Värmebeständiga legeringar. Specialstål och legeringar. Produktion och användning av värmebeständiga legeringar

Modern industri kan inte föreställa sig utan ett sådant material som stål. Med det är vi konfronteras nästan varje tur. Genom införande i dess struktur olika kemiska element kan avsevärt förbättra de mekaniska och prestandaegenskaper.

Vad är stål

Stål kallas legering som är sammansatt av kol och järn. Dessutom kan en sådan legering (bild anordnad nedan) har andra förorenings kemiska element.

Flera olika strukturella tillstånd. Om kolhalten är inom 0,025-0,8%, kallad data preeutektoid stål och har i sin struktur perlit och ferrit. Om hypereutectoid stål, är det möjligt att observera perlit och cementit fas. En egenskap hos ferrit strukturen är stor seghet. Cementit har också en avsevärd hårdhet. Perlit bilda både den föregående fasen. Det kan ha en granulär form (genom inkludering av de korn av ferrit är anordnade cementit, vilka har en cirkulär form) och en platta (båda faserna har formen av plattor). Om stålet upphettas över den temperatur vid vilken de polymorfer inträffa, att sedan de strukturändringar austenit. Denna fas har en hög duktilitet. Om kolinnehållet överskrider 2,14%, är sådana material och legeringar kallas järn.

typer av stål

Beroende på sammansättningen av stålet kan vara kolstål och legering. kolhalt på mindre än 0,25% karakteriserar lågkolhaltigt stål. Om mängden når 0,55%, då kan vi tala om medellegering. Stål, som har i sin sammansättning mer än 0,6% kol, som kallas hög kolhalt. Om som produceras som en fusion involverar tekniken att införa specifika kemiska element, denna legering stål kallas. Införandet av de olika komponenterna är att signifikant ändra dess egenskaper. Om deras mängd är mindre än 4%, den låglegerade legering. Srednelegirovannoj och höglegerat stål har respektive till 11% och mer än 12% föroreningar. Beroende på var inom stållegeringar används de fördela sådana typer: instrumentella, strukturella och specialstål och legeringar.

tillverkningsteknik

stål-framställningsprocess är ganska tidskrävande. Den innehåller flera steg. Först av allt måste du råvaror - järnmalm. Det första steget innefattar upphettning till en viss temperatur. När detta sker oxidativa processer. I det andra steget temperaturen blir mycket högre. Kol oxidationsprocesser är mer intensiv. Möjlig ytterligare syreanrikning av legeringen. Oönskade föroreningar avlägsnas till slaggen. Nästa steg är inriktad på avlägsnandet av syre från stål, eftersom den väsentligt minskar de mekaniska egenskaperna. Denna diffusion kan genomföras eller utfällning metod. Om deoxidation processen inte sker, är det resulterande stålet kallas kokning. Tyst legering avger inte gaser, syre avlägsnas fullständigt. Däremellan är halvtätat stål. Produktion av legeringar av järn förekommer i härden, induktionsugnar, basisk syrgasugn.

legering av stål

I syfte att erhålla vissa egenskaper hos stålet, är dess sammansättning administreras speciella dopningsmedel. De huvudsakliga fördelarna med en sådan legering är förbättrad resistens mot olika deformationer, pålitliga komponenter och andra bärande delar ökar betydligt. Släckning minskar andelen sprickor och andra defekter. Ofta, en sådan metod av mättnad använt olika element för att förläna resistens mot kemisk korrosion. Men det finns vissa nackdelar. De kräver ytterligare bearbetning, en hög sannolikhet för uppträdande av hårfina sprickor. Dessutom ökar det kostnaden för materialet. De vanligaste legeringselement - krom, nickel, volfram, molybden och kobolt. Deras användningsområde är ganska hög. Denna teknik och tillverkning av detaljer av rörledningar, kraftverk, flygplan och mycket mer.

Begreppet värmebeständighet och värmebeständighet

Termen värmebeständighet menas förmågan av metallen eller legeringen för att upprätthålla alla dess egenskaper vid drift vid höga temperaturer. I en sådan miljö är det ofta observeras gas korrosion. Därför måste materialet uppvisa motstånd mot dess verkan, är att för att vara värmebeständigt. Således är egenskaperna hos legeringarna som används i stort temperatur bör omfatta både av dessa begrepp. Endast om sådana stål ger den nödvändiga livslängden för delar, verktyg och andra strukturella element.

Funktioner värmebeständigt stål

I fall där temperaturen når höga värden, det kräver användningen av legeringar, som inte kommer att kollapsa och motstå deformation. I det här fallet, en värmebeständiga legeringar. Driftstemperaturen för sådana material - över 500 ° C. En viktig punkt som kännetecknar likartat stål är en hög utmattningsgräns, plasticitet, som upprätthålls under en lång tid samt relaxationsmotstånd. Finns det ett antal av komponenter som kan signifikant öka motståndet mot höga temperaturer: kobolt, volfram, molybden. Och obligatorisk del är krom. Han inte så mycket påverkar styrkan, ökar motståndet mot skalning. Chrome förhindrar också korrosionsprocesser. En annan viktig egenskap hos legeringar av denna typ - en långsam krypning.

Klassificering värmebeständiga stål med strukturen

Värmebeständiga och värmebeständiga legeringar är ferritiska klass, martensitiska, austenitiska och en martensitisk struktur feritno. Den första är sammansatt av ca 30% krom. Efter särskild behandling blir finkornig struktur. Om upphettningstemperaturen överstiger 850ºS, korn ökar, och sådana värmebeständiga material blir spröda. Martensitiska betyg som kännetecknas av en kromhalt av från 4% till 12%. Nickel kan också vara närvarande i mindre mängder, volfram och andra element. Av dem producerar delar av turbiner, ventiler i fordonet. Stål med i sin struktur en martensit och ferrit, lämplig för drift vid konstant höga temperaturer och långtidsdrift. Kromhalten når 14%. Austenit erhålls genom att introducera en varmhållfasta nickellegeringar. Stål med en liknande struktur har många varumärken.

