Aliaje rezistente la căldură. oteluri si aliaje speciale. Producerea și utilizarea de aliaje rezistente la căldură

Industria modernă nu poate fi imaginată fără un material, cum ar fi oțelul. Cu aceasta, ne confruntăm aproape fiecare viraj. Prin introducerea în structura sa diferite elemente chimice pot îmbunătăți în mod semnificativ proprietățile mecanice și de performanță.

Ce este oțel

Oțel numit aliaj care este compus din carbon și fier. De asemenea, un astfel de aliaj (foto dispus mai jos) pot avea alte elemente chimice de impurități.

Mai multe state structurale distincte. În cazul în care conținutul de carbon este în termen de 0,025-0,8%, datele de oțel numit pro-eutectoid și au în structura lor de perlit și ferită. În cazul în care din oțel hypereutectoid, este posibil să se observe perlita și faza cementită. O particularitate a structurii ferita este ductilitate mare. Cementita are, de asemenea, o duritate considerabilă. Perlit formează atât fazei anterioare. Acesta poate avea o formă granulară (prin includerea boabelor de ferita sunt aranjate cementita care au o formă circulară) și o placă (ambele faze au formă de plăci). În cazul în care oțelul este încălzit peste temperatura la care au loc polimorfele, apoi se schimbă structura la austenită. Această fază are o ductilitate ridicată. Dacă conținutul de carbon depășește 2,14%, astfel de materiale și aliaje sunt numite fier.

tipuri de oțel

În funcție de compoziția oțelului poate fi din oțel carbon și aliaje. Conținutul de carbon mai mic de 0,25% caracterizează oțelul redus de carbon. În cazul în care suma ajunge la 0,55%, atunci putem vorbi despre mediu-aliaj. Oțel, care are în componența sa mai mult de 0,6% carbon, numita ridicat de carbon. În cazul în care este produsă ca o fuziune, tehnologia implică introducerea unor elemente chimice specifice, acest oțel aliat numit. Introducerea diferitelor componente se schimbă în mod semnificativ proprietățile sale. În cazul în care suma acestora este mai mică de 4%, aliajul slab aliate. Srednelegirovannoj și oțel înalt aliat are , respectiv , la 11% și mai mult de 12% impurități. În funcție de locul în domeniul aliajelor de oțel sunt utilizate, acestea alocă astfel de tipuri: oțeluri și aliaje instrumentale, structurale și speciale.

tehnologia de fabricație

procesul de luare a oțelului este destul de consumatoare de timp. Acesta include mai multe etape. În primul rând, aveți nevoie de materii prime - minereu de fier. Prima etapă cuprinde încălzirea la o anumită temperatură. Atunci când acest lucru are loc procese de oxidare. În a doua etapă, temperatura devine mult mai mare. procesele de oxidare de carbon sunt mai intense. Posibila îmbogățire cu oxigen suplimentar al aliajului. impuritățile nedorite sunt eliminate la zgură. Următorul pas este direcționat spre îndepărtarea oxigenului din oțel, deoarece reduce în mod semnificativ proprietățile mecanice. Această difuziune poate fi realizată sau metoda de precipitare. În cazul în care procesul de dezoxidare a nu se produce, oțelul rezultat se numește fierbere. aliaj Quiet nu emite gaze, oxigenul este îndepărtat complet. Intre sunt necalmat din oțel. Producerea aliajelor de fier are loc în vatra, cuptoarele cu inducție, cuptor bazic cu oxigen.

alierea oțelului

Pentru a obține anumite proprietăți ale oțelului, compoziția este administrată dopants speciale. Principalele avantaje ale unui astfel de aliaj este îmbunătățită rezistența la diferite deformări, componente fiabile și a altor membri structurali crește semnificativ. Stingerea reduce procentul de fisuri sau alte defecte. De multe ori, o astfel de metodă de saturație utilizate elemente diferite pentru a conferi rezistență la coroziune chimică. Dar există unele dezavantaje. Acestea necesită o procesare suplimentară, o probabilitate mare de apariție a fisurilor capilare. În plus, crește costul materialului. Cele mai comune elemente de aliere - crom, nichel, wolfram, molibden și cobalt. domeniul lor de aplicare este destul de mare. Aceasta inginerie, si confectionare de piese de conducte, centrale electrice, aeronave și multe altele.

