В сталелитейной промышленности часто используется термин "кипящая сталь". Под ним подразумевается особый вид металла с определенными производственными процессами и маркировкой. Чтобы понять концепцию кипящей стали, важно понять ее уникальные характеристики.
Виды сплавов по методу раскисления
Сталь классифицируется по степени раскисления, что важно для снижения негативного воздействия кислорода на железо. При разливке стали в слитки маркировка наносится на основании трех основных и одного второстепенного признака. Качество раскисления определяет тип металла и зависит от концентрации газов, выделяющихся при затвердевании.
Типы металлических сплавов:
- Спокойная сталь - включает в состав низкую концентрацию кремния, не превышающую 0,12%. Сплав отличается минимальным количеством неметаллических примесей. Этот вид сырья имеет однородную плотную структуру и обладает лучшими механическими свойствами. В основном он используется для сварочных целей благодаря высокой устойчивости к механическим нагрузкам и деформациям. Он находит широкое применение при создании несущих металлических конструкций, способных выдерживать большие нагрузки. Полуспокойная сталь - это тип сплава, который может кристаллизоваться без использования метода кипения. Во время этого процесса выделяется значительное количество газа. Этот сплав обладает свойствами, схожими с покоящейся сталью, и иногда используется в качестве ее заменителя. В отличие от кипящей стали, полуспокойная сталь имеет меньшую концентрацию газовых пузырьков в своем составе.
- Кипящая сталь - это тип металлического сплава, содержащего химические элементы, такие как углерод, которые играют решающее значение для получения определенных металлоизделий путем пластической деформации, будь то горячая или холодная сталь. В процессе производства кипящей стали могут добавляться примеси и другие элементы для изменения свойств материала. Например, добавление определенного количества углерода может повысить прочность продукта. Однако если в стали содержится более 2,14% углерода, она называется чугуном.
- Существует второй тип сплава, называемый закупоренной сталью, который имеет сходство с кипящей сталью. Разница лишь в том, что во время затвердевания выделение углерода подавляется на уровне между спокойным и кипящим типами. Для получения кипящей стали требуется добавление небольшого количества раскислителей, что позволяет создать внешний слой сплава, который затвердевает. Это отличается от полуспокойной стали.
Если определять химический состав металлов, можно выделить понятие «углеродистая сталь» (в составе отсутствуют примеси и компоненты, улучшающие характеристики) и «легированная сталь» (при производстве этого вида, чтобы повысить технологические свойства могут добавляться такие химические элементы, как марганец, хром, никель, кремний и другие компоненты).
Характеристики кипящей стали
Кипящая сталь - это тип низкоуглеродистой стали, которая подвергается слабому раскислению после выхода из специализированной металлургической печи. Ее название происходит от того, что еще во время затвердевания и разливки в формы в металле происходит химическая реакция, вызывающая кипение и выделение пузырьков угарного газа CO. Кипящие стали широко используются благодаря своей доступности и пластичности, а также составу, который практически не содержит неметаллических примесей.
Кипящая сталь содержит высокую концентрацию таких химических элементов, как:
- сера и фосфор, которые могут составлять до 5%;
- кремний, содержание которого может достигать 0,07%.
Кипящая сталь имеет ряд особенностей, в том числе она более подвержена деформационному старению, чем другие виды стали, и склонна к расслоению на пузырьковых соединениях. Кипящая сталь может выдерживать низкие температуры до -20°C и обладает жаростойкостью до 100°C. Однако она не устойчива к пульсирующим и динамическим нагрузкам.
Кипящая сталь не является эффективным выбором для сварки из-за ее неспособности хорошо скрепляться. Кроме того, она подвержена коррозии. Этот сплав отличается тем, что он производится без использования сильнодействующих раскислителей, которые обычно образуются при кипении газообразных сред.
Затвердевший слиток кипящей стали обычно состоит из пяти слоев, каждый из которых имеет свои отличительные характеристики. Основной слой содержит глубокие пузырьки, второй слой представляет собой зону с вторичными воздушными пустотами. Третий слой - промежуточный, за ним следует зона скопления пузырьков в виде сот с вытянутой оболочкой и, наконец, внешний слой, представляющий собой жесткую оболочку.
Высококачественные литые металлы имеют толстую и плотную поверхность, и в процессе прокатки скопление пузырьков остается нераскрытым.
Маркировки кипящих сталей
Кипящая сталь, как и другие металлические изделия, имеет специфическую маркировку, определяющую ее характеристики. Стандартной маркировкой, используемой для идентификации материала является "кп". Это буквенное обозначение используется для сталей, произведенных в соответствии с ГОСТ 380-2005 и ГОСТ 1050-88. Эти сплавы содержат 0,15% углерода.
- Сталь с обозначением "05кп" имеет состав, включающий углерод (до 0,06%), кремний (до 0,03%), хром (до 0,1%) и марганец (до 0,4%). Этот сплав не подходит для машиностроения и модернизации.
- Сталь марки "08кп" имеет содержание углерода 0,05-0,11% и включает хром (до 0,1%), марганец (0,25-0,5%) и кремний (до 0,03%).
- Маркировка "10кп" обозначает кипящую сталь, в состав которой входит 0,015% хрома, 0,07-0,14% углерода и кремний (не более 0,07%).
- Кипящая сталь марки "11кп" содержит углерод от 0,05 до 0,12%, хром (до 0,15%) и кремний (не более 0,06%). Сталь "15кп" имеет более высокую концентрацию углерода (от 0,12 до 0,19%) и легирована хромом (до 0,25%).
- Кипящая сталь "18кп" имеет углерод от 0,12% до 0,2% и более низкое содержание хрома.
Все марки стали определяются содержанием кремния не более 0,04% и фосфора не более 0,035%. Марки "11кп" и "18кп" могут содержать небольшое количество остаточной меди в своем составе.
Области применения кипящей стали
Кипящая сталь пригодна лишь для ограниченных областей применения . Ее нельзя использовать для производства крепежа, для котлов высокого давления, металлических конструкций или устройств, которые будут использоваться при температуре ниже -20°C, или деталей, которые будут сталкиваться с агрессивными, легковоспламеняющимися или взрывоопасными материалами. Однако его можно использовать для производства основных металлических изделий, таких как трубы, прутки, листы и проволока.