Lämmönkestävät seokset. Erikoisteräkset ja seokset. Lämmönkestävien seosten valmistus ja käyttö

Nykyaikaista teollisuutta ei voida kuvitellailman materiaalia, kuten terästä. Sen avulla törmäämme käytännössä jokaiseen vaiheeseen. Ottamalla käyttöön erilaisia ​​kemiallisia elementtejä sen koostumukseen, mekaanisia ja käyttöominaisuuksia voidaan merkittävästi parantaa.

Mikä on teräs?

Teräs on seos, jonka koostumus on hiiltä ja rautaa. Myös tällainen seos (kuva sijaitsee alla) voi olla muiden kemiallisten tekijöiden epäpuhtauksia.

On olemassa useita rakenteellisia tiloja. Jos hiilipitoisuus on välillä 0,025-0,8%, dataa kutsutaan pre-eutectoidiksi ja niillä on perliitti ja ferriitti niiden rakenteessa. Jos teräs on hypereutectoid, niin perliitti- ja sementtivaiheita voidaan havaita. Ferriittisen rakenteen piirre on suuri plastisuus. Cementitilla on huomattava kiinteys. Perliitti muodostaa sekä edelliset vaiheet. Se voi olla rakeinen muoto (ferriitin jyvinä on sementtiitin sulkeumat, joilla on pyöreä muoto) ja lamellin (molemmat vaiheet ovat levyjen muotoisia). Jos terästä lämmitetään lämpötilan yläpuolella, jossa polymorfiset muutokset tapahtuvat, rakenne muuttuu austeniittiseksi. Tällä vaiheella on lisääntynyt plastisuus. Jos hiilipitoisuus ylittää 2,14%, niin tällaisia ​​materiaaleja ja seoksia kutsutaan valuraudaksi.

Teräslajit

Riippuen koostumuksesta, teräs voi ollahiilen ja seostetut. Hiilipitoinen hiilipitoisuus alle 0,25% on ominaista vähähiiliselle teräkselle. Jos sen määrä saavuttaa 0,55%, voimme puhua hiilen keskiseoksesta. Teräs, joka koostumuksessaan on yli 0,6% hiiltä, ​​kutsutaan hiiliksi. Jos seos valmistetaan, tekniikka edellyttää erityisten kemiallisten elementtien käyttöönottoa, minkä jälkeen tätä terästä kutsutaan seostettuina. Eri osien käyttöönotto muuttaa merkittävästi sen ominaisuuksia. Jos niiden määrä ei ylitä 4%, seos on vähän seostettu. Keskipintaisista seoksista ja teräksestä valmistetusta teräksestä on enintään 11% ja yli 12% sulkeumia. Teräksen seoksista riippuen niiden tyypeistä on eroja: instrumentaaliset, rakenteelliset ja erityiset teräkset ja seokset.

Valmistus tekniikka

Teräksen sulatusmenetelmä on melko työläs. Se sisältää useita vaiheita. Ensinnäkin tarvitaan raaka-aineita - rautamalmia. Ensimmäisessä vaiheessa kuumennetaan tietylle lämpötilalle. Hapetusprosesseja esiintyy. Toisessa vaiheessa lämpötila on paljon suurempi. Hiilen hapettumisprosessit ovat voimakkaampia. Seosta voidaan edelleen rikastuttaa hapella. Tarvittavat epäpuhtaudet poistetaan kuonaan. Seuraava askel on poistaa happea teräksestä, koska se vähentää huomattavasti mekaanisia ominaisuuksia. Tämä voidaan tehdä diffuusiolla tai sademäärällä. Jos deoksidoitumisprosessia ei tapahdu, tuloksena olevaa terästä kutsutaan keittämällä. Tyydyttävä seos ei aiheuta kaasuja, happi on kokonaan poistettu. Puolikartsisilla teräksillä on väliasento. Raudanvalmisteiden tuotanto tapahtuu avoimessa uunissa, induktiokeittimissa, hapenmuuntimissa.

Teräksen sidonta

Näiden tai muiden ominaisuuksien saamiseksiteräs, erikoissejeaineet lisätään sen koostumukseen. Tällaisen seoksen pääasialliset edut ovat lisääntynyt kestävyys erilaisille muodonmuutoksille, osien ja muiden rakenteellisten elementtien luotettavuus kasvaa merkittävästi. Sammutuksen aikana halkeamien ja muiden vikojen prosenttiosuus pienenee. Usein tällaista kyllästysmenetelmää eri elementteillä käytetään kemiallisen korroosion kestävyyden aikaansaamiseksi. Mutta on monia puutteita. Ne vaativat lisäkäsittelyä, todennäköisyys esiintyä flokens on korkea. Lisäksi materiaalin hinta kasvaa. Yleisimmät lejeeringit ovat kromi, nikkeli, volframi, molybdeeni, koboltti. Niiden käyttöalue on melko suuri. Tämä on suunnittelu ja putkistojen, voimalaitosten, ilmailun osien valmistus ja paljon muuta.

