Kinh doanh, Công nghiệp
Hợp kim chống nóng. Thép đặc biệt và hợp kim. Sản xuất và sử dụng các hợp kim chống nóng
Ngành công nghiệp hiện đại không thể tưởng tượng được nếu không có vật liệu như thép. Chúng ta gặp nó gần như ở mọi bước. Bằng cách đưa các nguyên tố hóa học vào thành phần của nó, các tính chất cơ học và hoạt động có thể được cải thiện đáng kể.
Thép là gì?
Thép là hợp kim có carbon và sắt trong thành phần của nó. Ngoài ra, một hợp kim như vậy (ảnh nằm ở dưới) có thể có tạp chất của các nguyên tố hóa học khác.
Có một số trạng thái cấu trúc. Nếu hàm lượng carbon nằm trong khoảng 0.025-0.8% thì dữ liệu được gọi là eutectoid trước và có perlite và ferrite trong cấu trúc của chúng. Nếu thép là hypereutectoid, sau đó các giai đoạn perlitic và xi măng có thể được quan sát thấy. Một đặc tính của cấu trúc ferrite là độ dẻo lớn. Cementit có độ cứng cao. Perlite tạo thành cả hai giai đoạn trước đó. Nó có thể có dạng hạt (trên các hạt của ferit có sự kết dính của xi măng, có dạng hình tròn) và lamellar (cả hai giai đoạn đều giống dạng tấm). Nếu thép được gia nhiệt ở nhiệt độ cao mà tại đó có sự thay đổi đa hình, cấu trúc sẽ thay đổi thành austenit. Giai đoạn này có tính dẻo dai. Nếu hàm lượng cacbon vượt quá 2,14% thì các vật liệu và hợp kim này được gọi là gang.
Các loại thép
Tùy thuộc vào thành phần, thép có thể là cacbon và hợp kim. Hàm lượng cacbon dưới 0,25% là đặc trưng của thép cacbon thấp. Nếu khối lượng của nó đạt đến 0,55%, thì chúng ta có thể nói về một hợp kim cacbon trung bình. Thép, trong thành phần của nó có nhiều hơn 0,6% carbon, được gọi là cacbon cao. Nếu, như hợp kim được sản xuất, công nghệ này hàm ý việc đưa ra các nguyên tố hóa học cụ thể, thì loại thép này được gọi là hợp kim. Việc giới thiệu các thành phần khác nhau làm thay đổi đáng kể tính chất của nó. Nếu số của chúng không vượt quá 4%, thì hợp kim này có hợp kim thấp. Thép hợp kim trung bình và thép hợp kim cao đã có đến 11% và hơn 12% bao gồm. Tùy thuộc vào lĩnh vực mà trong đó các hợp kim thép được sử dụng, các loại của chúng được phân biệt: các loại thép, kết cấu và thép đặc biệt và các hợp kim.
Công nghệ sản xuất
Quá trình luyện thép rất khắt khe. Nó bao gồm một vài giai đoạn. Trước hết, nguyên liệu là cần thiết - quặng sắt. Giai đoạn đầu tiên là sưởi ấm đến một nhiệt độ nhất định. Quá trình oxy hóa xảy ra. Ở giai đoạn thứ hai, nhiệt độ trở nên cao hơn nhiều. Các quá trình oxy hóa cácbon rất dữ dội. Có thể làm giàu thêm hợp kim với oxy. Các tạp chất không cần thiết được loại bỏ thành xỉ. Bước tiếp theo là loại bỏ oxy khỏi thép, vì nó làm giảm đáng kể các tính chất cơ học. Điều này có thể được thực hiện bằng cách khuếch tán hoặc lượng mưa. Nếu quá trình khử oxy hóa không xảy ra, thép kết quả được gọi là sôi. Một hợp chất bình tĩnh của khí không tiết ra, ôxy được loại bỏ hoàn toàn. Vị trí trung gian chiếm một nửa thép ổn định . Sản xuất hợp kim sắt xảy ra trong các lò nung hở, lò nung cảm ứng, thiết bị chuyển đổi oxy.
Thép hợp kim
Để có được những đặc tính của thép, các chất hợp kim đặc biệt được đưa vào thành phần của nó. Những thuận lợi chính của hợp kim như vậy là gia tăng sức đề kháng đối với các biến dạng khác nhau, độ tin cậy của các bộ phận và các yếu tố kết cấu khác tăng đáng kể. Trong quá trình làm nguội, tỷ lệ nứt và khiếm khuyết khác giảm. Thường như một phương pháp bão hòa với các yếu tố khác nhau được sử dụng để tạo ra sức đề kháng chống ăn mòn hóa học. Nhưng có một số thiếu sót. Họ cần chế biến thêm, có một xác suất cao của đàn. Ngoài ra, chi phí của vật liệu cũng tăng lên. Các nguyên tố hợp kim phổ biến nhất là crom, niken, vonfram, molybden, coban. Diện tích ứng dụng của họ là khá lớn. Đây là kỹ thuật, và sản xuất các bộ phận của đường ống, nhà máy điện, hàng không và nhiều hơn nữa.
