Hittebestande legerings. Spesiale staal en legerings. Produksie en gebruik van hittebestande legerings

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Moderne industrie kan nie voorgestel word sonder materiaal soos staal nie. Ons kom dit byna elke draai teë. Deur verskeie chemiese elemente in die samestelling daarvan in te voer, kan meganiese en operasionele eienskappe aansienlik verbeter word.

Wat is staal

Staal is 'n legering wat koolstof en yster bevat. So 'n legering (foto hieronder) kan ook onsuiwerhede van ander chemiese elemente hê.

Daar is verskeie strukturele state. As die koolstofinhoud in die reeks van 0,025-0,8% is, dan word hierdie staal hipo-eutectoid genoem en het perliet en ferriet in hul struktuur. As die staal hipereutektoïed is, kan perlitiese en sementietfases waargeneem word. 'n Kenmerk van die ferrietstruktuur is sy hoë plastisiteit. Sementiet het ook aansienlike hardheid. Perliet vorm beide vorige fases. Dit kan 'n korrelvorm hê (insluitsels van sementiet is langs die korrels van ferriet geleë, wat 'n ronde vorm het) en lamellêr (albei fases lyk soos plate). As staal verhit word bo die temperatuur waarteenpolimorfiese modifikasies plaasvind, verander die struktuur na austenities. Hierdie fase het plastisiteit verhoog. As die koolstofinhoud 2,14% oorskry, word sulke materiale en legerings gietysters genoem.

tipes staal

Afhangende van die samestelling, kan staal koolstof en legering wees. Die koolstofinhoud van minder as 0,25% kenmerk sagte staal. As die hoeveelheid daarvan 0,55% bereik, kan ons praat van 'n medium-koolstoflegering. Staal, wat meer as 0,6% koolstof in sy samestelling het, word hoë-koolstofstaal genoem. As die tegnologie in die proses om 'n legering te vervaardig die bekendstelling van spesifieke chemiese elemente behels, word hierdie staal gelegeerd genoem. Die bekendstelling van verskeie komponente verander sy eienskappe aansienlik. As hul getal nie meer as 4% is nie, is die legering laag-gelegeerd. Medium-gelegeerde en hoog-gelegeerde staal het onderskeidelik tot 11% en meer as 12% van insluitings. Afhangende van die area waarin staallegerings gebruik word, is daar sulke tipes daarvan: gereedskap, strukturele en spesiale staal en legerings.

Produksietegnologie

Die proses om staal te smelt is nogal moeisaam. Dit sluit verskeie stadiums in. Eerstens benodig jy grondstowwe - ystererts. Die eerste fase behels verhitting tot 'n sekere temperatuur. In hierdie geval vind oksidatiewe prosesse plaas. In die tweede fase word die temperatuur baie hoër. Die prosesse van koolstofoksidasie is meer intensief. Bykomende verryking van die legering met suurstof is moontlik. Onnodige onsuiwerhede word in verwyderslak. Die volgende stap is om suurstof uit die staal te verwyder, aangesien dit die meganiese eienskappe aansienlik verminder. Dit kan op 'n diffusie- of presipiterende wyse uitgevoer word. As die deoksidasieproses nie plaasvind nie, word die resulterende staal kokende staal genoem. Kalm legering gee nie gasse uit nie, suurstof word heeltemal verwyder. 'n Tussenposisie word ingeneem deur semi-stil staal. Die vervaardiging van ysterlegerings vind plaas in oophaard, induksie-oonde, suurstofomsetters.

Staallegering

Om sekere eienskappe van staal te verkry, word spesiale legeringsstowwe in die samestelling daarvan ingebring. Die belangrikste voordele van hierdie legering is verhoogde weerstand teen verskillende vervormings, die betroubaarheid van onderdele en ander strukturele elemente neem aansienlik toe. Verharding verminder die persentasie krake en ander defekte. Dikwels word hierdie metode van versadiging met verskillende elemente gebruik om weerstand teen chemiese korrosie te verleen. Maar daar is ook 'n aantal nadele. Hulle benodig bykomende verwerking, die waarskynlikheid van die voorkoms van vlokkies is hoog. Daarbenewens neem die koste van die materiaal ook toe. Die mees algemene legeringselemente is chroom, nikkel, wolfram, molibdeen, kob alt. Die omvang van hul toepassing is redelik groot. Dit sluit meganiese ingenieurswese in, en die vervaardiging van onderdele vir pypleidings, kragsentrales, lugvaart en nog baie meer.

