Hitzebeständigen Legierungen. Spezielle Stähle und Legierungen. Herstellung und Verwendung von hitzebeständigen Legierungen

Die moderne Industrie kann nicht ohne ein Material wie Stahl vorstellen. Damit sind wir fast in jeder Runde konfrontiert. Durch die Einführung in seine Struktur können verschiedene chemische Elemente, die mechanischen und Leistungseigenschaften deutlich verbessern.

Was ist aus Stahl

Stahl genannt Legierung, die aus Kohlenstoff und Eisen zusammengesetzt ist. Auch eine solche Legierung (Foto unten angeordnet) kann andere Verunreinigungs chemischen Elemente.

Mehrere unterschiedliche Strukturzuständen. Wenn der Kohlenstoffgehalt innerhalb von 0,025-0,8%, die so genannten Daten proeutektoidem Stahl und haben in ihrer Struktur Perlit und Ferrit. Wenn übereutektoidem Stahl, ist es möglich, die Perlit und Zementit Phase zu beobachten. Ein Merkmal der Ferritstruktur groß Duktilität. Zementit hat auch eine erhebliche Härte. Perlite bilden beide der vorherigen Phase. Es kann eine körnige Form hat (durch Einschluss der Körner aus Ferrit sind Zementit angeordnet, die eine kreisförmige Form aufweist) und eine Platte (beide Phasen die Form von Platten). Wenn der Stahl oberhalb der Temperatur, bei der der erhitzt wird Polymorphe vorkommen, dann Austenit die Struktur ändert. Diese Phase hat eine hohe Duktilität. Wenn der Kohlenstoffgehalt von mehr als 2,14%, wie Materialien und Legierungen Eisen genannt.

Arten von Stahl

Je nach Zusammensetzung des Stahls kann Kohlenstoffstahl und legiertem sein. Kohlenstoffgehalt weniger als 0,25% dazu , den kohlenstoffarmen Stahl. Wenn die Menge 0,55% erreicht, dann können wir über die Mittel Legierung sprechen. Stahl, der mehr als 0,6% Kohlenstoff in seiner Zusammensetzung hat, die so genannten High-Carbon. Wenn das als Fusion produziert wird, beinhaltet die Technologie, um die Einführung von spezifischen chemischen Elementen, diese legiertem Stahl genannt. Die Einführung der verschiedenen Komponenten verändert sich signifikant seine Eigenschaften. Wenn ihre Menge weniger als 4%, die niedrig legierten Legierung. Srednelegirovannoj und hochlegierter Stahl hat jeweils auf 11% und mehr als 12% Verunreinigungen enthält. Je nachdem, wo im Bereich der Stahllegierungen verwendet werden, weisen sie eine solche Typen: instrumental, strukturelle und spezielle Stähle und Legierungen.

Fertigungstechnik

Stahlherstellung Prozess ist sehr zeitaufwendig. Es umfasst mehrere Stufen. Zunächst einmal müssen Sie Rohstoffe – Eisenerz. Die erste Stufe umfasst das Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur. Wenn dies der Fall oxidative Prozesse. Im zweiten Schritt wird die Temperatur viel höher. Kohlenstoff-Oxidationsverfahren sind intensiver. Mögliche zusätzliche Sauerstoffanreicherung der Legierung. Unerwünschte Verunreinigungen werden in die Schlacke entfernt. Der nächste Schritt ist die Entfernung von Sauerstoff aus Stahl gerichtet, weil sie signifikant die mechanischen Eigenschaften vermindert. Diese Diffusion kann durchgeführt oder Fällungsverfahren werden. Wenn Deoxydationsprozess nicht auftritt, wird der resultierende Stahl Kochen genannt. Quiet-Legierung keine Gase emittieren, Sauerstoff vollständig entfernt wird. Dazwischen sind halbberuhigter Stahl. Herstellung von Legierungen aus Eisen tritt in dem Herd, Induktionsöfen, Sauerstoffaufblaskonverter.

Legieren von Stahl

Um bestimmte Eigenschaften des Stahls zu erhalten, wird seine Zusammensetzung spezielle Dotierungsstoffe verabreicht. Die wesentlichen Vorteile einer solchen Legierung ist eine verbesserte Beständigkeit gegen verschiedene Deformationen, zuverlässige Komponenten und andere Strukturelemente deutlich erhöht. Quenching reduziert den Anteil an Rissen und anderen Defekten. Oft wird ein solches Verfahren der Sättigung verwendet, um verschiedene Elemente Beständigkeit gegen chemische Korrosion zu verleihen. Aber es gibt einige Nachteile. Sie erfordern zusätzliche Verarbeitung, eine hohe Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Haarrissen. Darüber hinaus erhöht sie die Kosten des Materials. Die am häufigsten verwendeten Legierungselemente – Chrom, Nickel, Wolfram, Molybdän und Kobalt. Ihr Einsatzgebiet ist recht hoch. Diese Konstruktion und Herstellung von Maschinen von Pipelines, Kraftwerken, Flugzeugen und vieles mehr.

