Varmebestandige legeringer. Spesielle stål og legeringer. Produksjon og bruk av varmebestandige legeringer
Den moderne industrien kan ikke forestillesuten materiale som stål. Med det kommer vi nesten over hvert trinn. Ved å introdusere ulike kjemiske elementer i sammensetningen, kan mekaniske og operasjonelle egenskaper forbedres betydelig.
Hva er Steel?
Stål er en legering som har karbon og jern i sammensetningen. Også en slik legering (bildet er plassert under) kan ha urenheter av andre kjemiske elementer.
Det er flere strukturelle tilstander. Hvis karboninnholdet ligger i området fra 0,025-0,8%, kalles dataene pre-eutektoid og har perlit og ferrit i deres struktur. Hvis stålet er hypereutektoid, så kan perlitiske og sementittfaser observeres. En egenskap av ferritstrukturen er en stor plastisitet. Cementitt har betydelig fasthet. Perlite danner både de foregående faser. Det kan ha en granulær form (på korn av ferrit er det inneslutninger av sementitt, som har en sirkulær form) og lamellar (begge faser har form av plater). Hvis stålet oppvarmes over temperaturen ved hvilken polymorfe modifikasjoner oppstår, endres strukturen til austenitisk. Denne fasen har økt plastisitet. Hvis karboninnholdet overstiger 2,14%, blir slike materialer og legeringer kalt støpejern.
Typer av stål
Avhengig av sammensetningen, kan stålet værekarbon og legert. Kullinnhold mindre enn 0,25% er karakteristisk for lavkarbonstål. Hvis mengden når 0,55%, kan vi snakke om en medium-karbonlegering. Stål, som i sin sammensetning har mer enn 0,6% karbon, kalles høy-karbon. Hvis, som legeringen er produsert, innebærer teknologien innføring av spesifikke kjemiske elementer, så kalles dette stål legert. Innføringen av ulike komponenter endrer sine egenskaper betydelig. Hvis tallet ikke overstiger 4%, er legeringen lavlegerte. Middelslegering og høylegeringstål har henholdsvis 11% og mer enn 12% inneslutninger. Avhengig av sfæren der stållegeringer benyttes, utmerker de sine typer: instrumental-, struktur- og spesialstål og legeringer.
Produksjonsteknologi
Prosessen med smelting av stål er ganske arbeidskrevende. Den inneholder flere stadier. Først og fremst er det nødvendig med råvarer - jernmalm. Den første fasen innebærer oppvarming opp til en bestemt temperatur. Oksidasjonsprosesser forekommer. I andre etasje blir temperaturen mye høyere. Prosessene med karbonoksydasjon er mer intense. Det er mulig å ytterligere berikke legeringen med oksygen. Unødvendige urenheter blir fjernet i slaggen. Det neste trinnet er å fjerne oksygen fra stålet, siden det reduserer de mekaniske egenskapene betydelig. Dette kan gjøres ved diffusjon eller nedbør. Hvis prosessen med deoksidering ikke oppstår, kalles det resulterende stål koking. En rolig legering avgir ikke gasser, oksygen er helt fjernet. Mellomstilling er opptatt av halvkvarts stål. Produksjonen av jernlegeringer skjer i åpenfyrte ovner, induksjonsovner, oksygenomformere.
Legering av stål
For å få disse eller andre egenskaperStål, spesielle legeringsstoffer blir introdusert i sammensetningen. De viktigste fordelene ved en slik legering er økt motstand mot forskjellige deformasjoner, påliteligheten av deler og andre strukturelle elementer økes betraktelig. Under slokking avtar prosentandelen av sprekker og andre feil. Ofte brukes en slik metningsmetode med forskjellige elementer for å gi motstand mot kjemisk korrosjon. Men det er en rekke mangler. De krever ytterligere behandling, sannsynligheten for forekomst av flokens er høy. I tillegg øker materialkostnaden også. De vanligste legeringselementene er krom, nikkel, wolfram, molybden, kobolt. Området for søknaden er ganske stort. Dette er engineering, og produksjon av deler av rørledninger, kraftverk, luftfart og mye mer.
