Mo), varu (Cu), titānu (Ti), kobaltu (Co) u.c. Tēraudu, kurš satur vienu vai vairākus leģējošos elementus, sauc par leģētu tēraudu. Tātad tēraudi dalās oglekļa un leģētos tēraudos. Atkarībā no tērauda praktiskās pielietošanas, tas dalās konstruktīvajā (oglekli satur līdz 0,6%) un instrumentālā (oglekļa saturs vairāk par 0,6%) tēraudos. Palielinoties oglekļa saturam tēraudā, palielinās tā stiprība, bet samazinās tā plastiskums un sametināšanas iespējas. Konstruktīvo tēraudu izmanto mašīnu detaļu, mehānismu, kuģu korpusu un citu konstrukciju izgatavošanai. Šiem tēraudiem neliels oglekļa saturs (parasti nepārsniedz 0,3-0,4%) un neliels leģējošo elementu piemaisījums. Atkarībā no konstruktīvā tērauda kvalitātes un tā pielietošanas tos iedala: - oglekļa tērauds parastās kvalitātes (St O, St I,... St 6), - kuģu korpusu būves tērauds (BMCm 3, u.c.), - oglekļa tērauds paaugstinātas kvalitātes (St 08, 10, 15,... 85), - mazleģētais tērauds (09Г 2, 09Г 2C u.c.).

Starptautiskā klasifikācijas sabiedrību asociācija iedala tēraudus divās grupās: 1) parastais oglekļa tērauds (mild steel); 2) pastiprinātās stiprības tērauds (high tensile steel) - pie marķēšanas liek indeksu H.

Parastajam oglekļa tēraudam :σ_T = 235MPa (N / mm²) paredzētas 4 kategorijas A, B, D, E.

Paaugstinātās stiprības tēraudam ar σ_T = 315MPa - 3 kategorijas A, D, E, piemēram, A32, D32, E32, tēraudam ar σ_T = 355MPa arī 3 kategorijas, piemēram: A 36, D 36, E 36, bet tēraudam ar σ_T = 390MPa - 2 kategorijas; D un E, piemēram: D 40, E 40.

Vismazākās prasības pret A kategorijas tēraudu, bet vislielākās pret E kategorijas tēraudu.

No plašāk pielietojamiem oglekļa instrumentālajiem tēraudiem var atzīmēt, Y7A, Y8, Y8A,..., YI3, no leģētajiem tēraudiem, 9XC, XBГ, PI8 u.c., kurus izmanto griešanas instrumentu (urbjus, frēzes u.c.), mērinstrumentu (kalibri) izgatavošanai. Izgatavo tēraudu ar specifiskām īpašībām, piemēram, nerūsējošais, siltumizturīgais, ar speciālām magnētiskajām un elektriskajām īpašībām.

Satura rādītājs 1 Tērauds kuģu būvniecībā 2 Tēraudu termiskā apstrāde 2.1 Tēraudu termiskās apstrādes tehnoloģija 2.1.1 Tēraudu atkvēlināšana 2.1.2 Tērauda normalizācija 2.1.3 Tērauda rūdīšana 2.1.4 Tērauda atlaidināšana 2.1.5 Vecināšana 2.2 Ķīmiski termiskā apstrāde 2.2.1 Cementēšana 2.2.2 Nitridēšana 2.2.3 Cianēšana 2.2.4 Difūzijas metalizācija 2.3 Apstrāde ar aukstumu

[izmainīt šo sadaļu] Tērauds kuģu būvniecībā

Visplašāk kuģu būvniecībā pielieto oglekļa tēraudu, dzelzs un oglekļa sakausējumus, kurā oglekļa daudzums nepārsniedz 2%. Bez galvenajām tērauda sastāvdaļām - dzelzs (Fe) un oglekļa (C), tas vēl satur citu elementu piemaisījumus. Parasti jebkurš tērauds satur: mangānu (Mn) - līdz 0,7%, fosforu (P) - līdz 0,01-0,05%, sēru (S) - līdz 0,02-0,05%, silīciju - līdz 0,4%.

Ne visus konstruktīvos tēraudus var metināt, tādēļ oglekļa un mazleģētos, tēraudu kuģu būvniecības vajadzībām, izgatavo ar uzlabotām īpašībām, kur oglekļa saturs samazināts līdz - 0,2%, sēra - līdz 0,04%, fosfora - līdz 0,04%. Kuģu korpusu būvei plaši pielieto oglekļa tēraudu VSt3, VMSt3 u.c. mazleģētos tēraudus ar palielinātu stiprību (09Г2, 09Г2C, 10XCHD). Mazleģēto tēraudu ar palielinātu stiprību pielietošana ļauj samazināt kuģa korpusa svaru un palielināt tā kravnesību. Instrumentālo tēraudu pielieto dažādu griešanas, frēzēšanas, štancēšanas un citu instrumentu izgatavošanai. Šie tēraudi raksturojas ar diezgan lielu oglekļa saturu (0,7% un vairāk) un dažos tēraudos ar leģējošo elementu piemaisījumu.

