+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Для чего в сталь вводят легирующие элементы


Легирование

Легирование (нем. legieren - сплавлять, от лат. ligo - связываю, соединяю) - введение в расплав или шихту дополнительных элементов (например, в сталь - хрома, никеля, молибдена, вольфрама, ванадия, ниобия, титана), улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.

Теоретические основы

К легированию, как решению материаловедческой задачи, приводят совершенно различные исходные постановки проблемы. Маркировка легированных сталей. Марка легированной качественной стали состоит из сочетания букв и цифр, обозначающих ее химический состав. Легирующие элементы имеют следующие обозначения: хром (Х), никель (Н), марганец (Г), кремний ©, молибден (М), вольфрам (В), титан (Т), алюминий (Ю), ванадий (Ф), медь (Д), бор (Р), кобальт (К), ниобий (Б), цирконий (Ц). Цифра, стоящая после буквы, указывает на содержание легирующего элемента в процентах. Если цифра не указана, то легирующего элемента содержится до 1%. В конструкционныхкачественных легированных сталях две первые цифры показывают содержимое углерода в сотых долях процента. Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями Марганец вводят в сталь до 2%. Он распределяется между ферритом и цементитом. Марганец заметно повышает предел текучести, порог хладноломкости, прокаливаемость стали, но делает сталь чувствительной к перегреву. В связи с этим для измельчения зерна с марганцем в стальвводят карбидообразующие элементы. Так как во всех сталях содержание марганца примерно одинаково, то его влияние на сталь разного состава остается не ощутимым.Марганец повышает прочность, не снижая пластичности стали. Кремний является не карбидообразующим элементом, и его количество в стали ограничивают до 2%.Он значительно повышает предел текучести и прочность стали и при содержании более 1% снижает вязкость, пластичность и повышает порог хладноломкости. Кремний структурно не обнаруживается, так как полностью растворим в феррите, кроме той части кремния, которая в виде окиси кремния не успела всплыть в шлак и осталасьв металле в виде силикатных включений.

Влияние легирующих элементов. Для улучшения физических, химических, прочностных и технологических свойств стали легируют, вводя в их состав различные легирующие элементы (хром, марганец, никель и др.). стали могут содержать один или несколько легирующих элементов, которые придают им специальные свойства. Легирующие элементы вводят в сталь для повышения ее конструкционной прочности. Основной структурной составляющей в конструкционной стали является феррит, занимающийв структуре не менее 90% по объему. Растворяясь в феррите, легирующие элементы упрочняют его. Твердость феррита (в состоянии после нормализации) наиболее сильно повышают кремний, марганец и никель. Молибден, вольфрам и хром влияют слабее. Большинство легирующих элементов, упрочняя феррит и мало влияя на пластичность,снижают его ударную вязкость (за исключением никеля). Главное назначение легирования: повышение прочности стали без применения термической обработки путем упрочнения феррита, растворением в нем легирующих элементов; повышение твердости, прочности и ударной вязкости в результате увеличения устойчивости аустенит и темсамым увеличения прокаливаемости; придание стали специальных свойств, из которых для сталей, идущих на изготовление котлов, турбин и вспомогательного оборудования., особое значение имеют жаропрочность и коррозионная стойкость. Легирующие элементы могут растворяться в феррите или аустените, образовывать карбиды, давать интерметаллические соединения, располагаться в виде включений, не взаимодействуя с ферритом и аустенитом., а также с углеродом. В зависимости от этого, как взаимодействует легирующий элемент с железом или углеродом, он по-разному влияет на свойства стали. В феррите в большей или меньшей степени растворяются все элементы. Растворение легирующих элементов в феррите приводит к упрочнению стали без термической обработки. При этом твердость и предел прочности возрастают,а ударная вязкость обычно снижается. Все элементы, растворяющиеся в железе, изменяют устойчивость феррита и аустенита. Критические точки легированных сталей смещаются в зависимости от того, какие легирующие элементы и в каких количествах присутствуют в ней. Поэтому при выборе температур под закалку, нормализацию и отжигили отпуск необходимо учитывать смещение критических точек.