Die konsep van hitteweerstand en hitteweerstand

Die konsep van hitteweerstand verwys na die vermoë van 'n metaal of legering om al sy eienskappe te behou wanneer dit by hoë temperature werk. In so 'n omgewing, dikwelsgaskorrosie word waargeneem. Daarom moet die materiaal ook bestand wees teen sy werking, dit wil sê hittebestand wees. Dus, die karakterisering van legerings wat by beduidende temperature gebruik word, moet beide hierdie konsepte insluit. Eers dan sal sulke staal die nodige lewensduur vir onderdele, gereedskap en ander struktuurelemente verskaf.

Kenmerke van hittebestande staal

In gevalle waar die temperatuur hoë waardes bereik, word die gebruik van legerings vereis wat nie sal ineenstort en onder vervorming swig nie. In hierdie geval word hittebestande legerings gebruik. Die werkstemperatuur vir sulke materiale is bo 500ºС. Belangrike punte wat sulke staal kenmerke is hoë uithouvermoë limiet, plastisiteit, wat voortduur vir 'n lang tyd, sowel as ontspanning stabiliteit. Daar is 'n aantal elemente wat weerstand teen hoë temperature aansienlik kan verhoog: kob alt, wolfram, molibdeen. Chroom is ook 'n vereiste komponent. Dit beïnvloed nie soseer die sterkte nie, aangesien dit die skaalweerstand verhoog. Chroom voorkom ook korrosieprosesse. Nog 'n belangrike eienskap van allooie van hierdie tipe is stadige kruip.

Klassifikasie van hittebestande staal volgens struktuur

Hittebestande en hittebestande legerings is van die ferritiese klas, martensieties, austenities en met 'n ferritiese-martensitiese struktuur. Eersgenoemde bevat ongeveer 30% chroom. Na spesiale verwerking word die struktuur fynkorrelig. As die verhittingstemperatuur 850ºС oorskry, dan is die korrelsverhoog, en sulke hittebestande materiale word bros. Die martensietiese klas word gekenmerk deur die volgende chroominhoud: van 4% tot 12%. Nikkel, wolfram en ander elemente kan ook in klein hoeveelhede teenwoordig wees. Dele van turbines en kleppe in motors word daarvan gemaak. Staal wat martensiet en ferriet in hul struktuur het, is geskik vir werking by konstante hoë temperature en langtermyn werking. Die chroominhoud bereik 14%. Austeniet word verkry deur nikkel in hittebestande legerings in te voer. Staal met 'n soortgelyke struktuur het baie grade.

Nikkelgebaseerde legerings

Nikkel het 'n aantal nuttige eienskappe. Dit het 'n positiewe uitwerking op die werkbaarheid van staal (beide warm en koud). As 'n onderdeel of gereedskap ontwerp is om in 'n aggressiewe omgewing te werk, verhoog legering met hierdie element korrosiebestandheid aansienlik. Nikkel-gebaseerde hittebestande materiale word in die volgende groepe verdeel: hittebestand en eintlik hittebestand. Laasgenoemde moet ook minimum hittebestande eienskappe hê. Werkstemperature bereik 1200ºС. Daarbenewens word chroom of titaan bygevoeg. Kenmerkend is dat staal wat met nikkel gelegeer is, 'n klein hoeveelheid onsuiwerhede soos barium, magnesium, boor het, sodat die graangrense meer versterk word. Hittebestande legerings van hierdie tipe word vervaardig in die vorm van smee en gerolde produkte. Dit is ook moontlik om dele te giet. Hul hooftoepassing is die vervaardiging van gasturbine-elemente. Nikkel-gebaseerde hittebestande legerings bevat tot 30% chroom. Hulle leen hulself goed genoeg tot stamp, sweiswerk. Daarbenewens is die skaalweerstand op 'n hoë vlak. Dit maak dit moontlik om dit in gaspypleidingstelsels te gebruik.

hittebestande titaniumlegeringstaal

Titanium word in 'n klein hoeveelheid (tot 0,3%) ingebring. In hierdie geval verhoog dit die sterkte van die legering. As die inhoud daarvan baie hoër is, verswak sommige meganiese eienskappe (hardheid, sterkte). Maar die plastisiteit neem toe. Dit vergemaklik die verwerking van staal. Met die bekendstelling van titanium saam met ander komponente, is dit moontlik om die hittebestande eienskappe aansienlik te verbeter. As daar 'n behoefte is om in 'n aggressiewe omgewing te werk (veral wanneer die ontwerp sweiswerk behels), dan is legering met hierdie chemiese element geregverdig.

