Mga haluang metal na lumalaban sa init. Mga espesyal na bakal at haluang metal. Produksyon at paggamit ng mga haluang metal na lumalaban sa init

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Hindi maiisip ang modernong industriya kung walang materyal na gaya ng bakal. Nakikita natin ito sa halos bawat pagliko. Sa pamamagitan ng paglalagay ng iba't ibang elemento ng kemikal sa komposisyon nito, ang mga katangian ng mekanikal at pagpapatakbo ay maaaring makabuluhang mapabuti.

Ano ang bakal

Ang bakal ay isang haluang metal na naglalaman ng carbon at bakal. Gayundin, ang naturang haluang metal (larawan sa ibaba) ay maaaring may mga dumi ng iba pang mga kemikal na elemento.

Mayroong ilang mga istrukturang estado. Kung ang nilalaman ng carbon ay nasa hanay na 0.025-0.8%, kung gayon ang mga bakal na ito ay tinatawag na hypoeutectoid at mayroong pearlite at ferrite sa kanilang istraktura. Kung ang bakal ay hypereutectoid, kung gayon ang mga phase ng pearlitic at cementite ay maaaring sundin. Ang isang tampok ng istraktura ng ferrite ay ang mataas na plasticity nito. Ang cementite ay mayroon ding malaking katigasan. Binubuo ng Perlite ang parehong mga nakaraang yugto. Maaari itong magkaroon ng isang butil-butil na hugis (ang mga pagsasama ng cementite ay matatagpuan sa kahabaan ng mga butil ng ferrite, na may isang bilog na hugis) at lamellar (parehong mga phase ay mukhang mga plato). Kung ang bakal ay pinainit sa itaas ng temperatura kung saannagaganap ang mga polymorphic na pagbabago, nagbabago ang istraktura sa austenitic. Ang yugtong ito ay nadagdagan ang plasticity. Kung ang nilalaman ng carbon ay lumampas sa 2.14%, ang mga naturang materyales at haluang metal ay tinatawag na mga cast iron.

Mga uri ng bakal

Depende sa komposisyon, ang bakal ay maaaring carbon at alloyed. Ang nilalaman ng carbon na mas mababa sa 0.25% ay nagpapakilala sa banayad na bakal. Kung ang halaga nito ay umabot sa 0.55%, maaari nating pag-usapan ang tungkol sa isang medium-carbon na haluang metal. Ang bakal, na may higit sa 0.6% na carbon sa komposisyon nito, ay tinatawag na high-carbon steel. Kung, sa proseso ng paggawa ng isang haluang metal, ang teknolohiya ay nagsasangkot ng pagpapakilala ng mga tiyak na elemento ng kemikal, kung gayon ang bakal na ito ay tinatawag na alloyed. Ang pagpapakilala ng iba't ibang mga bahagi ay makabuluhang nagbabago sa mga katangian nito. Kung ang kanilang bilang ay hindi lalampas sa 4%, kung gayon ang haluang metal ay mababa ang haluang metal. Ang medium-alloyed at high-alloyed na bakal ay may hanggang 11% at higit sa 12% ng mga inklusyon, ayon sa pagkakabanggit. Depende sa lugar kung saan ginagamit ang mga steel alloy, may mga ganitong uri ng mga ito: tool, structural at espesyal na steel at alloys.

Teknolohiya sa produksyon

Ang proseso ng pagtunaw ng bakal ay medyo matrabaho. Kabilang dito ang ilang yugto. Una sa lahat, kailangan mo ng mga hilaw na materyales - iron ore. Ang unang yugto ay nagsasangkot ng pag-init sa isang tiyak na temperatura. Sa kasong ito, nangyayari ang mga proseso ng oxidative. Sa ikalawang yugto, ang temperatura ay nagiging mas mataas. Ang mga proseso ng carbon oxidation ay mas masinsinang. Ang karagdagang pagpapayaman ng haluang metal na may oxygen ay posible. Tinatanggal ang mga hindi kinakailangang dumimag-abo. Ang susunod na hakbang ay alisin ang oxygen mula sa bakal, dahil makabuluhang binabawasan nito ang mga mekanikal na katangian. Ito ay maaaring isagawa sa isang diffusion o precipitating na paraan. Kung ang proseso ng deoxidation ay hindi nangyari, kung gayon ang nagresultang bakal ay tinatawag na kumukulo na bakal. Ang kalmadong haluang metal ay hindi naglalabas ng mga gas, ang oxygen ay ganap na tinanggal. Ang isang intermediate na posisyon ay inookupahan ng mga semi-tahimik na bakal. Ang paggawa ng mga bakal na haluang metal ay nagaganap sa open-hearth, induction furnace, oxygen converter.

