Isıya dayanıklı alaşımlar. Özel çelikler ve alaşımlar. Isıya dayanıklı alaşımların üretimi ve kullanımı
Modern endüstri hayal edilemezçelik gibi malzeme olmadan. Bununla birlikte, her adımda pratik olarak karşımıza çıkıyor. Kompozisyonuna çeşitli kimyasal elementler katılarak, mekanik ve operasyonel özellikler önemli ölçüde geliştirilebilir.
Çelik Nedir?
Çelik, bileşiminde karbon ve demir bulunan bir alaşımdır. Aynı zamanda bu tür bir alaşım (fotoğraf aşağıda yer almaktadır) diğer kimyasal elementlerin safsızlıklarına sahip olabilir.
Birkaç yapısal durum vardır. Karbon içeriği% 0.025-0.8 aralığındaysa, o zaman veriler ön-dışkı olarak adlandırılır ve yapılarında perlit ve ferrit bulunur. Çelik hipereutectoid ise, o zaman perlitik ve sementit fazları gözlemlenebilir. Ferrit yapının bir özelliği büyük bir esnekliktir. Çimentoit önemli sıkılığa sahiptir. Perlit hem önceki evreleri oluşturur. Granüler bir forma sahip olabilir (ferritin taneleri üzerinde, dairesel bir şekle sahip olan sementit inklüzyonları vardır) ve lamellar (her iki fazın da plakalar formu vardır) olabilir. Çelik, polimorfik değişikliklerin meydana geldiği sıcaklığın üzerinde ısıtılırsa, yapı östenitik olarak değişir. Bu fazın artan plastisitesi vardır. Karbon içeriği% 2.14'ü aşarsa, bu tür malzemeler ve alaşımlar dökme demir olarak adlandırılır.
Çelik türleri
Kompozisyona bağlı olarak çelikkarbon ve alaşımlı. Karbon içeriği% 0,25'ten az olan düşük karbonlu çeliğin karakteristiğidir. Miktarı% 0.55'e ulaşırsa, orta karbonlu bir alaşımdan bahsedebiliriz. Bileşiminde% 0.6'dan fazla karbon bulunan çelik, yüksek karbon olarak adlandırılır. Eğer alaşım üretildiği için, teknoloji spesifik kimyasal elementlerin kullanılmasını gerektiriyorsa, bu çeliğe alaşım denir. Çeşitli bileşenlerin tanıtımı özelliklerini önemli ölçüde değiştirir. Sayıları% 4'ü geçmezse, alaşım düşük alaşımlıdır. Orta alaşım ve yüksek alaşımlı çelik sırasıyla% 11'e kadar ve% 12'den fazla kapanma oranına sahiptir. Çelik alaşımların kullanıldığı küreye bağlı olarak, türleri ayırt edilir: araçsal, yapısal ve özel çelikler ve alaşımlar.
Üretim teknolojisi
Eritme çelik süreci oldukça zahmetli. Birkaç aşama içerir. Her şeyden önce, ham maddelere ihtiyaç var - demir cevheri. İlk aşama belli bir sıcaklığa kadar ısıtmayı içerir. Oksidasyon işlemleri gerçekleşir. İkinci aşamada, sıcaklık çok daha yüksek olur. Karbon oksidasyon süreçleri daha yoğundur. Alaşımın oksijen ile daha da zenginleştirilmesi mümkündür. Gereksiz safsızlıklar cüruf içine alınır. Bir sonraki adım, mekanik özellikleri önemli ölçüde azalttığı için, oksijeni çelikten çıkarmaktır. Bu, difüzyon veya çöktürme ile yapılabilir. Eğer deoksidasyon işlemi gerçekleşmezse, ortaya çıkan çeliğe kaynama denir. Sakin bir alaşım gaz yaymaz, oksijen tamamen çıkarılır. Ara pozisyon yarım kuvars çeliklerle kaplıdır. Demir alaşımlarının üretimi açık ocaklarda, endüksiyon fırınlarında, oksijen dönüştürücülerinde gerçekleşir.
Çelik alaşım
Bunları veya diğer özellikleri elde etmek içinÇelik, özel alaşım maddeleri bileşime dahil edilir. Bu tür bir alaşımın ana avantajları, çeşitli deformasyonlara karşı arttırılmış dirence sahip olmakta, parçaların ve diğer yapısal elemanların güvenilirliği önemli ölçüde artmaktadır. Su verme sırasında, çatlakların yüzdesi ve diğer kusurlar azalır. Çoğunlukla, kimyasal korozyona direnç kazandırmak için farklı elemanlarla böyle bir doyma yöntemi kullanılır. Fakat bazı eksiklikler var. Ek işlem gerektirirler, flokens oluşma olasılığı yüksektir. Ayrıca, malzemenin maliyeti de artar. En yaygın alaşım elementleri krom, nikel, tungsten, molibden, kobalttır. Onların uygulama alanı oldukça büyüktür. Bu, mühendislik ve boru hatları, enerji santralleri, havacılık ve daha birçok parçaların üretimi.