Kuģu būvē tēraudu pielieto dažādu lējumu, kalumu, lokšņu un velmējumu (leņķveida, apaļdzelzs, švelleri, planšira u.c.) veidos. Tērauda loksnes lieto kuģa apšuves, klāja seguma, starpsienu u.c. izgatavošanai. Parasti lieto loksnes biezumā 6-30mm, platumā 1,5-2,0m, garumā 6-8m.

Izšķir trīs kuģa saistu svarīguma grupas: III grupa - vissvarīgākā saistu grupa, II grupa - vidējā saistu svarīguma grupa, I grupa - mazāk svarīgie saisti

Ja kuģa garums L<100m lietderīgi izmantot parasto oglekļa tēraudu σ_T = 235MPa (BCm3).

Ja 100≤L<160m var izmantot kā parasto oglekļa tēraudu, tā arī paaugstinātās stiprības tēraudu σ_T = 315MPa.

Ja 160m≤L<240m - paaugstinātas stiprības tēraudu ar σ_T = 355MPa (09Г2).

Ja L ≥240m - paaugstinātās stiprības tēraudu σ_T = 390MPa (10XCHD).

Lokšņu tērauda biezums δ = 4 − 50mm, platums b=1,4-3,2m, garums l=6-16m.

[izmainīt šo sadaļu] Tēraudu termiskā apstrāde

Par termisko apstrādi sauc sakausējumu sakarsēšanu līdz noteiktai t° , pie kuras notiek fāžu pārvērtības, izturēšanu un atdzesēšanu ar noteiktu ātrumu. Šādas darbības rezultātā mainās sakausējumu struktūra. Šīs apstrādes mērķis ir, mainot struktūru, mainīt sakausējumu īpašības.

[izmainīt šo sadaļu] Tēraudu termiskās apstrādes tehnoloģija

Atkarībā no karsēšanas t° un atdzesēšanas apstākļiem tiek šķirti šādi termiskās apstrādes veidi: atkvēlināšana, normalizācija, rūdīšana un atlaidināšana. Tiem ir dažāds uzdevums un tie atšķiras ar karsēšanas t°, izturēšanas ilgumu un atdzesēšanas ātrumu. Šis apstrādes veids nosaka sagatavju mehāniskās īpašības.

[izmainīt šo sadaļu] Tēraudu atkvēlināšana

Par atkvēlināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudu sakarsē virs kritiskās t° , iztur tajā un tad lēni, kopā ar krāsni, atdzesē. Tēraudos izveidojas stabila struktūra. Uzdevums. Likvidēt iekšējos spriegumus, pazemināt tērauda cietību, uzlabot apstrādājamību, paaugstināt plastiskumu un stigrību un sagatavot tēraudu tālākai termiskai apstrādei.

[izmainīt šo sadaļu] Tērauda normalizācija

Par normalizāciju sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudu sakarsē virs līnijas GSE, iztur šajā t° un tālāk atdzesē gaisā. Normalizācija no atkvēlināšanas galvenokārt atšķiras ar dzesēšanas apstākļiem- dzesēšanas gaisā notiek ar lielāku ātrumu.

[izmainīt šo sadaļu] Tērauda rūdīšana

Par rūdīšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā tēraudu sakarsē virs līnijas GSK, iztur šajā t° un strauji atdzesē ar ātrumu, kas nav mazāks par dotā materiāla kritisko rūdīšanas ātrumu. Uzdevums. Iegūt tēraudu ar lielu cietību, stiprību, nodilumizturību. Rūdīšanas kvalitāte atkarīga no karsēšanas ātruma un t°, izturēšanas ilguma un atdzesēšanas ātruma.

[izmainīt šo sadaļu] Tērauda atlaidināšana

Par atlaidināšanu sauc termiskās apstrādes operāciju, kurā rūdītus tēraudus sakarsē zem līnijas PSK, iztur šajā t° un dzesē ar noteiktu ātrumu. Atlaidināšana ir termiskās apstrādes noslēdzošā operācija, kuras rezultātā tēraudi iegūst vajadzīgās mehāniskās īpašības un atbrīvojas no iekšējiem spriegumiem. Tēraudu īpašības galvenokārt nosaka atlaidināšanas t°. Atkarībā no tā izšķir 3 atlaidināšanas veidus: zemā atlaidināšana līdz (250°C t°); vidējā atlaidināšana(350 līdz 500°C t°); augstā atlaidināšana(600 līdz 650°C t°).