Kestävyys ja lämmönkestävyys

Lämmönkestävyyden käsite on implisiittinenMetallin tai metalliseoksen kyky säilyttää kaikki ominaisuudet, kun se toimii korkeissa lämpötiloissa. Tällaisessa ympäristössä havaitaan usein kaasun korroosiota. Siksi materiaalilla on oltava ja sen toimintaan kohdistuva vastustuskyky, toisin sanoen lämmönkestävä. Niinpä sellaisten seosten ominaisuuksia, joita käytetään merkittävään lämpötilaan, tulisi sisältää molemmat näistä käsitteistä. Vain silloin tällainen teräs tarjoaa tarvittavan työvoiman resursseja osille, työkaluille ja muille rakenteellisille elementeille.

Lämmönkestävän teräksen ominaisuudet

Tapauksissa, joissa lämpötila saavuttaa suurenarvoja, on käytettävä sellaisia ​​seoksia, jotka eivät hajoa eivätkä hajoa. Tässä tapauksessa käytetään lämmönkestäviä seoksia. Tällaisten materiaalien käyttölämpötila on yli 500 ° C. Tärkeitä hetkiä, jotka karakterisoivat tällaista terästä, ovat pitkät kestävyys, pitkäkestoinen plastisuus ja rentoutumisen vakaus. On olemassa useita elementtejä, jotka voivat merkittävästi parantaa korkeiden lämpötilojen kestävyyttä: koboltti, volframi, molybdeeni. Kromi on pakollinen osa. Se ei vaikuta vahvuuksiin niin paljon, että se parantaa mittakaavassa olevaa vastustuskykyä. Myös kromi estää korroosioprosesseja. Toinen tämäntyyppisten seosten tärkeä ominaisuus on hidas puhaltaminen.

Lämmönkestävien terästen luokittelu rakenne

Lämmönkestävät ja lämmönkestävät seokset ovatferriittinen luokka, martensitiitti, austeniitti ja ferriittis-martensitiivinen rakenne. Ensimmäinen koostumus on noin 30% kromia. Erikoiskäsittelyn jälkeen rakenne muuttuu hienoksi. Jos lämmityslämpötila ylittää 850 ° C, jyvät kasvavat ja tällaiset lämpöä kestävät materiaalit muuttuvat hauraiksi. Martensitiittiluokalle on ominaista kromipitoisuus: 4% - 12%. Myös pieninä määrinä voi olla läsnä nikkeliä, volframia ja muita elementtejä. Näistä valmistetaan turbiinien osia, autojen venttiilejä. Teräkset, joissa on martensiittia ja ferriittiä, ovat sopivia käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa ja pitkäaikaisessa käytössä. Kromipitoisuus on 14%. Austeniitti saadaan ottamalla nikkeli lämmönkestäviin seoksiin. Terästä, jolla on samanlainen rakenne, on useita merkkejä.

Nikkelipohjaiset seokset

Nikkelillä on useita hyödyllisiä ominaisuuksia. Se vaikuttaa positiivisesti teräksen (sekä kuuma että kylmä) työstettävyyteen. Jos osa tai työkalu on suunniteltu toimimaan aggressiivisessa ympäristössä, doping tällä elementillä lisää huomattavasti korroosionkestävyyttä. Nikkeliin perustuvat lämpöä kestävät materiaalit jaetaan seuraaviin ryhmiin: korkean lämpötilan ja todella lämmönkestävät. Jälkimmäisillä on oltava myös lämpöä kestävät ominaisuudet. Käyttölämpötilat ovat 1200 ° C. Lisäksi lisätään kromia tai titaania. On tyypillistä, että nikkelillä seostetulla teräspinnalla on pieni määrä epäpuhtauksia kuin barium, magnesium, boori, joten rakeiden rajat ovat kovempia. Tämäntyyppiset korkean lämpötilan seokset valmistetaan takoma- ja valssattujen tuotteiden muodossa. On myös mahdollista valaa osia. Pääasiallinen käyttöalue on kaasuturbiinikomponenttien valmistus. Lämpöä kestävillä nikkelipohjaisilla seoksilla on jopa 30% kromia koostumuksessa. Ne sopivat hyvin lävistys-, hitsaukseen. Lisäksi mittakaavake on korkealla tasolla. Tämä mahdollistaa niiden käytön kaasuputkijärjestelmissä.

Lämpöä kestävä teräs, joka on seostettu titaanilla

Titaania lisätään pieneen määrään (enintään 0,3%). Tässä tapauksessa se lisää seoksen lujuutta. Jos sen sisältö on huomattavasti korkeampi, jotkut mekaaniset ominaisuudet heikkenevät (kovuus, lujuus). Mutta plastisuus samanaikaisesti kasvaa. Tämä helpottaa teräksen prosessointia. Kun titaani otetaan käyttöön muiden komponenttien kanssa, on mahdollista parantaa merkittävästi lämmönkestävyysominaisuuksia. Jos on tarvetta työskennellä aggressiivisessa ympäristössä (varsinkin kun rakenne liittyy hitsaukseen), dopingin tekeminen tämän kemiallisen elementin kanssa on perusteltua.