Khái niệm về tính chịu nhiệt và khả năng chịu nhiệt
Khái niệm chịu nhiệt là khả năng của một kim loại hoặc hợp kim để giữ lại tất cả các đặc tính của nó khi hoạt động ở nhiệt độ cao. Trong môi trường như vậy, ăn mòn khí thường được quan sát thấy. Do đó, vật liệu phải có và chịu được tác động của nó, nghĩa là chịu nhiệt. Do đó, các đặc tính của hợp kim được sử dụng ở nhiệt độ đáng kể nên bao gồm cả hai khái niệm này. Chỉ sau đó thép đó sẽ cung cấp các nguồn lực cần thiết cho công việc cho các bộ phận, công cụ và các yếu tố cấu trúc khác.
Các tính năng của thép chịu nhiệt
Trong trường hợp nhiệt độ đạt đến các giá trị cao, việc sử dụng các hợp kim là cần thiết, mà sẽ không bị phá hủy và biến dạng. Trong trường hợp này, hợp kim chống nóng được sử dụng. Nhiệt độ hoạt động cho các vật liệu như vậy là trên 500 ° C. Những khoảnh khắc quan trọng đặc trưng cho thép như vậy là độ bền cao, độ dẻo, kéo dài trong một thời gian dài, cũng như sự ổn định thư giãn. Có một số yếu tố có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu nhiệt độ cao: coban, vonfram, molybden. Một thành phần bắt buộc cũng có rôm. Nó không ảnh hưởng đến cường độ nhiều như nó cải thiện độ cứng của xỉ. Ngoài ra, rôm ngăn ngừa quá trình ăn mòn. Một đặc tính quan trọng khác của hợp kim loại này là sự leo thang chậm.
Phân loại thép chịu nhiệt theo cấu trúc
Các hợp kim chịu nhiệt và chống nóng có một lớp ferit, martensitic, austenit và có cấu trúc ferritic-martensit. Việc đầu tiên có trong thành phần của họ khoảng 30% chromium. Sau khi xử lý đặc biệt, cấu trúc sẽ trở nên mịn. Nếu nhiệt độ nung nóng vượt quá 850 ° C, thì hạt tăng lên, và các vật liệu chịu nhiệt trở nên giòn. Lớp mensensit được đặc trưng bởi hàm lượng crôm: từ 4% đến 12%. Cũng với số lượng nhỏ, có thể có niken, vonfram và các nguyên tố khác. Trong số này, các bộ phận của tuabin, van trong xe hơi được sản xuất. Thép có tính martensit và ferrite trong cấu trúc của chúng thích hợp cho hoạt động ở nhiệt độ cao và hoạt động lâu dài. Hàm lượng crôm đạt 14%. Austenite thu được bằng cách đưa niken vào các hợp kim chống nóng. Thép có cấu trúc tương tự có nhiều thương hiệu.
Hợp kim niken
Nickel có một số tính chất hữu ích. Nó có ảnh hưởng tích cực đến khả năng gia công của thép (cả nóng lẫn lạnh). Nếu một phần hoặc công cụ được thiết kế để hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, doping với thành phần này sẽ làm tăng đáng kể tính chống ăn mòn. Vật liệu chịu nhiệt dựa trên niken được chia thành các nhóm sau: nhiệt độ cao và thực sự chịu nhiệt. Loại thứ hai cũng nên có đặc tính chịu nhiệt tối thiểu. Nhiệt độ hoạt động đạt 1200ºС Ngoài ra, crom hoặc titan được thêm vào. Đặc điểm là thép pha tạp niken có một lượng nhỏ các tạp chất như bari, magiê, bo, do đó các ranh giới hạt bị cứng hơn. Các hợp kim có nhiệt độ cao loại này có sẵn dưới dạng rèn và các sản phẩm cán. Cũng có thể đúc các bộ phận. Các lĩnh vực chính của ứng dụng của họ là sản xuất các thành phần tuabin khí. Các hợp kim niken nóng chịu nhiệt có hàm lượng crôm lên đến 30% trong chế phẩm. Chúng rất thích hợp cho dập, hàn. Ngoài ra, sức đề kháng quy mô ở mức cao. Điều này làm cho nó có thể sử dụng chúng trong các hệ thống đường ống dẫn khí.