Steel alloying

Upang makakuha ng ilang partikular na katangian ng bakal, ang mga espesyal na alloying substance ay ipinapasok sa komposisyon nito. Ang pangunahing bentahe ng haluang metal na ito ay ang pagtaas ng paglaban sa iba't ibang mga deformation, ang pagiging maaasahan ng mga bahagi at iba pang mga elemento ng istruktura ay tumataas nang malaki. Binabawasan ng hardening ang porsyento ng mga bitak at iba pang mga depekto. Kadalasan ang pamamaraang ito ng saturation na may iba't ibang elemento ay ginagamit upang magbigay ng paglaban sa kaagnasan ng kemikal. Ngunit mayroon ding isang bilang ng mga disadvantages. Nangangailangan sila ng karagdagang pagproseso, ang posibilidad ng paglitaw ng mga natuklap ay mataas. Bilang karagdagan, ang halaga ng materyal ay tumataas din. Ang pinakakaraniwang mga elemento ng alloying ay chromium, nickel, tungsten, molibdenum, cob alt. Ang saklaw ng kanilang aplikasyon ay medyo malaki. Kabilang dito ang mechanical engineering, at ang paggawa ng mga piyesa para sa mga pipeline, power plant, aviation at marami pang iba.

Ang konsepto ng heat resistance at heat resistance

Ang konsepto ng heat resistance ay tumutukoy sa kakayahan ng isang metal o haluang metal na mapanatili ang lahat ng katangian nito kapag nagtatrabaho sa mataas na temperatura. Sa ganitong kapaligiran, madalasang gas corrosion ay sinusunod. Samakatuwid, ang materyal ay dapat ding lumalaban sa pagkilos nito, iyon ay, maging init-lumalaban. Kaya, ang pagkakakilanlan ng mga haluang metal na ginagamit sa makabuluhang temperatura ay dapat isama ang parehong mga konseptong ito. Pagkatapos lamang ang mga naturang bakal ay magbibigay ng kinakailangang buhay ng serbisyo para sa mga piyesa, kasangkapan, at iba pang elemento ng istruktura.

Mga Tampok ng Heat Resistant Steel

Sa mga kaso kung saan ang temperatura ay umabot sa matataas na halaga, ang paggamit ng mga haluang metal ay kinakailangan na hindi babagsak at susuko sa pagpapapangit. Sa kasong ito, ginagamit ang mga haluang metal na lumalaban sa init. Ang temperatura ng pagpapatakbo para sa mga naturang materyales ay higit sa 500ºС. Ang mga mahahalagang punto na nagpapakilala sa mga naturang bakal ay ang mataas na limitasyon ng pagtitiis, plasticity, na nagpapatuloy sa mahabang panahon, pati na rin ang katatagan ng pagpapahinga. Mayroong isang bilang ng mga elemento na maaaring makabuluhang taasan ang paglaban sa mataas na temperatura: kob alt, tungsten, molibdenum. Ang Chromium ay isa ring kinakailangang bahagi. Hindi ito gaanong nakakaapekto sa lakas dahil pinapataas nito ang resistensya ng sukat. Pinipigilan din ng Chromium ang mga proseso ng kaagnasan. Ang isa pang mahalagang katangian ng mga haluang metal ng ganitong uri ay mabagal na gumapang.

Pag-uuri ng mga bakal na lumalaban sa init ayon sa istraktura

Ang mga alloy na lumalaban sa init at lumalaban sa init ay nasa ferritic class, martensitic, austenitic at may ferritic-martensitic na istraktura. Ang dating ay naglalaman ng humigit-kumulang 30% chromium. Pagkatapos ng espesyal na pagproseso, ang istraktura ay nagiging pinong butil. Kung ang temperatura ng pag-init ay lumampas sa 850ºС, kung gayon ang mga butilpagtaas, at ang mga naturang materyal na lumalaban sa init ay nagiging malutong. Ang martensitic class ay nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na nilalaman ng chromium: mula 4% hanggang 12%. Ang nikel, tungsten at iba pang mga elemento ay maaari ding naroroon sa maliit na halaga. Ang mga bahagi ng mga turbine at balbula sa mga sasakyan ay ginawa mula sa kanila. Ang mga bakal na may martensite at ferrite sa kanilang istraktura ay angkop para sa operasyon sa patuloy na mataas na temperatura at pangmatagalang operasyon. Ang nilalaman ng chromium ay umabot sa 14%. Nakukuha ang Austenite sa pamamagitan ng paglalagay ng nickel sa mga haluang metal na lumalaban sa init. Ang mga bakal na may katulad na istraktura ay may maraming grado.