Konseptet med varmebestandighet og varmebestandighet
Konseptet med varmebestandighet er underforståttEvnen til et metall eller en legering for å beholde alle dens egenskaper ved drift ved høye temperaturer. I et slikt miljø er det ofte observert gasskorrosjon. Derfor må materialet ha og motstand mot sin handling, det vil si være varmebestandig. Altså egenskapene til legeringer som brukes ved en betydelig temperatur bør inkludere begge disse konseptene. Først da vil slikt stål gi den nødvendige arbeidsressursen for deler, verktøy og andre strukturelle elementer.
Funksjoner av varmebestandig stål
I tilfeller der temperaturen når storverdier, krever bruk av legeringer som ikke vil kollapse og motstå deformasjon. I dette tilfellet brukes varmebestandige legeringer. Arbeidstemperaturen for slike materialer er over 500ºі. De viktige øyeblikkene som kjennetegner slike stål er en høy utholdenhetsgrense, plastisitet, som vedvarer lenge, samt stabilitet i avspenning. Det finnes en rekke elementer som kan øke motstanden mot høye temperaturer betydelig: kobolt, wolfram, molybden. Krom er også en nødvendig komponent. Det påvirker ikke styrken så mye som det øker oksidasjonsmotstanden. Krom forhindrer også korrosive prosesser. En annen viktig egenskap ved legeringer av denne typen er langsom kryp.
Klassifisering av varmebestandige stål etter struktur
Varmebestandige og varmebestandige legeringer erferritisk, martensittisk, austenittisk og ferittisk martensitisk struktur. Den første består av ca 30% krom. Etter spesiell behandling blir strukturen finkornet. Hvis oppvarmingstemperaturen overstiger 850 ºї, øker kornene, og slike varmebestandige materialer blir sprø. Martensitt-klassen er preget av et slikt krominnhold: fra 4% til 12%. Nikkel, wolfram og andre elementer kan også være til stede i små mengder. Av dem produserer deler av turbiner, ventiler i biler. Stål som har martensitt og ferrit i strukturen, er egnet for drift ved konstant høye temperaturer og langsiktig drift. Krominnholdet når 14%. Austenitt er oppnådd ved innføring av nikkel i varmebestandige legeringer. Stål med lignende struktur har mange merker.
Nikkelbaserte legeringer
Nikkel har en rekke nyttige egenskaper. Det har en positiv effekt på maskinens bearbeidbarhet (både varmt og kaldt). Hvis delen eller verktøyet er utformet for å fungere i et aggressivt miljø, øker doping med dette elementet betydelig motstand mot korrosjon. Varmebestandige materialer basert på nikkel er delt inn i følgende grupper: varmebestandig og faktisk varmebestandig. Sistnevnte må også ha minimum varmebestandige egenskaper. Driftstemperaturer når 1200ºС. I tillegg er krom eller titan introdusert. Det er karakteristisk at nikkellegerte stål har en liten mengde slike urenheter som barium, magnesium, bor, derfor blir korngrensene mer styrket. Varmebestandige legeringer av denne typen produseres i form av smiing, valsede produkter. Det er også mulig å ebbe deler. Hovedområdet for deres søknad er produksjon av gasturbinelementer. Varmebestandige nikkelbaserte legeringer har opptil 30% krom i blandingen. De er ganske velkomne til stempling, sveising. I tillegg er skaleringsmotstanden høy. Dette gjør det mulig å bruke dem i gassrørledningssystemer.