Примеры использования
Хромистые стали;
Хорошо известные стали ШХ15 (устаревшее обозначение марки) используемые в качестве материала для подшипников;
Так называемые «нержавеющие стали»;
Стали и сплавы, легированные молибденом, вольфрамом, ванадием;
Жаростойкие стали и сплавы.

История

Легирование стало целенаправленно применяться сравнительно недавно. Отчасти это было связано с технологическими трудностями. Легирующие добавки просто выгорали при использовании традиционной технологии получения стали. Поэтому для получения дамасской (булатной) стали использовали достаточно сложную по тем временам технологию.

Влияние химических элементов на свойства стали.

Условные обозначения химических элементов:

хром ( Cr ) — Х
никель ( Ni ) — Н
молибден ( Mo ) — М
титан ( Ti ) — Т
медь ( Cu ) — Д
ванадий ( V ) — Ф
вольфрам ( W ) — В
азот ( N ) — А
алюминий ( Аl ) — Ю
бериллий ( Be ) — Л
бор ( B ) — Р
висмут ( Вi ) — Ви
галлий ( Ga ) — Гл
иридий ( Ir ) — И
кадмий ( Cd ) — Кд
кобальт ( Co ) — К
кремний ( Si ) — C
магний ( Mg ) — Ш
марганец ( Mn ) — Г
свинец ( Pb ) — АС
ниобий ( Nb) — Б
селен ( Se ) — Е
углерод ( C ) — У
фосфор ( P ) — П
цирконий ( Zr ) — Ц

 ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА СТАЛЬ И ЕЕ СВОЙСТВА

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец —  как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера —  является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

 ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)-  в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) —  при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Легированная сталь - общие сведения

Помимо углерода, железа и примесей, в состав легированной стали также входят специальные легирующие элементы. Их вводят в сталь в разных сочетаниях и количествах. Одновременно может быть введено 2, 3 и более вида. Легирующие элементы вводятся для повышения технологических и эксплуатационных качества металла.

Сталь имеет определенную градацию по содержанию таких элементов. Так, если легирующих элементов содержится более 10%, то сталь считается высоколегированной, если их содержание находится в пределах 2,5-10%, то это среднелегированная сталь. Если процент легирующих элементов ниже, то сталь – низколегированная. Помимо этого, сталь также классифицируют по назначению: инструментальная, конструкционная и сталь с особыми свойствами. Нефтяная и химическая промышленность часто пользуются трубами, аппаратами и метизами из легированной стали. Нержавеющая сталь это легированная сталь с добавлением хрома, наиболее часто востребована в производстве.

Низколегированные стали (13Х, 9ХС) для режущих инструментов не являются теплостойкими. Поэтому рекомендуется работать с ними при температуре от 200 до 250 градусов. При температуре 300-400 уже можно работать со среднелегированными сталями (9Х5ВФ, 8Х4В3М3Ф2). Легированные стали по сравнению с углеродистыми имеют большую устойчивость переохлажденного аустенита. Их износостойкость выше, а прокаливаемость – больше.

Легированные стали закаливают в масле, критический диаметр при этом – 40 мм. Применение горячих закалочных сред или масла помогает уменьшить коробление инструмента и деформацию. Таким образом, инструмент будет иметь большее сечение. Из-за меньшего коробления длина инструмента будет больше.

Низколегированная сталь (13Х, например) имеет относительно неглубокую прокаливаемость и рекомендована для инструментов, диаметром не более 15 мм. Из такой стали часто изготавливают лезвия для безопасных бритв, гравировальный или хирургический инструменты.

Такие стали, как ХВСГ, ХВГ, 9ХС используются в создании инструментов относительно крупного сечения: развертки, сверла, протяжки с диаметром от 60 до 80 мм в среднем.