Isı direnci ve ısı direnci kavramı
Isı direnci kavramı ima edilirBir metal veya alaşımın yüksek sıcaklıklarda çalışırken tüm özelliklerini muhafaza etme kabiliyeti. Böyle bir ortamda, genellikle gaz aşınması gözlemlenir. Bu nedenle, malzemenin harekete karşı dayanıklı ve dirençli olması, yani ısıya dayanıklı olması gerekir. Bu nedenle, önemli bir sıcaklıkta kullanılan alaşımların özellikleri, bu iki kavramı da içermelidir. Ancak o zaman bu tür parçalar, parçalar, aletler ve diğer yapısal elemanlar için gerekli iş kaynağını sağlayacaktır.
Isıya dayanıklı çelik özellikleri
Sıcaklığın büyük olduğu durumlardaDeğerler, bozulmayacak ve deforme olmayacak alaşımları kullanmak için gereklidir. Bu durumda ısıya dayanıklı alaşımlar kullanılır. Bu tür materyallerin çalışma sıcaklığı 500 ° C'nin üzerindedir. Bu çeliği karakterize eden önemli anlar, uzun süre devam eden yüksek dayanıklılık, plastisite ve aynı zamanda gevşeme stabilitesidir. Kobalt, tungsten, molibden: yüksek sıcaklıklara karşı direnci önemli ölçüde artırabilecek bir dizi unsur vardır. Krom zorunlu bir bileşendir. Direnç direncini geliştirdiği için gücü o kadar etkilemez. Ayrıca, krom korozyon süreçlerini önler. Bu tip alaşımların bir başka önemli özelliği yavaş sürünme.
Isıya dayanıklı çeliklerin yapıya göre sınıflandırılması
Isıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı alaşımlarferritik sınıf, martensitik, östenit ve ferritik martensitik yapıya sahiptir. Birincisi kompozisyonlarında yaklaşık% 30 krom var. Özel işlemden sonra yapı ince taneli hale gelir. Isıtma sıcaklığı 850 ° C'yi aşarsa, taneler artar ve bu ısıya dayanıklı malzemeler kırılgan hale gelir. Martensit sınıfı, bir krom içeriği ile karakterize edilir:% 4 ila% 12. Ayrıca az miktarda, nikel, tungsten ve diğer elementler mevcut olabilir. Bunlardan, türbinlerin parçaları, otomobillerdeki vanalar üretilmektedir. Yapılarında martensit ve ferrit bulunan çelikler, sabit yüksek sıcaklıklarda ve uzun süreli çalışmalarda kullanıma uygundur. Krom içeriği% 14'e ulaşır. Ostenit, ısıya dayanıklı alaşımlara nikel katılarak elde edilir. Benzer bir yapıya sahip çelik birçok markaya sahiptir.
Nikel bazlı alaşımlar
Nikel, bir dizi faydalı özelliğe sahiptir. Çeliğin işlenebilirliği üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir (hem sıcak hem de soğuk). Bir parça ya da takım agresif bir ortamda çalışmak üzere tasarlanırsa, bu elemanın katkısı korozyona karşı direnci önemli ölçüde artırır. Nikele dayanan ısıya dayanıklı malzemeler aşağıdaki gruplara ayrılır: yüksek sıcaklık ve aslında ısıya dayanıklı. İkincisi ayrıca minimum ısıya dayanıklı özelliklere sahip olmalıdır. Çalışma sıcaklıkları 1200 ° C'ye ulaşıyor Ek olarak, krom veya titanyum eklenir. Nikel katkılı çeliğin baryum, magnezyum, bor gibi az miktarda bu tür kirliliğe sahip olması, bu yüzden tane sınırlarının daha fazla sertleşmesidir. Bu tip yüksek sıcaklık alaşımları dövme ve haddelenmiş ürünler şeklinde üretilmektedir. Parçaları dökmek de mümkündür. Uygulama alanlarının ana alanı gaz türbini bileşenlerinin üretilmesidir. Isıya dayanıklı nikel bazlı alaşımlar, bileşimde% 30'a kadar krom içerir. Delme, kaynaklama için çok uygundurlar. Ayrıca, ölçek direnci de yüksek seviyededir. Bu, bunları gaz boru hattı sistemlerinde kullanmayı mümkün kılar.