Titan Alloy Varme Bestandig Stål
Titan er introdusert i liten mengde (opptil 0,3%). I dette tilfellet øker styrken av legeringen. Hvis innholdet er betydelig høyere, forverres noen mekaniske egenskaper (hardhet, styrke). Men plastisitet øker samtidig. Dette letter behandlingen av stål. Med introduksjonen av titan sammen med andre komponenter, er det mulig å forbedre de varmebestandige egenskapene vesentlig. Hvis det er behov for å arbeide i et fiendtlig miljø (spesielt i tilfelle når designet tilsier sveising), er doping med dette kjemiske elementet berettiget.
Kobolt legeringer
En stor mengde kobolt (opptil 80%) fortsetterproduksjon av materialer som varmebestandige og varmebestandige legeringer, som det sjelden brukes i sin rene form. Dens innføring øker duktiliteten, samt motstand når man arbeider med høye temperaturer. Og jo høyere det er, desto høyere mengder kobolt blir innført i legeringen. I enkelte merker når innholdet 30%. Et annet karakteristisk trekk ved lignende stål er forbedringen av magnetiske egenskaper. På grunn av den høye prisen på kobolt er bruken imidlertid ganske begrenset.
Effekten av molybden på høy temperatur legeringer
Dette kjemiske elementet påvirker sterkt materialets styrke ved høye temperaturer.
Andre spesielle stål og legeringer
For å utføre disse eller andre oppgaver er påkrevdmaterialer som har visse egenskaper. Dermed er det mulig å snakke om bruken av spesielle legeringer, som både kan dopes og karbon. I sistnevnte oppnås settet av nødvendige karakteristika på grunn av at produksjonen av legeringer og deres behandling skjer ved hjelp av en spesiell teknologi. Flere spesielle legeringer og stål er delt inn i struktur og verktøy. Blant hovedoppgaver for denne typen materialer er følgende: motstand mot korrosjon og slitasjeprosesser, evnen til å arbeide i et aggressivt miljø, forbedrede mekaniske egenskaper. Denne kategorien inkluderer både varmebestandige stål og legeringer med høy arbeidstemperatur og kryogenstål som kan tåle opp til -296ºє.
Verktøy stål
For produksjon av verktøy i produksjonSpesielt verktøystål brukes. På grunn av at arbeidsforholdene er forskjellige, blir materialene også valgt individuelt. Siden kravene til verktøyene er ganske høye, er egenskapene til legeringene for deres produksjon hensiktsmessige: de må være fri for ytre urenheter, inneslutninger, deoksideringsprosessen er godt gjennomført, og strukturen er homogen. For måleinstrumenter er det svært viktig å ha stabile parametere og motvirke slitasje. Hvis vi snakker om skjæreverktøy, jobber de under høye temperaturer (kanten oppvarmes), konstant friksjon og deformasjon. Derfor er det svært viktig for dem å opprettholde primær hardhet når de blir oppvarmet. En annen type verktøystål - høyhastighet. I utgangspunktet er det legert med wolfram. Hardhet opprettholdes til en temperatur på ca 600ºі. Det er også døstål. De er designet for både varm og kald deformasjon.
Omfang av legeringer til spesielle formål
Næringene som leger medspesielle egenskaper, mange. På grunn av deres forbedrede egenskaper er de uunnværlige innen maskinteknikk, konstruksjon og oljeindustrien. Varmebestandige og varmebestandige legeringer brukes til produksjon av turbindeler, reservedeler til biler. Stål som har høye korrosjonsegenskaper, er uunnværlig for produksjon av rør, karburatornåler, plater, alle slags elementer i kjemisk industri. Rails for jernbaner, bøtter, spor for transport - slitesterk stål er grunnlaget for alt dette. Ved masseproduksjon av bolter, muttere og andre liknende deler, brukes automatiske legeringer. Fjærene må være tilstrekkelig elastiske og slitesterke. Derfor er materialet til dem vårstål. For å forbedre denne kvaliteten er de i tillegg legert med krom, molybden. Alle spesielle legeringer og stål med et sett av bestemte egenskaper reduserer kostnadene ved deler der tidligere brukte ikke-jernholdige metaller.