Mga haluang metal na batay sa nikel

Ang Nikel ay may ilang mga kapaki-pakinabang na katangian. Ito ay may positibong epekto sa workability ng bakal (parehong mainit at malamig). Kung ang isang bahagi o tool ay idinisenyo upang gumana sa isang agresibong kapaligiran, kung gayon ang pagsasama sa elementong ito ay makabuluhang nagpapataas ng paglaban sa kaagnasan. Ang mga materyales na lumalaban sa init na nakabatay sa nikel ay nahahati sa mga sumusunod na grupo: lumalaban sa init at talagang lumalaban sa init. Ang huli ay dapat ding magkaroon ng pinakamababang katangian na lumalaban sa init. Ang temperatura sa pagtatrabaho ay umabot sa 1200ºС. Bilang karagdagan, idinagdag ang chromium o titanium. Sa katangian, ang mga bakal na pinaghalo ng nikel ay may kaunting mga dumi tulad ng barium, magnesium, boron, kaya ang mga hangganan ng butil ay mas pinalakas. Ang mga haluang metal na lumalaban sa init ng ganitong uri ay ginawa sa anyo ng mga forging at pinagsama na mga produkto. Posible ring mag-cast ng mga bahagi. Ang kanilang pangunahing lugar ng aplikasyon ay ang paggawa ng mga elemento ng gas turbine. Ang mga alloy na lumalaban sa init na nakabatay sa nikel ay naglalaman ng hanggang 30% chromium. Pinapahiram nila ang kanilang sarili nang sapat upang panlililak, hinang. Bilang karagdagan, ang paglaban sa sukat ay nasa mataas na antas. Ginagawa nitong posible na gamitin ang mga ito sa mga sistema ng pipeline ng gas.

Titanium alloy steel na lumalaban sa init

Ang Titanium ay ipinakilala sa maliit na halaga (hanggang 0.3%). Sa kasong ito, pinatataas nito ang lakas ng haluang metal. Kung ang nilalaman nito ay mas mataas, kung gayon ang ilang mga mekanikal na katangian ay lumala (katigasan, lakas). Pero tumataas ang kaplastikan. Pinapadali nito ang pagproseso ng bakal. Sa pagpapakilala ng titanium kasama ang iba pang mga bahagi, posible na makabuluhang mapabuti ang mga katangian na lumalaban sa init. Kung may pangangailangan na magtrabaho sa isang agresibong kapaligiran (lalo na kapag ang disenyo ay nagsasangkot ng hinang), kung gayon ang paghahalo sa elementong kemikal na ito ay makatwiran.

Cob alt alloy

Maraming kob alt (hanggang 80%) ang napupunta sa paggawa ng mga materyales gaya ng mga alloy na lumalaban sa init at lumalaban sa init, dahil bihira itong gamitin sa purong anyo nito. Ang pagpapakilala nito ay nagdaragdag ng plasticity, pati na rin ang paglaban kapag nagtatrabaho sa mataas na temperatura. At kung mas mataas ito, mas mataas ang halaga ng kob alt na ipinakilala sa haluang metal. Sa ilang mga tatak, ang nilalaman nito ay umabot sa 30%. Ang isa pang tampok na katangian ng naturang mga bakal ay ang pagpapabuti sa mga magnetic na katangian. Gayunpaman, dahil sa mataas na halaga ng cob alt, ang paggamit nito ay medyo limitado.

Impluwensiya ng molibdenum sa mga haluang metal na lumalaban sa init

Ang kemikal na elementong ito ay makabuluhang nakakaapekto sa lakas ng materyal sa mataas na temperatura.