Kobolttiseokset

Suuri määrä kobolttia (jopa 80%) meneesellaisten materiaalien kuten lämmönkestävien ja kuumuutta kestävien seosten valmistusta, koska sen puhtaassa muodossa sitä käytetään harvoin. Sen käyttöönotto lisää plastisuutta ja kestävyyttä korkeiden lämpötilojen kanssa. Ja mitä suurempi se on, sitä korkeampi koboltti on lisätty seokseen. Joillakin tuotemerkeillä sen sisältö on 30%. Toinen tällaisten terästen ominaispiirre on magneettisten ominaisuuksien parantaminen. Kuitenkin koboltin korkeiden kustannusten vuoksi sen käyttö on melko vähäistä.

Molybdeenin vaikutus korkean lämpötilan seoksiin

Tämä kemiallinen elementti vaikuttaa merkittävästi materiaalin lujuuteen korkeissa lämpötiloissa.

Se on erityisen tehokas sovelluksessa yhdessämuita elementtejä. Se lisää teräksen kovuutta (jopa 0,3%). Lopullinen vahvuus kasvaa myös. Toinen positiivinen ominaisuus, jolla on korkean lämpötilan seokset, seostettu molybdeenilla - suuri vastustuskyky oksidatiivisissa prosesseissa. Molybdeeni edistää viljan hienosäätöä. Haittapuolena on hitsauksen vaikeus.

Muut erikoisteräkset ja seokset

Tietyt tehtävät ovat tarpeenmateriaaleja, joilla on tiettyjä ominaisuuksia. Siten voimme puhua erikoisseosten käytöstä, jotka voivat olla sekä dopingoituja että hiiltä. Jälkimmäisessä vaadittujen ominaisuuksien joukko saavutetaan sen vuoksi, että seosten valmistus ja niiden käsittely tapahtuu erityisteknologian takana. Still erikoiseokset ja teräs on jaettu rakenteisiin ja työkaluihin. Tämäntyyppisten materiaalien päätehtävistä voidaan tunnistaa seuraavat: korroosionkestävyys- ja kulutuskestävyys, kyky työskennellä aggressiivisessa ympäristössä, lisääntyneet mekaaniset ominaisuudet. Tähän luokkaan kuuluvat sekä lämmönkestävät teräkset että korkeat käyttölämpötilat ja kryogeeniset teräkset, jotka kestävät jopa -296 ° C.

Työkaluteräs

Tuotannon valmistustyökalutkäytetään erikoistyökaluterästä. Ottaen huomioon, että työskentelyolosuhteet ovat erilaiset, materiaalit valitaan myös erikseen. Koska työkalujen vaatimukset ovat riittävän korkeat, niiden valmistuksessa käytettävien seosten ominaisuudet ovat samat: niissä ei saa olla vieraita epäpuhtauksia, sulkeumat, deoksidoitumisprosessi on hyvin toteutettu ja rakenne on homogeeninen. Mittalaitteille on erittäin tärkeää, että niillä on vakaat parametrit ja vastata kulumiseen. Jos puhumme leikkaustyökaluista, ne toimivat korkeissa lämpötiloissa (reunan lämmitys), jatkuva kitka ja muodonmuutos. Siksi on erittäin tärkeää, että ne säilyttävät alkukovuuden kuumennettaessa. Toinen työkaluteräs on nopea. Periaatteessa se on dopingin kanssa volframia. Kovuus säilyy noin 600 ° C: n lämpötilaan. Myös leimattuja teräksiä. Ne on suunniteltu sekä kuumalle että kylmälle muodonmuutokselle.

Erikoisehtojen seosten käyttöalue

Teollisuudessa, jossa seokseterityisominaisuudet, asetettu. Koska ne ovat parempia ominaisuuksia, ne ovat välttämättömiä tekniikan, rakentamisen ja öljyteollisuuden kannalta. Lämmönkestäviä ja lämmönkestäviä seoksia käytetään turbiinien osien valmistuksessa, autojen varaosissa. Teräkset, joilla on korkea korroosionkestävyys, ovat välttämättömiä putkien, kaasuttimien, levyjen, kaikenlaisten kemiallisten elementtien valmistukseen. Rautatie-, kauha- ja caterpillareiden kiskot - pohja kaikkialle on kulutusta kestävä teräs. Automaattiyhdistelmiä käytetään pulttien, pähkinöiden ja muiden vastaavien osien massatuotantoon. Jousien tulee olla riittävän joustavia ja kulutusta kestäviä. Siksi materiaali on jousiterä. Tämän laadun parantamiseksi se myös seostetaan kromilla, molybdeenilla. Kaikilla erikoiseoksilla ja tietyillä ominaisuuksilla varustetuilla teräksillä voidaan vähentää sellaisten osien kustannuksia, joissa aiemmin käytettyjä ei-rautametalleja.