Das Konzept der Wärmebeständigkeit und Hitzebeständigkeit

Der Begriff der Wärmebeständigkeit ist die Fähigkeit des Metalls oder der Legierung soll alle seine Eigenschaften beizubehalten, wenn sie bei hohen Temperaturen arbeiten. In einer solchen Umgebung ist es oft Gaskorrosion beobachtet. Daher muss die Materialfestigkeit zu seiner Wirkung besitzt, ist, dass hitzebeständig sein. Somit werden die Eigenschaften von Legierungen in großer Temperatur verwendet werden, sollten diese beiden Konzepte beinhalten. Nur wenn eine solche Stähle bieten die erforderliche Lebensdauer für Teile, Werkzeuge und andere Strukturelemente.

Eigenschaften hitzebeständigem Stahl

In Fällen, in denen die Temperatur hohe Werte erreicht, erfordert es die Verwendung von Legierungen, die nicht kollabieren wird und die Verformung zu widerstehen. In diesem Fall wird ein hitzebeständiger Legierungen. Die Betriebstemperatur für solche Materialien – über 500 ° C. Ein wichtiger Punkt ähnlichen Stahl charakterisierenden ist eine hohe Dauerfestigkeit, Plastizität, die für eine lange Zeit als auch die Entspannungsbeständigkeit aufrechterhalten wird. Es gibt eine Reihe von Komponenten, die wesentlich die Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen erhöhen: Kobalt, Wolfram, Molybdän. Und obligatorischer Bestandteil ist Chrom. Er hat nicht so viel Einfluss auf die Stärke, es erhöht den Widerstand gegen die Skalierung. Chrome verhindert auch Korrosionsprozesse. Ein weiteres wichtiges Merkmal der Legierungen dieser Art – ein langsames Kriechen.

Classification hitzebeständigen Stähle der Struktur

Hitzebeständigen und hitzebeständigen Legierungen sind ferritische Klasse, martensitische, austenitische und eine martensitische Struktur feritno. Die ersten sind von etwa 30% Chrom zusammengesetzt ist. Nach Sonderbehandlung wird feine Kornstruktur. Wenn die Heiztemperatur 850ºS übersteigt, erhöht sich die Korn, und solche hitzebeständigen Materialien verspröden. Martensitische Qualitäten durch einen Chromgehalt von 4% bis 12% gekennzeichnet ist. Nickel kann ebenfalls vorhanden sein, in kleineren Mengen, Wolfram und anderen Elementen. Von ihnen Teile von Turbinen erzeugen, werden die Ventile im Fahrzeug. Stähle, die in ihrer Struktur eine Martensit und Ferrit aufweisen, geeignet für einen Betrieb bei konstanten hohen Temperaturen und langfristigen Betrieb. Der Chromgehalt erreicht 14%. Austenit wird durch Einbringen eines wärmebeständigen Nickellegierungen erhalten. Stahl mit einer ähnlichen Struktur hat viele Marken.

Nickel-Basis-Legierungen

Nickel hat eine Reihe von nützlichen Eigenschaften. Er hat einen positiven Effekt auf die Zerspanbarkeit des Stahls (warm und kalt). Wenn das Element oder entworfen Werkzeug in rauen Umgebungen arbeiten, die Dotierung dieses Elements deutlich erhöht Korrosionsbeständigkeit. Hitzebeständigen Nickelbasiswerkstoffe werden in die folgenden Gruppen aufgeteilt: hitzebeständig und hitzebeständig selbst. Letzteres sollte auch ein Minimum hitzebeständigen Eigenschaften aufweisen. Die Betriebstemperaturen erreichen 1200 ° C Zusätzlich Chrom oder Titan verabreicht. Bezeichnenderweise Stahl legiert mit Nickel, hat eine kleine Menge an Verunreinigungen, wie Barium, Magnesium, Bor, daher mehr Korngrenzen verstärkt werden. Superlegierungen dieser Art in Form von geschmiedeten verfügbar ist, gewalzt. Es ist auch möglich, Ebbe Details. Das Haupteinsatzgebiet – Fertigungs Elemente von Gasturbinen. Hitzebeständige Legierungen auf Nickelbasis eine Zusammensetzung haben, und bis zu 30% Chrom. Sie sind ziemlich gut Stanzen, Schweißen. Darüber hinaus ist die Zunderbeständigkeit hoch. Dies macht es möglich, sie in dem Gas-Pipeline-System zu verwenden.

Warmfestem Stahl, Titanlegierung

Titan wird in einer kleinen Menge eingeführt (0,3%). In diesem Fall erhöht sich die Festigkeit der Legierung. Wenn sein Gehalt deutlich höher ist, verschlechtern sich einige mechanische Eigenschaften (Härte, Festigkeit). Aber die Plastizität des Anstiegs. Dies erleichtert die Verarbeitung von Stahl. Wenn Titan zusammen mit anderen Komponenten verabreicht signifikant Hochtemperatureigenschaften verbessern. Wenn es die Notwendigkeit, in einer feindlichen Umgebung zu arbeiten, ist (vor allem in dem Fall, wenn der Bau Schweißen beinhaltet), das Legierungselement chemisch werden Daten gewährleistet.