Термическая обработка для режущих легированных сталей включает закалку в масле с температурой 830-870 градусов (или ступенчатую закалку), а также отпуск, но уже при температуре около 200. Твердость стали после этого будет ЯС 61-65. Если требуется повысить вязкость, то температуру отпуска повышают до 200-300 градусов. При этом снижается твердость до Н=С 55-60, потому что часть мартенсита распадается.

Легированная сталь имеет определенную маркировку типа 25ХГ2С. Здесь 25 означает 0,25% углерода в стали, 1% хрома (если процент равен 1, то цифра опускается), 2% марганца, а также 1% кремния. То есть, две первые цифры означают процентное содержание в сотых долях углерода, а остальные – проценты легирующих элементов. Инструменты из легированных сталей прочнее, легче и дольше служат. Завод, занимающийся обработкой и изготовлением металлических изделий использует, как правило обычные и легированные стали.

Высококачественная легированная сталь маркируется буквой А в конце. 30ХМА, например – это высококачественная легированная хромомолибденовая сталь.

Применяют легированную сталь в зависимости от количества специальных добавок и назначения. Главное отличие легированной стали – это повышенная прочность и высокая пластичность. Благодаря этому уменьшается вес металлических конструкций. Область применения определяется и подразделением сталей на группы: жаропрочные, окалиностойкие, кислотостойкие. Военная и ракетная промышленности постоянные потребители высококачкственных легированных сталей.

Марганец как элемент легирующий - Справочник химика 21

    Сталь, содержащая специально введенные элементы, называется легированной сталью, а сами элементы — легирующими элементами. К легирующим элементам, наиболее эффективно изменяющим свойства стали, относят ванадий, вольфрам, молибден, хром, марганец, никель и др. [c.395]

    Рассматривая влияния легирующих злементов на эрозионную стойкость стали, можно придти к выводу, что положительное действие оказывают те элементы, которые имеют высокую растворимость в у- или а-железе при комнатной температуре (например, хром, никель, марганец). Элементы, обладающие невысокой растворимостью в железе, либо оказывают сравнительно незначительное положительное влияние на сопротивляемость стали микроударному разрушению (например, молибден, ванадий, титан), либо совсем его не проявляют. [c.173]


    Марганец считается легирующим элементом при содержании его в стали более 1 %. Повышает прочностные свойства стали, повышает устойчивость аустенитной структуры, увеличивает прокаливаемость. Его отрицательное влияние проявляется в том, что он понижает пластичность и способствует росту зерен. Увеличение содержания марганца до 10—15% позволяет получить вязкую и прочную аустенитную сталь с большой сопротивляемостью к ударам и эрозии. [c.28]

    Легированные стали маркируют буквами и цифрами. Двузначные цифры в начале марки указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, буквы справа от цифры — легирующие элементы А — азот, Б — ниобий, В — вольфрам, Г — марганец, Д — медь, Е — селен, К — кобальт, М — молибден, Н — никель, П — фосфор, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий, Ю — алюминий. Цифры после букв указывают ориентировочное содержание легирующего элемента в целых процентах отсутствие цифры свидетельствует о том, что элемент присутствует в количестве не более 1,5%. [c.328]

    Легированные стали. Элементы, специально вводимые в сталь в определенных концентрациях для изменения ее свойств, называются легирующими элементами, а сталь, содержащая такие элементы, называется легированной ста-.лъю. К важнейшим легирующим элементам относятся хром, никель, марганец, кремний, ванадий, молибден. [c.628]

    По своему назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные и стали с особыми свойствами. Конструкционные стали применяются для изготовления деталей машин, конструкций и сооружений. В качестве конструкционных могут использоваться как углеродистые, так и легированные стали. Конструкционные стали обладают высокой прочностью и пластичностью. В то же время они должны хорошо поддаваться обработке давлением, резанием, хорошо свариваться. Основные легирующие элементы конструкционных сталей — это хром (около 1%), никель (1—4%) и марганец (1—1,5%). [c.628]

