Большинство сплавов делятся по нескольким признакам и параметрам. Помимо химического состава и вариантов использования, важна степень так называемого раскисления металла. По этому параметру все сплавы делят на три большие категории: нераскисленные (кипящие), раскисленные и полураскисленные.
Раскисление – это процесс, при котором со сплава удаляется кислород. Его присутствие на порядок снижает механические свойства, и является некачественной примесью. С химической точки зрения, это процесс отъема атома кислорода из оксида железа, что можно назвать и его восстановлением.
Кислород снижает вязкость черных сплавов, делает их менее прочными и снижает, хрупкими, снижает выносливость.
Кипящая сталь — это сплав, который еще не прошел процесс раскисления. Главное отличие нераскисленного материала от спокойных и полуспокойных продуктов – степень раскисления. Такая сталь считается самой грязной и непригодной для создания изделий.
Разобрались с тем, какая сталь относится к кипящей. Рассмотрим способы ее получения, а также область применения и маркировку.
Способ получения
Раскисление сопровождается введением в состав сплава ряда веществ, которые лучше контактирует с кислородом, чем само железо. Чаще всего это алюминий, но допускается и использование:
- углерода в шихте;
- силикокальция;
- кремния;
- марганца;
- их комбинация в унифицированных пропорциях.
Методов раскисления стали несколько. Добавление более активных веществ – это осаждающий метод. Добавление шлаков и обработка сплава высокими температурами называется электрошлаковым переплавом.
В вакуумно-углеродном восстановлении раскислителем является углерод.
Кипящие стали характеризуются следующим технологическим процессом:
- Расплав разливается в форме. Материал действительно кипит из-за большого объема газов.
- Процесс кипения не прекращается и в изложнице.
- Использование раскислителей по технологии.
Отличительная черта кипящей стали – нет усадочной раковины. Структура и химический состав полученного сплава зависит от длительности кипения и интенсивности протекающих процессов. После затвердения, слиток имеет 5 зон:
- Плотная корка снаружи.
- Концентрат пузырьков сотового типа.
- Промежуток между пузырями первичными и вторичными.
- Концентрированные участки вторичных пузырьков воздуха.
- Область глубинных пузырей, образующих сердцевину.
В качественном сплаве наружная корка плотная и толстая. Во время нагрева и прокатки сотовые пузыри не видны. Но не у кипящей стали.
Интересно знать!
Существует «закупоренная» сталь. Технология предполагает химическое или механическое закрытие слитка сверху после разливки. Это снижает время образование пузырей и их количество.
[include_post id=»7134″]
Характеристики кипящей стали
Рассмотрим признаки кипящей стали. Структура сплава неоднородна. Это снижает варианты использования и механические характеристики материала. Скопление воздушных пузырей на порядок снижает прочность металла — материал при последующей обработке может просто расслоиться.
Свойства сплава следующие:
- Проблемная сварка кипящей стали из-за неравномерного распределения фосфора и серы в изделии. Участки с концентратом серы приводят к кристаллизованным трещинам около шва.
- Металл возле сварного шва склонен быстро стареть, его структура становится хрупкой.
- Подверженность коррозии сильнее, чем у других видов сплавов.
- Термостойкость до + 100 градусов.
- Есть склонность к расслоению структуры материала.
- Устойчивость к морозу до -2 градусов.
Есть и преимущества. Например, такая сталь дешевая в конвейерном производстве. Она пластичная и содержит минимум неметаллических включений в расплаве.
Маркировка кипящей стали
В соответствии с ГОСТ 380-2005, кипящие сплавы обозначаются буквами «кп». Рассмотрим несколько примеров кипящей стали:
- 05кп – содержание углерода здесь не более 0.06%, кремния – 0.03%, хрома в пределах 0.10%, а марганца 0.4%.
- 08кп – углерод – 0.05-0.11%, хром 0.10%, марганец 0.25-0.50%, кремний до 0.03%.
- 10кп – хром 0.15%, углерод 0.07-0.14%, кремний 0.07%.
- 11кп – содержание углерода от 0.05 до 0.12%, хром 0.15%, а кремния до 0.06%.
То есть маркировка кипящей стали основана на содержании в сплаве углерода в сотых или десятых долях.
Применение кипящей стали
Из-за пониженных эксплуатационных характеристик, применение кипящей стали запрещено в:
- Элементах крепежа котлов, работающих в условиях повышенного давления системы.
- Конструкциях, используемых в диапазоне температур ниже -20 градусов.
- Аппаратах, работающих с пульсирующими нагрузками или динамически изменяемыми параметрами.
- Оборудовании, которое вынужденно вступает в контакт с агрессивными веществами или средами.
Соответственно, характеристики кипящей стали подходят для создания металлопроката в виде:
Сплав «кп» используют при производстве изделий, не имеющих ответственного и решающего влияния на конструкцию или эксплуатацию объекта.