Kobalt-Legierungen

Eine große Menge an Kobalt (bis zu 80%) verwendet, solche Materialien, wie Superlegierungen und hitzebeständige Legierungen herzustellen, da es nur selten in seiner reinen Form verwendet wird. Seine Verwaltung verbessert die Duktilität sowie Beständigkeit bei hohen Temperaturen. Und je höher sie ist, desto höher ist die Menge an Kobalt in der Legierung eingearbeitet. In einigen Stempeln erreicht ihr Gehalt 30%. Ein weiteres charakteristisches Merkmal dieser Stähle – Verbesserung der magnetischen Eigenschaften. Aufgrund der hohen Kosten von Kobalt, ist seine Verwendung eher begrenzt.

Der Einfluss von Molybdän auf Superlegierungen

Aktive chemisches Element beeinflusst die Festigkeit des Materials bei hohen Temperaturen. Besonders wirksam ist die Verwendung zusammen mit anderen Elementen. Es erhöht die Härte von Stahl (bereits bei einem Gehalt von 0,3%). Zugfestigkeit erhöht auch. Eine weitere positive Eigenschaft, die Superlegierungen dotierten Molybdän haben – ein höheres Maß an Beständigkeit gegen oxidativen Prozessen. Molybdän trägt zur Kornverfeinerung. Der Nachteil ist die Schwierigkeit des Schweißens.

Andere spezielle Stähle und Legierungen

Um bestimmte Aufgaben Materialien erfordern, die bestimmte Eigenschaften aufweisen. So können wir über den Einsatz von Speziallegierungen sprechen, die sowohl legiert und Kohlenstoff sein können. Der letzte Satz von erforderlichen Eigenschaften ist aufgrund der Tatsache erreicht, dass die Herstellung von Legierungen und deren Verarbeitung von spezieller Technologie. Eine weitere Sonderlegierungen und Stähle werden in strukturelle und Instrumental geteilt. Zu den wichtigsten Probleme für diese Art von Materialien sind die folgenden: Beständigkeit gegen Korrosion und Verschleiß Prozesse, die Fähigkeit, in einer feindlichen Umgebung zu arbeiten, erhöhte mechanische Eigenschaften. In dieser Kategorie sind hitzebeständigen Stahl und Legierungen mit einer hohen Arbeitstemperatur und kryogene Stahl, der -296ºS standhalten kann.

Werkzeugstahl

Für die Herstellung von Werkzeugen für die Herstellung von Spezial-Werkzeugstahl verwendet. Aufgrund der Tatsache, dass die Arbeitsbedingungen der verschiedenen Materialien sind auch einzeln ausgewählt. Da die Instrumente eher hohe Anforderungen sind, und die Eigenschaften der Legierungen für ihre Produktion entsprechend: sie vor äußeren Verunreinigungen frei sein muss, ist Einschlüsse von Deoxydationsprozess gut durchgeführt wird, und eine homogene Struktur. Für Messgeräte ist es wichtig, eine stabile Leistung zu haben und Verschleiß widerstehen. Sprechen von Schneidwerkzeugen, dass sie bei erhöhten Temperaturen arbeiten (Randerhitzung auftritt), konstante Reibung und Verformung. Daher ist für sie ist es sehr wichtig, die primäre Härte zu halten, wenn erhitzt. Eine andere Art von Werkzeugstahl – hohe Geschwindigkeit. Grundsätzlich ist es mit Wolfram legiert. Die Härte wird bei einer Temperatur von etwa 600 ° C gehalten Es gibt auch sterben Stähle. Sie sind für warme und kalte Verformung gestaltet.

Scope Sonderlegierungen

Die Branchen, die Legierungen mit speziellen Eigenschaften verwenden gesetzt. Aufgrund seiner überlegenen Qualität, sie sind unverzichtbar im Maschinenbau, Bauwesen, Erdölindustrie. Hitzebeständigen und hitzebeständigen Legierungen sind in der Herstellung von Komponenten von Turbinen, Teile für Autos verwendet. Stähle, die eine hohe Korrosionsschutzeigenschaften aufweisen, sind für die Herstellung von Rohren, Vergasern Nadeln, Platten, verschiedene Elemente der chemischen Industrie. Die Schienen für die Eisenbahn, Eimer, Raupe Transport – die Basis für all das sind verschleißfeste Stähle. In der Massenproduktion von Bolzen, Schrauben und ähnlichen Gegenständen verwendet Automaten Legierungen. Die Federn müssen ausreichend elastisch und dauerhaft sein. Daher ist das Material für sie Federstahl. Um diese Qualität zu verbessern, es wird weiter mit Chrom, Molybdän legiert. Alle Sonderlegierungen und Stähle mit einer Reihe von spezifischen Eigenschaften können die Kosten der Teile reduzieren, wo zuvor Nichteisenmetallen eingesetzt.