Топлина устойчиви сплави. Специални стомани и сплави. Производство и използване на топлоустойчиви сплави

Съвременната индустрия не можем да си представим без материал като стомана. С него ние се сблъскваме почти всяка крачка. Чрез въвеждането в неговата структура различни химични елементи могат значително да подобрят механичните свойства и успешно.

Какво е стомана

Стомана, наречена сплав, която се състои от въглерод и желязо. Също така, като сплав (снимка разположен по-долу) може да има други примеси химични елементи.

Няколко различни структурни състояния. Ако съдържанието на въглерод е в рамките на 0,025-0,8%, данните, наречени про-евтектоидните стомана и имат в тяхната структура перлит и ферит. Ако хиперевтектоидния стомана, то е възможно да се наблюдава перлит и цементит фаза. Основната особеност на този ферит структура е голям пластичност. Цементит също има значителен твърдост. Перлит образуват както на предходната фаза. То може да има гранулирана форма (чрез включване на зърната на феритни са разположени цементит които имат кръгла форма) и плоча (двете фази са под формата на плочи). Ако стоманата се нагрява над температурата, при която се появят полиморфи, тогава промени структурата на аустенит. Тази фаза е с висока пластичност. Ако съдържанието на въглерод над 2,14%, тези материали и сплави се наричат желязо.

видове стомана

В зависимост от състава на стоманата може да бъде въглеродна стомана и сплави. Въглероден съдържание по-малко от 0.25% характеризира нисковъглеродна стомана. Ако сумата достига 0,55 процента, тогава можем да говорим за средни сплав. Стомана, която има в своя състав повече от 0,6% въглерод, наречена високо съдържание на въглерод. Ако това се произвежда като слят, технологията включва въвеждането на специфични химични елементи, тази сплав стомана наречен. Въвеждането на различните компоненти е значително да променят свойствата. Ако размерът им е по-малко от 4%, по-ниско легирана сплав. Srednelegirovannoj и високо легирана стомана има съответно на 11% и повече от 12% примеси. В зависимост от това къде в областта на стоманени сплави се използват, те се разпределят тези видове: инструментални, структурни и специални стомани и сплави.

производствени технологии

процес на стомана отнема доста време. Тя включва няколко етапа. На първо място, трябва суровини - желязна руда. Първият етап включва нагряване до определена температура. Когато това се случи окислителни процеси. Във втория етап на температурата става много по-висока. Въглероден окислителните процеси са по-интензивни. Възможно допълнително кислородно обогатяване на сплавта. Нежеланите примеси се отстраняват на шлаката. Следващата стъпка се отнася до отстраняването на кислород от стомана, защото тя намалява значително на механичните свойства. Това дифузия може да се извърши или метод утаяване. Ако процес дезоксидация не се случва, в резултат на стоманата се нарича кипене. Quiet сплав не отделят газове, кислород се отстранява напълно. Между са полуспокойна стомана. Производство на сплави от желязо се среща в огнището, индукционни пещи, основно кислород пещта.

легиране на стомана

За да получи определени свойства на стоманата, съставът се прилага специални добавки. Основните предимства на такава сплав се подобрява устойчивостта на различните деформации, надеждни компоненти и други структурни елементи се увеличава значително. Закаляване намалява процентът на пукнатини и други дефекти. Често такъв метод на насищане използват различни елементи за придаване устойчивост на химическа корозия. Но има и някои недостатъци. Те изискват допълнителна обработка, по-висока вероятност за поява на микроскопични пукнатини. В допълнение, той увеличава цената на материала. Най-честите легиращи елементи - хром, никел, волфрам, молибден и кобалт. Тяхната област на приложение е доста висок. Тази техника, както и производство на детайли за тръбопроводи, електроцентрали, самолети и др.

Концепцията за устойчивост на топлина и устойчивост на топлина

Терминът устойчивост на топлина се разбира способността на метала или сплавта да поддържа всички негови характеристики, когато се работи при високи температури. В такава среда често се наблюдава корозия газ. Следователно, материалът трябва да притежава устойчивост на неговото действие, който трябва да бъде топлинно устойчиви. По този начин, характеристиките на сплави се използват в голям температура трябва да включва и двете от тези концепции. Само ако такива стомани осигуряват необходимата срока на експлоатация на части, инструменти и други структурни елементи.

Характеристики топлоустойчиви стомани

В случаите, когато температурата достига високи стойности, като това налага използването на сплави, които не ще се срине и да устои на деформация. В този случай, на топлоустойчиви сплави. Работната температура за такива материали - над 500 ° С Важен момент характеризиращи подобен стомана ограничение висока издръжливост, гъвкавост, която се поддържа в продължение на дълъг период от време, както и устойчивостта на релаксация. Има редица компоненти, способни значително да увеличи устойчивостта на високи температури: кобалт, волфрам, молибден. И задължителен компонент е хром. Той не толкова много се отрази на силата, тя увеличава устойчивостта на мащабиране. Chrome също така предотвратява процеси корозия. Друга важна характеристика на сплавите от този тип - бавно пълзене.