Titanyum ile alaşımlı ısıya dayanıklı çelik
Titanyum az miktarda (% 0.3'e kadar) piyasaya sürülmüştür. Bu durumda, alaşımın mukavemetini arttırır. İçeriği çok daha yüksekse, bazı mekanik özellikler bozulur (sertlik, dayanıklılık). Ancak aynı zamanda plastiklik de artar. Bu, çeliğin işlenmesini kolaylaştırır. Titanyumu diğer bileşenlerle birlikte sunarken, ısı direnci özelliklerini önemli ölçüde iyileştirmek mümkündür. Agresif bir ortamda çalışmak gerekirse (özellikle tasarım kaynak içerdiğinde), bu kimyasal elementle doping yapılması haklı çıkar.
Kobalt alaşımları
Çok miktarda kobalt (% 80'e kadar) giderIsıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı alaşımlar gibi malzemelerin üretimi, saf haliyle nadiren kullanılır. Giriş, plastisiteyi ve ayrıca yüksek sıcaklıklarda çalışmaya karşı direnci arttırır. Ve ne kadar yüksekse, alaşıma eklenen kobalt miktarı da o kadar yüksektir. Bazı markalarda içeriği% 30'a ulaşır. Bu tür çeliklerin bir başka karakteristik özelliği manyetik özelliklerin iyileştirilmesidir. Bununla birlikte, yüksek kobalt maliyeti nedeniyle kullanımı oldukça sınırlıdır.
Yüksek sıcaklıkta alaşımlarda molibdenin etkisi
Bu kimyasal element, yüksek sıcaklıklarda malzemenin mukavemetini önemli ölçüde etkiler.
Diğer özel çelikler ve alaşımlar
Belirli görevleri gerçekleştirmek için gereklidirbelirli özelliklere sahip malzemeler. Böylece, hem katkılı hem de karbon olabilen özel alaşımların kullanımı hakkında konuşabiliriz. İkincisi, alaşımların üretiminin ve işlemlerinin özel bir teknolojinin ardında gerçekleşmesi nedeniyle gerekli özellikler kümesi elde edilmektedir. Hala özel alaşımlar ve çelikler yapısal ve alete ayrılır. Bu tip malzemelerin ana görevleri arasında aşağıdakiler tanımlanabilir: korozyon işlemlerine ve aşınmaya karşı direnç, agresif bir ortamda çalışma kabiliyeti, artan mekanik özellikler. Bu kategori hem ısıya dayanıklı çelikler hem de yüksek çalışma sıcaklığı olan alaşımları ve -296 ° C'ye kadar dayanabilen kriyojenik çelikleri içerir.
Takım çeliği
Üretimde üretim araçları içinözel bir takım çeliği kullanılır. Çalışma koşullarının farklı olması nedeniyle, malzemeler ayrı ayrı da seçilmektedir. araçlar oldukça yüksek gereksinimleri ve uygun şekilde bunların üretim alaşımların özelliklerinin olduğu:, dış yabancı maddelerden arındırılmış olmalıdır, deoksidasyon işleminin inklüzyonlar de gerçekleştirilir ve homojen bir yapı olup. Ölçme aletleri için, kararlı parametrelere sahip olmak ve aşınmaya karşı koymak çok önemlidir. yükseltilen sıcaklıklarda (kenar oluşturarak ısınma meydana), sabit bir sürtünme ve deformasyon çalışmasına göre, kesme aletleri konuşma. Bu nedenle, ısıtıldığında ilk sertliği korumak çok önemlidir. Başka bir takım çeliği yüksek hızdır. Temel olarak, tungsten ile katkılı. Sertlik yaklaşık 600 ° C'lik bir sıcaklıkta tutulur. Damgalı çelikler de var. Hem sıcak hem de soğuk deformasyon için tasarlanmıştır.
Özel amaçlı alaşımların uygulama alanı
Ile alaşımların olduğu endüstrilerözel özellikler, set. Geliştirilmiş kaliteleri göz önüne alındığında, mühendislik, inşaat, petrol endüstrisinde vazgeçilmezdirler. Isıya dayanıklı ve ısıya dayanıklı alaşımlar, türbinlerin parçalarının üretiminde, otomobillerin yedek parçalarında kullanılır. Yüksek korozyon direncine sahip çelikler, boruların, karbüratör iğnelerinin, disklerin, her türlü kimyasal elementlerin üretimi için vazgeçilmezdir. Demiryolu, kovalar, nakliye için tırtıllar için raylar - tüm bunlar için dayanım aşınmaya dayanıklı çeliktir. Otomata alaşımları, cıvata, somun ve diğer benzer parçaların seri üretiminde kullanılır. Yaylar yeterince esnek ve aşınmaya dayanıklı olmalıdır. Bu nedenle, onlar için malzeme yay çeliğidir. Bu kaliteyi arttırmak için ayrıca, krom, molibden ile alaşımlıdırlar. Belirli özelliklere sahip tüm özel alaşımlar ve çelikler, daha önceden kullanılmış olan demir dışı metallerin parçalarının maliyetini azaltabilir.
</ p>