Thép chịu nhiệt hợp kim titanium
Titanium được đưa vào một lượng nhỏ (lên đến 0,3%). Trong trường hợp này, nó làm tăng độ bền của hợp kim. Nếu nội dung của nó cao hơn nhiều, thì một số thuộc tính cơ học sẽ bị hư hỏng (độ cứng, sức mạnh). Nhưng sự dẻo dai cùng lúc gia tăng. Điều này tạo thuận lợi cho việc chế biến thép. Khi đưa ra titan cùng với các bộ phận khác, có thể cải thiện đáng kể các đặc tính chịu nhiệt. Nếu có nhu cầu làm việc trong môi trường khắc nghiệt (đặc biệt nếu thiết kế ngụ ý hàn), thì việc pha trộn với nguyên tố hóa học này là hợp lý.
Hợp kim coban
Một lượng lớn coban (đến 80%) đi vào sản xuất các vật liệu như hợp kim chịu nhiệt và chống nóng, vì nó hiếm khi được sử dụng ở dạng tinh khiết. Giới thiệu của nó làm tăng độ dẻo dai, cũng như khả năng chịu được nhiệt độ cao. Và càng cao thì lượng cobalt càng cao được đưa vào hợp kim. Trong một số thương hiệu, nội dung của nó đạt đến 30%. Một tính năng đặc trưng khác của thép như vậy là cải tiến tính chất từ tính. Tuy nhiên, do giá thành coban cao nên việc sử dụng nó khá hạn chế.
Ảnh hưởng của molybden trên các hợp kim nhiệt độ cao
Nguyên tố hóa học này ảnh hưởng đáng kể đến độ bền của vật liệu ở nhiệt độ cao.
Thép đặc biệt và hợp kim khác
Để thực hiện các tác vụ nhất định, bạn cần tài liệu có các thuộc tính nhất định. Do đó, chúng ta có thể nói về việc sử dụng các hợp kim đặc biệt, có thể được pha tạp và cacbon. Trong trường hợp thứ hai, các yêu cầu về đặc điểm được thực hiện do sự sản xuất hợp kim và quá trình chế biến của chúng diễn ra sau một công nghệ đặc biệt. Vẫn còn các loại hợp kim đặc biệt và thép được chia thành cấu trúc và công cụ. Trong số các nhiệm vụ chính của loại vật liệu này có thể xác định được: chống ăn mòn và mài mòn, khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt, tăng tính cơ học. Loại này bao gồm cả thép chịu nhiệt và các hợp kim có nhiệt độ hoạt động cao, và các loại thép cryo có thể chịu được đến -296 ° C.
Thép công cụ
Để sản xuất các dụng cụ trong sản xuất, thép công cụ đặc biệt được sử dụng. Theo quan điểm của các điều kiện làm việc khác nhau, vật liệu cũng được lựa chọn riêng. Vì các yêu cầu về các dụng cụ này đủ cao nên đặc tính của các hợp kim cho sản xuất của chúng là như nhau: chúng phải không có tạp chất, tạp chất, quá trình khử oxy hoá, và cấu trúc đồng nhất. Đối với dụng cụ đo, điều quan trọng là phải có các thông số ổn định và để chống lại sự mài mòn. Nếu chúng ta nói về công cụ cắt, chúng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao (có sưởi ấm của cạnh), ma sát liên tục và biến dạng. Do đó, điều quan trọng là phải duy trì độ cứng ban đầu khi nung nóng. Một loại thép công cụ là tốc độ cao. Về cơ bản, nó là pha tạp với vonfram. Độ cứng được duy trì ở nhiệt độ khoảng 600 ° C. Ngoài ra còn có các loại thép dập. Chúng được thiết kế cho cả biến dạng nóng và lạnh.
Lĩnh vực ứng dụng các hợp kim cho các mục đích đặc biệt
Các ngành công nghiệp trong đó các hợp kim có đặc điểm cụ thể được sử dụng rất nhiều. Theo quan điểm của chất lượng cải tiến của họ, họ là không thể thiếu trong kỹ thuật, xây dựng, dầu công nghiệp. Các hợp kim chống nóng và chống nóng được sử dụng trong sản xuất các bộ phận của tuabin, phụ tùng cho ô tô. Thép có đặc tính ăn mòn cao là cần thiết cho việc sản xuất ống, kim khí chế tạo, kim loại, đĩa, các loại nguyên tố hóa học. Rails cho đường sắt, xô, sâu bướm để vận chuyển - cơ sở cho tất cả điều này là thép chịu mài mòn. Hợp kim của automata được sử dụng trong sản xuất hàng loạt các bu lông, đai ốc và các bộ phận tương tự khác. Lò xo phải có độ đàn hồi và chịu mài mòn đầy đủ. Vì vậy, vật liệu cho họ là thép mùa xuân. Để cải thiện chất lượng này, chúng được hợp kim thêm với crôm, molybden. Tất cả các hợp kim đặc biệt và thép với một bộ các đặc tính nhất định có thể làm giảm chi phí của các bộ phận mà trước đây đã sử dụng các kim loại màu.
Similar articles
Trending Now