    МЕДИ СПЛАВЫ — сплавы на основе меди, содержащие олово, цинк, алюминий, никель, железо, марганец, кремний, бериллий, хром, свинец, золото, серебро, фосфор и другие легирующие элементы. Добавки повышают прочность и твердость, стойкость против коррозии, улучшают антифрикционные свойства. М. с. делят на латуни, бронзы и медно-никелевые сплавы. Латуни — М. с., в которых главным легирующим элементом является цинк. Самыми распространенными латунями являются томпак (80  [c.156]

    Марганец используют главным образом в черной металлургии для производства стали (легирующие добавки). Марганец или его соединения широко применяют также в цветной металлургии (сплавы), электротехнической (двуокись марганца в ряде гальванических элементов), стекольной (для получения бесцветных и окрашенных стекол) и других отраслях промышленности. [c.102]


    Большое значение в современной технике имеют легированные стали. Они содержат так называемые легирующие элементы, к которым относятся хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, марганец, медь, кремний и др. Легирующие элементы добавляются для придания стали определенных свойств. Так, х р о м о н и к е л е- [c.264]

    Большое значение в современной технике имеют легированные стали. Они содержат в своем составе так называемые легирующие элементы, к которым относятся хром, никель, молибден, ванадий, вольфрам, марганец, медь, кремний и др. [c.314]

    Присадочные материалы легируют элементами, для которых коэффициенты закаливаемости ниже по сравнению с углеродом к таким элементам относится марганец. [c.319]

    Свойства и свариваемость. Структура марганцовистых сталей рассматриваемых марок видна из диаграммы, приведенной на рис. 23. 1 в состоянии поставки все рассматриваемые стали имеют феррито-перлитную структуру. Марганец, относящийся к числу наиболее распространенных легирующих элементов, положительно действует на предел прочности и предел текучести, не снижая пластичности свойств примерно до 2% Мп [76].. [c.321]

    Проведенное автором сравнительное исследование низкоуглеродистых белых чугунов с 18-ю различными легирующими и модифицирующими элементами (кремний, марганец, хром, титан и др.) как каждого в отдельности, так и в виде комплексных присадок дало основание подразделить большую их часть на следующие группы по признаку ловышения износостойкости  [c.33]

    В процессе борирования происходит перераспределение легирующих элементов между слоем и основным металлом. Углерод, хром, вольфрам и молибден диффундируют из слоя в основной металл, а никель, марганец и кремний обогащают борированный слой, мигрируя из основного металла к слою. Встречный поток атомов кремния и углерода приводит к обогащению ими переходной зоны от боридов к металлу. [c.43]

    Большое значение имеет также содержание легирующих элементов. Установлено, что никель, алюминий и медь несколько снижают твердость борированного слоя, а хром, марганец, вольфрам [c.46]

    Кремний — марганец — хром. Комплексную присадку легирующих элементов вводили при постоянном содержании 0,6—1,1% [c.83]

    В настоящее время широкое применение в качестве коррозионностойких конструкционных материалов нашли аустенитные нержавеющие стали. Замена никеля или уменьшение его содержания в этих сталях является актуальной проблемой народнохозяйственного значения. В связи с этим для испытания были выбраны хромомарганцевые сплавы, принадлежащие к группе нержавеющих сталей, в состав которых вводится марганец с целью замены дефицитного никеля при одновременном сохранении аустенитной структуры [65]. В основе коррозионной стойкости выбранных сплавов лежит их способность к самопассивации за счет образования тончайшего слоя окислов легирующих элементов. [c.61]

    Влияние легирующих элементов на коррозионную стойкость сплавов. Легирующие элементы, изменяя структуру сплава, оказывают влияние на повышение его механических свойств и коррозионной стойкости. Хром вводят как основной элемент, способствующий пассивации стали, марганец [c.61]