Kob altlegerings

'n Groot hoeveelheid kob alt (tot 80%) gaan na die vervaardiging van materiale soos hittebestande en hittebestande legerings, aangesien dit selde in sy suiwer vorm gebruik word. Die bekendstelling daarvan verhoog plastisiteit, sowel as weerstand wanneer daar by hoë temperature gewerk word. En hoe hoër dit is, hoe hoër is die hoeveelheid kob alt wat in die legering ingebring word. In sommige handelsmerke bereik die inhoud 30%. Nog 'n kenmerkende kenmerk van sulke staal is die verbetering in magnetiese eienskappe. Weens die hoë koste van kob alt is die gebruik daarvan egter taamlik beperk.

Invloed van molibdeen op hittebestande legerings

Hierdie chemiese element beïnvloed die sterkte van die materiaal by hoë temperature aansienlik.

Dit is veral effektief wanneer dit saam met ander elemente gebruik word. Dit verhoog die hardheid van staal aansienlik (reeds teen 'n inhoud van 0,3%). Die treksterkte neem ook toe. Nog 'n positiewe eienskap wat hittebestande legerings wat met molibdeen gelegeer is, is 'n hoë mate van weerstand teen oksidatiewe prosesse. Molibdeen dra by tot die maal van graan. Die nadeel is die moeilikheid om te sweis.

Ander spesiale staal en legerings

Om sekere take uit te voer, word materiale benodig wat sekere eienskappe het. Ons kan dus praat oor die gebruik van spesiale legerings, wat beide gelegeerde en koolstof kan wees. In laasgenoemde word die stel vereiste eienskappe bereik as gevolg van die feit dat die vervaardiging van legerings en hul verwerking plaasvind met behulp van 'n spesiale tegnologie. Selfs spesiale legerings en staal word verdeel in strukturele en gereedskap. Onder die hooftake vir hierdie tipe materiale kan die volgende onderskei word: weerstand teen korrosie en slytasieprosesse, die vermoë om in 'n aggressiewe omgewing te werk en verbeterde meganiese eienskappe. Hierdie kategorie sluit beide hittebestande staal en legerings met hoë werkstemperature in, en kryogeniese staal wat tot -296ºС kan weerstaan.

Gereedskapstaal

Spesiale gereedskapstaal word gebruik in die vervaardiging van gereedskap. As gevolg van die feit dat hul werksomstandighede verskil, word materiale ook individueel gekies. Aangesien die vereistes vir gereedskap redelik hoog is, is die eienskappe van legerings vir hulproduksie is gepas: hulle moet vry wees van derdeparty-onsuiwerhede, insluitings, die deoksidasieproses word goed uitgevoer en die struktuur is homogeen. Dit is baie belangrik vir meetinstrumente om stabiele parameters te hê en slytasie te weerstaan. As ons praat oor snygereedskap, dan werk hulle by verhoogde temperature (daar is verhitting van die rand), konstante wrywing en vervorming. Daarom is dit baie belangrik vir hulle om hul primêre hardheid te behou wanneer dit verhit word. Nog 'n tipe gereedskapstaal is hoëspoedstaal. Basies is dit gedoteer met wolfram. Hardheid word gehandhaaf tot 'n temperatuur van ongeveer 600ºС. Daar is ook die staal. Hulle is ontwerp vir beide warm en koue vorming.

Spesiale Allooi-toepassings

Daar is baie nywerhede wat legerings met spesiale eienskappe gebruik. As gevolg van hul verbeterde eienskappe, is hulle onontbeerlik in meganiese ingenieurswese, konstruksie en die oliebedryf. Hittebestande en hittebestande legerings word gebruik in die vervaardiging van turbineonderdele, onderdele vir motors. Staal wat hoë anti-roeseienskappe het, is onontbeerlik vir die vervaardiging van pype, vergassernaalde, skywe en verskeie elemente van die chemiese industrie. Spoorspoorrelings, emmers, spore vir voertuie - slytvaste staal is die basis vir dit alles. In die massaproduksie van boute, moere en ander soortgelyke onderdele word outomatiese legerings gebruik. Die vere moet voldoende elasties en slytvast wees. Dis hoekommateriaal vir hulle is veerstaal. Om hierdie kwaliteit te verbeter, word hulle ook met chroom, molibdeen gelegeer. Alle spesiale legerings en staalsoorte met 'n stel spesifieke eienskappe kan die koste verminder van onderdele waar nie-ysterhoudende metale voorheen gebruik is.