[izmainīt šo sadaļu] Vecināšana

Pēc zemās atlaidināšanas daļa iekšējo spriegumu paliek materiālā. Laika gaitā tie pamazām izzūd, radot nelielas detaļu formas un izmēru izmaiņas. Iekšējo spriegumu izzušana istabas t° ir ilgstoša (vairākas diennaktis) un to sauc par dabisko vecināšanu. Lai detālu izmēri art laiku nemainītos, tie tiek pakļauti mākslīgajai vecināšanai. Tā būtība ir šāda: detaļas tiek sakarsēta līdz 100- 150°C t° un izturētas 18- 35 stundas. Šādā to visi procesi notiek straujāk- izzūd iekšējie spriegumi un izmēri stabilizējas.

[izmainīt šo sadaļu] Ķīmiski termiskā apstrāde

Par ķīmiski termisko apstrādi sauc virskārtas piesātināšanu ar kādu elementu, kā rezultātā mainās tērauda ķīmiskais sastāvs un struktūra. Veicot šo apstrādi, metāls tiek sakarsēts līdz noteiktai t° vidē, kas izdala piesātināmo elementu, izturēts un atdzesēts. Ķīmiski termiskā apstrāde sastāv no trim vienlaicīgiem procesiem. 1.Veidojas aktīvi ķīmiskā elementa atomi. 2.Izstrādājuma virsma piesaista aktīvos atomus (absorbcija). 3.Piesaistītie atomi no virskārtas pārvietojas tā iekšienē (difūzija). Visizplatītākie ķīmiski termiskās apstrādes veidiem ir cementēšana , nitridēšana, cianēšana un difūzijas metalizācija.

[izmainīt šo sadaļu] Cementēšana

Par cementēšanu sauc procesu, kurā mazoglekļa (C < 0,2%) tērauda detaļu virskārta tiek piesātināta ar oglekli, lai pēc rūdīšanas un atlaidināšanas zemās t° detaļām būtu cieta un nodilumizturīga virsma, bet stigra vidusdaļa. Cementēšana notiek, karsējot tērauda detaļas 900°C t° oglekli saturošā vidē.

[izmainīt šo sadaļu] Nitridēšana

Par nitridēšanu sauc tērauda detaļu virskārtas piesātināšana ar slāpekli. Procesu veic hermētiski slēgtās kamerās, detaļas karsējot (500- 750°C t°) gāzveida amonjaka NH3 atmosfērā. Nitridēšanas procesā amonjaks sadalās slāpeklī un ūdeņradī. Aktīvi slāpekļa atomi iespiežas dzelzs virskārtā un veido ķīmisku savienojumu- nitrīdus. Nitridēšanai parasti pakļauj leģētos tēraudus, jo oglekļa tēraudiem virsmas cietības pieaugums ir liels. Tā kā nitridēšana pati rada lielu cietību , detaļas vidusdaļas nostiprināšanai rūdīšanu un atlaidināšanu veic pirms nitridēšanas.

[izmainīt šo sadaļu] Cianēšana

Par cianēšanu sauc tērauda detaļu virskārtas vienlaikus piesātināšanu ar lielāku ar oglekli un slāpekli. Cianētais slānis salīdzinājumā ar cementīta slāni ir ar lielāku cietību, nodilumizturību un izturības robežu.

[izmainīt šo sadaļu] Difūzijas metalizācija

Par difūzijas metalizāciju sauc tērauda detaļu virskārtas piesātināšanu ar alumīniju (alitēšana), hromu (hromēšana), silīciju (silicēšana), boru (borēšanu) un citiem metāliskiem elementiem. Difūzijas metalizācija tiek izdarīta, karsējot detaļas cietā vai gāzveida vidē, kas satur elementus, ar kuriem grib piesātināt tērauda virskārtu.
Alitēšanu lieto detaļām, kas strādā pie augstām t°. Alitēšanas rezultātā uz izstrādājumu virsmas izveidojas blīva alumīnija oksīda Al₂O₃ kārtiņa, kas pat augstā t° aizsargā metālu no koroziju.
Hromēšanu lieto, lai palielinātu korozijas izturību un pretošanās spēju skābju iedarbībai. Hromēta tērauda virskārta sastāv no hroma karbīdiem. Karbīda kārtiņa ir ļoti cieta- HV 1200- 1300 ar nelielu biezumu- 0,15- 0,2 mm.
Silicēšanu veic lai panāktu lielu nodilumizturību pret skābēm.
Borēšanu veic ar elektrolīzi, izkausētā borakā.

[izmainīt šo sadaļu] Apstrāde ar aukstumu

Šajā apstrādē pakļauj detaļas, kas satur nemazāk kā 0,6% oglekļa. Parasti šo metodi pielieto detaļām no tērauda P18. Lai paaugstinātu tērauda karstumizturību un cietību. Veic tūlīt pēc rūdīto detaļu atdzišanas līdz istabas t°. Tās iegremdē vidē, kuras t° ir zem 0°C. Līdz negatīvām t° atdzesē cietās ogļskābes izraisījumā (sausais ledus ar spirtu) līdz -78°C