Класификация устойчиви на топлина стомани на структурата

Heat-устойчиви и топлоустойчиви сплави са феритни клас, мартензитна, аустенитна и мартензитна структура feritno. Първият се състои от около 30% хром. След специална обработка става фина зърнеста структура. Ако температурата на нагряване над 850ºS, увеличава зърно, и такива топлоустойчиви материали стават крехки. Мартензитна класове характеризират със съдържание на хром от 4% до 12%. Никел също могат да присъстват в незначителни количества, волфрам и други елементи. От тях произвежда части на турбини, клапани в превозното средство. Стомани, които имат в структурата на мартензит и ферит, подходящи за работа на постоянни високи температури и дългосрочна работа. Съдържанието на хром достига 14%. Аустенит се получава чрез въвеждане на устойчиви на топлина никелови сплави. Стомана с подобна структура има много марки.

сплави на никелова основа

Никел има редица полезни свойства. Той има положителен ефект върху машинната обработка на стоманата (както топла и студена). Ако елементът или инструмент, предназначен за работа в тежки условия, дотирането на този елемент значително увеличава устойчивост на корозия. Термоустойчиви никел-основни материали са разделени в следните групи: топлоустойчива и топлина се устойчив. Последният също трябва да имат минимум топлоустойчиви характеристики. Работни температури достигат до 1200 ° С Освен прилага хром или титан. Характерно е, стомана легирана с никел, има малко количество примеси, като барий, магнезий, бор, следователно, повече зърно граници са подсилени. Суперсплави от този тип са на разположение под формата на ковани, валцовани. Възможно е също така подробности приливи. Основната област на приложение - за производство елементи на газовите турбини. Термоустойчиви никелова сплави имат състав, и до 30% хром. Те са доста добре за щамповане, заваряване. В допълнение, съпротивлението на мащабиране е висока. Това дава възможност да ги използват в газопреносната мрежа.

Загрява съпротива стомана, титан сплав

Титанов се въвежда в малко количество (0.3%). В този случай се увеличава силата на сплав. Ако съдържанието е значително по-висока, някои влошава механичните свойства (твърдост, якост). Но пластичността на увеличението. Това улеснява обработката на стомана. Когато се прилага титанов заедно с други компоненти може значително да подобри характеристики висока температура. Ако има нуждата да се работи във враждебна среда (особено в случаите, когато изграждането включва заваряване), сплавящият елемент химически данни е оправдано.

кобалтови сплави

Голямо количество кобалт (до 80%) се използва за производство на такива материали като свръхсплави и топлоустойчиви сплави, тъй като рядко се използва в чист вид. Неговата администрация подобрява еластичността, както и устойчивост при високи температури. И колкото по-висока е тя, толкова по-висока е сумата на кобалт включи в сплавта. В някои печат на съдържанието му достига 30%. Друга характерна черта на тези стомани - подобряване на магнитни свойства. Въпреки това, поради високата цена на кобалт, използването му е доста ограничен.

Влиянието на молибден върху свръхсплави

Активен химичен елемент оказва значително влияние върху якостта на материала при високи температури. Особено ефективно е използването му заедно с други елементи. Това значително повишава твърдостта на стоманата (вече при съдържание на 0,3%). Якостта също се увеличава. Друга положителна характеристика че имат свръхсплави легирани молибден - по-висока степен на устойчивост на окислителни процеси. Молибденът допринася за издребняване на зърната. Недостатъкът е трудността на заваряване.

Други специални стомани и сплави

За да изпълните определени задачи изискват материали, които имат определени свойства. По този начин, можем да говорим за използването на специални сплави, което може да бъде както легирана и въглерод. Окончателният набор от необходими характеристики се постига благодарение на факта, че производството на сплави и тяхната обработка е на специална технология. Други специални сплави и стомани са разделени в структурна и инструмент. Сред основните проблеми за този тип материали са следните: устойчивост на износване и корозия процеси, умение за работа в агресивна среда, повишаване на механични характеристики. В тази категория са топлоустойчиви стомани и сплави с висока работна температура и криогенно стомана, които могат да издържат до -296ºS.

Инструмент стомана

За производството на инструменти, използвани в производството на специална инструментална стомана. Поради факта, че условията на труд на различни материали също са избрани поотделно. Тъй като инструментите са доста високи изисквания, както и характеристиките на сплавите за тяхното производство, както е необходимо: те трябва да са свободни от външни примеси, включвания на процес дезоксидация е добре извършени, и хомогенна структура. За средствата за измерване, че е важно да има стабилна производителност и са устойчиви на вода. Говорейки на режещи инструменти, които работят при повишени температури (ръб загряване настъпва), постоянно триене и деформация. Ето защо, за тях това е много важно да се запази основната твърдост при нагряване. Друг вид на инструментална стомана - висока скорост. По принцип, това е легирана с волфрам. Твърдост се поддържа при температура от около 600 ° С Има също така да умре стомани. Те са предназначени както за топла и студена деформация.

Обхват сплави със специално предназначение

Следват отраслите, които използват сплави със специални характеристики, определени. Тъй като с най-високо качество, те са незаменими в инженеринг, изграждане, нефт индустрия. Heat-устойчиви и топлоустойчиви сплави се използват в производството на компоненти на турбини, части за автомобили. Стомани, които имат висока антикорозионни характеристики, са необходими за производството на тръби, карбуратори игли, дискове, различни елементи на химическата промишленост. Релсите за железницата, кофи, гъсеница транспорт - в основата на всичко това са износоустойчиви стомани. В масово производство на болтове, винтове и подобни, използвани автоматните сплави. Пружините трябва да са достатъчно еластични и издръжливи. Поради това, материалът за тях е стоманена пружина. С цел подобряване на това качество е допълнително легирана с хром, молибден. Всички специални сплави и стомани с набор от специфични характеристики могат да се намалят разходите за части, където преди използват цветни метали.