Conceptul de rezistență la căldură și rezistență la căldură

Rezistența termică Termenul se înțelege capacitatea metalului sau aliajului pentru a menține toate caracteristicile sale atunci când funcționează la temperaturi ridicate. Într-un astfel de mediu se observă adesea coroziunea gazului. De aceea, materialul trebuie să aibă o rezistență la acțiunea sa, adică să fie rezistent la căldură. Astfel, caracteristicile aliajelor sunt utilizate la temperaturi mari ar trebui să includă ambele aceste concepte. Numai în cazul în care aceste oțeluri furnizează durata de viață necesară pentru piese, unelte și alte elemente structurale.

Caracteristici din oțel rezistent la căldură

În cazurile în care temperatura atinge valori ridicate, se impune utilizarea unor aliaje care nu se va prăbuși și rezista deformare. În acest caz, o aliaje rezistente la căldură. Temperatura de funcționare pentru astfel de materiale - de peste 500 ° C, Un punct important ce caracterizează oțel similară este o limită ridicată de rezistență, plasticitate, care este menținut pentru o lungă perioadă de timp cât și rezistența de relaxare. Există o serie de componente capabile să crească în mod semnificativ rezistența la temperaturi ridicate: cobalt, tungsten, molibden. Și componenta obligatorie este de crom. El nu afectează atât de mult puterea, crește rezistența la scalare. Chrome previne, de asemenea procese de coroziune. O altă caracteristică importantă a aliajelor de acest tip - un fluaj lent.

Clasificarea căldură oțelurilor rezistente ale structurii

rezistente la căldură și rezistente la căldură aliaje sunt clasa feritice, martensitice, austenitice și o structură feritno martensitica. Primul sunt compuse din aproximativ 30% crom. După un tratament special devine structură cu granulație fină. Dacă temperatura de încălzire depășește 850ºS, creșterile de cereale, și astfel de materiale rezistente la căldură devin fragile. note martensitice caracterizate printr-un conținut de crom de la 4% la 12%. Nichel De asemenea, pot fi prezente în cantități mici, tungsten și alte elemente. Dintre ele produc piese de turbine, supape în vehicul. Oțelurile care au în structura sa o martensită ferita, potrivite pentru funcționare la temperaturi ridicate constante și funcționarea pe termen lung. Conținutul de crom ajunge la 14%. Austenita se obține prin introducerea unei căldură aliaje de nichel rezistente. Oțel cu o structură similară au multe branduri.

aliaje pe bază de nichel

Nichelul are un număr de proprietăți utile. El are un efect pozitiv asupra prelucrabilitatea oțelului (atât la cald și la rece). În cazul în care elementul sau instrument conceput pentru a funcționa în medii dure, doparea acestui element crește semnificativ rezistența la coroziune. Materiale nichel bază rezistentă la căldură sunt separate în următoarele grupe: rezistente în sine rezistente la căldură și căldură. Acestea din urmă ar trebui să aibă, de asemenea, o caracteristici minime rezistente la căldură. Temperaturi de funcționare ajunge la 1200 ° C. administrat în plus crom sau titan. Caracteristic, oțel aliat cu nichel, au o cantitate mică de impurități , cum ar fi bariu, magneziu, bor, prin urmare, mai multe granițe de cereale sunt consolidate. Superaliaje de acest tip sunt disponibile sub formă de forjate, laminate. Este de asemenea posibil detalii EBB. Principalul domeniu de aplicare - elemente de fabricație ale turbinelor cu gaz. aliaje nichel-bază rezistente la căldură, au o compoziție și până la 30% crom. Acestea sunt destul de bine la ștanțare, sudura. În plus, rezistența de scalare este mare. Acest lucru face posibilă utilizarea lor în sistemul de conducte de gaz.