Ito ay lalong epektibo kapag ginamit kasama ng iba pang mga elemento. Ito ay makabuluhang pinatataas ang tigas ng bakal (nasa isang nilalaman na 0.3%). Ang lakas ng makunat ay tumataas din. Ang isa pang positibong katangian na mayroon ang mga haluang metal na lumalaban sa init na pinaghalo ng molibdenum ay isang mataas na antas ng pagtutol sa mga proseso ng oxidative. Ang molibdenum ay nag-aambag sa paggiling ng butil. Ang disadvantage ay ang hirap ng welding.

Iba pang espesyal na bakal at haluang metal

Upang magawa ang ilang partikular na gawain, kinakailangan ang mga materyales na may ilang partikular na katangian. Kaya, maaari nating pag-usapan ang paggamit ng mga espesyal na haluang metal, na maaaring parehong alloyed at carbon. Sa huli, ang hanay ng mga kinakailangang katangian ay nakamit dahil sa ang katunayan na ang paggawa ng mga haluang metal at ang kanilang pagproseso ay nagaganap gamit ang isang espesyal na teknolohiya. Kahit na ang mga espesyal na haluang metal at bakal ay nahahati sa istruktura at kasangkapan. Kabilang sa mga pangunahing gawain para sa ganitong uri ng mga materyales, ang mga sumusunod ay maaaring makilala: paglaban sa mga proseso ng kaagnasan at pagsusuot, ang kakayahang magtrabaho sa isang agresibong kapaligiran, at pinabuting mga mekanikal na katangian. Kasama sa kategoryang ito ang parehong mga bakal na lumalaban sa init at mga haluang metal na may mataas na temperatura sa pagpapatakbo, at mga cryogenic na bakal na makatiis ng hanggang -296ºС.

Tool steel

Espesyal na tool steel ay ginagamit sa paggawa ng mga tool. Dahil sa ang katunayan na ang kanilang mga kondisyon sa pagtatrabaho ay naiiba, ang mga materyales ay pinili din nang paisa-isa. Dahil ang mga kinakailangan para sa mga tool ay medyo mataas, ang mga katangian ng mga haluang metal para sa kanilangAng produksyon ay angkop: dapat silang walang mga third-party na impurities, inclusions, ang proseso ng deoxidation ay mahusay na isinasagawa, at ang istraktura ay homogenous. Napakahalaga para sa mga instrumento sa pagsukat na magkaroon ng matatag na mga parameter at labanan ang pagkasira. Kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga tool sa pagputol, pagkatapos ay gumagana ang mga ito sa mataas na temperatura (may pag-init ng gilid), pare-pareho ang alitan at pagpapapangit. Samakatuwid, napakahalaga para sa kanila na mapanatili ang kanilang pangunahing tigas kapag pinainit. Ang isa pang uri ng tool steel ay high speed steel. Talaga, ito ay doped na may tungsten. Ang katigasan ay pinananatili hanggang sa isang temperatura na humigit-kumulang 600ºС. Mayroon ding mga die steel. Idinisenyo ang mga ito para sa parehong mainit at malamig na pagbuo.

Mga Espesyal na Alloy Application

Ang mga industriya na gumagamit ng mga haluang metal na may mga espesyal na katangian ay marami. Dahil sa kanilang pinabuting mga katangian, kailangan ang mga ito sa mechanical engineering, construction, at industriya ng langis. Ang mga haluang metal na lumalaban sa init at init ay ginagamit sa paggawa ng mga bahagi ng turbine, mga ekstrang bahagi para sa mga kotse. Ang mga bakal na may mataas na katangian ng anti-corrosion ay kailangang-kailangan para sa paggawa ng mga tubo, karayom ng carburetor, disk, at iba't ibang elemento ng industriya ng kemikal. Mga riles ng tren, balde, riles para sa mga sasakyan - ang mga bakal na lumalaban sa pagsusuot ay ang batayan para sa lahat ng ito. Sa mass production ng bolts, nuts at iba pang katulad na bahagi, ginagamit ang mga awtomatikong haluang metal. Ang mga bukal ay dapat na sapat na nababanat at lumalaban sa pagsusuot. kaya langAng materyal para sa kanila ay spring steel. Upang mapabuti ang kalidad na ito, ang mga ito ay karagdagang haluang metal na may chromium, molibdenum. Ang lahat ng mga espesyal na haluang metal at bakal na may isang hanay ng mga partikular na katangian ay maaaring mabawasan ang halaga ng mga bahagi kung saan ang mga non-ferrous na metal ay dating ginamit.