Nickelbaserade legeringar

Nickel har ett antal användbara egenskaper. Han har en positiv effekt på bearbetbarheten av stål (både varm och kall). Om varan eller verktyg för att fungera i tuffa miljöer, ökar dopning av detta element avsevärt korrosionsbeständighet. Värmebeständiga nickelbaserade material separeras i följande grupper: värmebeständig och värmebeständig självt. Den senare bör också ha en minsta värmebeständiga egenskaper. Driftstemperaturer når 1200 ° C. Dessutom administreras krom eller titan. Karakteristiskt, stål legerat med nickel, har en liten mängd av föroreningar såsom barium, magnesium, bor, därför, fler korngränser förstärkt. Superlegeringar av denna typ är tillgängliga i form av smidda, rullade. Det är också möjligt ebb detaljer. Det huvudsakliga användningsområdet - tillverkningselement av gasturbiner. Värmebeständiga nickelbaserade legeringar har en sammansättning och upp till 30% krom. De är ganska bra att stämpla, svetsning. Dessutom är skalningsbeständighet hög. Detta gör det möjligt att använda dem i systemet gaslednings.

Värmebeständigt stål, titanlegering

Titan införes i en liten mängd (0,3%). I detta fall ökar legeringens hållfasthet. Om dess halt är betydligt högre, en del försämras mekaniska egenskaper (hårdhet, styrka). Men plasticitet av ökningen. Detta underlättar bearbetning av stål. När de administreras titan tillsammans med andra komponenter kan avsevärt förbättra hög-temperaturegenskaper. Om det är behovet av att arbeta i en fientlig miljö (speciellt i fallet när konstruktionen involverar svetsning), legeringsämnet kemiskt uppgifter är motiverad.

koboltlegeringar

En stor mängd av kobolt (upp till 80%) används för att producera sådana material som superlegeringar och värmebeständiga legeringar, eftersom det sällan används i sin rena form. Dess administration förbättrar duktilitet samt beständighet under höga temperaturer. Och ju högre den är, desto högre är mängden kobolt införlivas i legeringen. I vissa stämpel dess innehåll når 30%. Annat karakteristiskt drag hos dessa stål - förbättring av magnetiska egenskaper. Men på grund av de höga kostnaderna för kobolt, är ganska begränsad användning.

Inverkan av molybden på superlegeringar

Aktiva kemiska elementet påverkar signifikant materialets hållfasthet vid höga temperaturer. Särskilt effektiv är dess användning tillsammans med andra element. Det ökar signifikant hårdheten hos stål (redan vid en halt av 0,3%). Draghållfastheten ökar också. En annan positiv funktion som har superlegeringar dopade molybden - en högre grad av resistens mot oxidativa processer. Molybden bidrar till kornförfining. Nackdelen är svårigheten att svetsning.

Andra specialstål och legeringar

Att utföra vissa uppgifter kräver material som har vissa egenskaper. Således kan vi tala om användningen av speciallegeringar, som kan vara både legerade och kol. Den sista uppsättningen av nödvändiga egenskaper uppnås på grund av det faktum att tillverkningen av legeringar och deras bearbetning är särskild teknik. En annan speciallegeringar och stål är indelade i strukturell och instrumentala. Bland de största problemen för denna typ av material är följande: motståndskraft mot korrosion och slitage processer, förmåga att arbeta i en fientlig miljö, ökade mekaniska egenskaper. I denna kategori är värmebeständigt stål och legeringar med en hög arbetstemperatur och kryogen stål som tål upp till -296ºS.

verktygsstål

För tillverkning av verktyg som används vid tillverkning av specialverktygsstål. På grund av det faktum att arbetsvillkoren för olika material väljs också individuellt. Eftersom instrumenten är ganska höga krav och egenskaperna hos de legeringar för sin produktion som är lämpligt: de måste vara fria från yttre föroreningar, är inneslutningar av deoxidation processen väl genomförd, och en homogen struktur. För mätinstrument är det viktigt att ha en stabil prestanda och motstå slitage. På tal om skärande verktyg, att de arbetar vid förhöjda temperaturer (kant uppvärmning inträffar), konstant friktion och deformation. Därför, för dem är det mycket viktigt att hålla den primära hårdhet vid upphettning. En annan typ av verktygsstål - hög hastighet. I grund och botten är det legeras med volfram. Hårdhet hålles vid en temperatur av omkring 600 ° C. Det finns också dö stål. De är utformade för både varm och kall deformation.

Omfattning legeringar special

De industrier som använder legeringar med speciella egenskaper som. På grund av sin höga kvalitet, de är oumbärliga i verkstads-, bygg-, oljeindustrin. Värmebeständiga och värmebeständiga legeringar används vid tillverkning av komponenter av turbiner, komponenter för bilar. Stål som har en hög rostskydds funktioner är nödvändiga för tillverkning av rör, förgasare nålar, skivor, olika delar av den kemiska industrin. Rälsen till järnväg, hinkar, larv transport - grunden för allt detta är slitstål. I massproduktion av bultar, skruvar och liknande artiklar som använts automat legeringar. Fjädrarna måste vara tillräckligt elastisk och hållbara. Därför är materialet för dem fjäderstål. För att förbättra denna kvalitet är det dessutom legeras med krom, molybden. Alla speciallegeringar och stål med en uppsättning av specifika egenskaper kan minska kostnaderna för delar där tidigare använda icke-järnmetaller.