Căldură de oțel rezistent, din aliaj de titan

Titan este introdus într-o cantitate mică (0,3%). În acest caz, crește rezistența aliajului. În cazul în care conținutul său este considerabil mai mare, unele se deteriorează proprietățile mecanice (duritate, rezistență). Dar plasticitatea creșterii. Aceasta facilitează prelucrarea oțelului. Atunci când se administrează titan împreună cu alte componente pot îmbunătăți în mod semnificativ caracteristicile de temperatură ridicată. Dacă există necesitatea de a lucra într-un mediu ostil (mai ales în cazul în care construcția implică sudură), elementul de aliere chimic de date este justificată.

aliaje de cobalt

O cantitate mare de cobalt (până la 80%) este utilizat pentru producerea de materiale, cum ar fi superaliaje și aliaje rezistente la căldură, deoarece este rar utilizat în forma sa pură. Administrarea sa îmbunătățește ductilitate precum și rezistență la temperaturi ridicate. Și cu cât este, cu atât mai mare cantitatea de cobalt încorporată în aliaj. În unele ștampila conținutul său ajunge la 30%. O altă caracteristică a acestor oțeluri - îmbunătățirea proprietăților magnetice. Cu toate acestea, din cauza costului ridicat al cobalt, utilizarea sa este destul de limitată.

Influența molibden pe superaliaje

element chimic activ afectează în mod semnificativ rezistența materialului la temperaturi ridicate. Eficientă în mod special este utilizarea împreună cu alte elemente. Aceasta crește semnificativ duritatea oțelului (deja la un conținut de 0,3%). Rezistența la tracțiune , de asemenea , crește. O altă caracteristică pozitivă, care au dopat superaliaje molibden - un grad mai mare de rezistenta la procesele oxidative. Molibdenul contribuie la rafinarea cerealelor. Dezavantajul este dificultatea de sudare.

Alte oteluri speciale si aliaje

Pentru a efectua anumite sarcini necesită materiale care au anumite proprietăți. Astfel, putem vorbi despre utilizarea unor aliaje speciale, care pot fi atât aliate și carbon. Setul final de caracteristici necesare este atins datorită faptului că fabricarea aliajelor și prelucrarea lor este de tehnologie specială. Alte aliaje și oțeluri speciale sunt împărțite în structurale și instrumentale. Printre principalele probleme pentru acest tip de materiale sunt următoarele: Rezistența la coroziune și uzură procese, capacitatea de a lucra într-un mediu ostil, a crescut caracteristici mecanice. În această categorie sunt din oțel rezistente la căldură și aliaje cu o temperatură de lucru ridicată și oțel criogenică, care poate rezista până la -296ºS.

oţel pentru unelte

Pentru fabricarea de instrumente utilizate la fabricarea oțelului special de scule. Datorită faptului că condițiile de lucru ale diferitelor materiale sunt, de asemenea, selectate în mod individual. Deoarece instrumentele sunt destul cerințe ridicate și caracteristicile aliajelor pentru producerea lor, după caz: trebuie să fie libere de impurități exterioare, incluziuni procesului de dezoxidare este bine realizată și o structură omogenă. Pentru instrumente de măsură, este important să aibă performanțe stabile și de a rezista la uzura. Vorbind de instrumente de tăiere, că acestea funcționează la temperaturi ridicate (încălzirea margine are loc), frecare constantă și deformare. Prin urmare, pentru ei este foarte important să se păstreze duritatea primară, atunci când este încălzit. Un alt tip de oțel de scule - de mare viteză. Practic, acesta este aliat cu tungsten. Duritatea este menținut la o temperatură de aproximativ 600 ° C Există, de asemenea, mor oțeluri. Acestea sunt concepute pentru deformare atât la cald și la rece.

Domeniul de aplicare aliaje cu destinație specială

Industriile care utilizează aliaje cu caracteristici speciale stabilite. Datorită calității sale superioare, acestea sunt indispensabile în inginerie, construcții, industria petrolieră. rezistente la căldură și rezistent la căldură aliaje sunt utilizate la fabricarea componentelor turbine, piese pentru automobile. Oțeluri care au un nivel ridicat caracteristici anticorozive, sunt indispensabile pentru producția de țevi, ace carburatoarele, discuri, diverse elemente ale industriei chimice. Șinele de cale ferată, găleți, transport Caterpillar - baza pentru toate acestea sunt oțeluri rezistente la uzură. În producția de masă de bolțuri, șuruburi și articole similare utilizate aliaje automatului. Arcurile trebuie să fie suficient de elastic și durabil. Prin urmare, materialul pentru ei este arcuri din oțel. Pentru a îmbunătăți această calitate este aliat în continuare cu crom, molibden. Toate aliajele speciale și oțeluri cu un set de caracteristici specifice pot reduce costul pieselor utilizate anterior în care metalele neferoase.