    Технический алюминий имеет степень чистоты порядка 99,0—99,8%, а алюминий высокой степени чистоты 99,9%. Коррозионная устойчивость алюминия обычно растет с повышением степени его чистоты. Однако в некоторых случаях коррозионную устойчивость алюминия можно повысить с помощью легирующих элементов. Так, например, магний благоприятно влияет на его коррозионное поведение в средах, содержащих ионы хлора. Такое же благоприятное действие оказывает марганец, который одновременно уменьшает влияние железа как вредной примеси. [c.132]

    Основными легирующими элементами стали являются хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан, алюминий, марганец, кремний, бор. Неизбежными примесями в сталях являются марганец, кремний, фосфор, сера. Легирующие элементы, вводимые в углеродистую сталь, изменяют состав, строение, дисперсность и количество структурных составляющих и фаз. Фазами легированной стали могут быть твердые растворы — легированный феррит и аустенит, специальные карбиды и нитриды, интерметаллиды, неметаллические включения — окислы, сульфиды, нитриды. Как правило, за счет легирования повышаются прочностные характеристики стали (пределы прочности и текучести). [c.66]

    В состав низколегированных сталей входят малые добавки таких элементов, как медь, хром, никель, молибден, кремний и марганец, за счет чего и достигается повышение прочности по сравнению с углеродистой сталью. Коммерческой характеристикой низколегированных сталей является не строгий химический состав, а их прочностные свойства. Суммарное содержание легирующих добавок обычно составляет около 2—3 %. В отношении атмосферной коррозии большинство низколегированных сталей обладает гораздо более высокой стойкостью, чем нелегированная малоуглеродистая сталь. Это преимущество особенно заметно в промышленных атмосферах, но и в морских условиях применение низколегированных сталей дает значительный выигрыш. [c.42]


    Основным легирующим элементом алюминиевых сплавов серии 3000 является марганец. Марганец добавляется к алюминию в количествах, превышающих 1 %, для увеличения прочности. [c.364]

    Легированные стали. Для улучшения физических, механических, химических и технологических свойств сталей в их состав вводятся легирующие элементы, такие как никель, хром, марганец, молибден, титан и др. [c.10]

    В обозначении марки стали первые цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента. Буквы за цифрами обозначают С — кремний, Г—марганец, X — хром, Н — никель, Т — титан, В — вольфрам, М — молибден, Ю — алюминий, Р — бор, Ц — цирконий, К — кобальт, Д — медь, Б — ниобий, Ф — ванадий и т. д. Цифры, стоящие после буквенного обозначения легирующего элемента, указывают примерное содержание соответствующего элемента в процентах при содержании элемента до 1,5 процента цифра не ставится. Марки высококачественной стали имеют в конце букву А. [c.10]

    Для обозиачегшя марок легированных сталеГ исиользуется буквенно-цифровая система. Каждый легирующий элемент обозначается буквой Н — шкель, X — хром, Г- марганец и др. Первые цифры в обошаченни пока ывают содержание углерода в стали (в сотых долях процента). Цифра, идущая после буквы, [c.686]

    В химическом машиностроении применяются главным образом не простые кремнистые бронзы, а бронзы, содержащие другие, кроме кремния, легирующие элементы, например марганец (крсмнисгомарганцовистая бронза Бр.КМцЗ-1), никель (крем-нис "оникелевая бронза Бр.КН 1-3) и др. [c.251]

    Нефтяной кокс нашел применение для производства фердосплавов (ферромарганец, ферросилиций, феррохром И Т. п.) [16]. С помощьр ферросплавов в стали вводят легирующие элементы - марганец, хром, никель, мо-дибден, титан и др. [c.14]

    В обозначении марок первые две цифры соответствуют среднему содержанию углерода в сотых долях процента буквы за цифрами означают Р — бор, Ю —алюминий, С — кремний, Т —титан, Ф —ванадий, X —хром, Г —марганец, Н —никель, М — молибден, В — вольфрам цифры, стоящие после букв, указывают примерное содержание легирующего элемента в целых единицах (отсутствие цифры означает, что в марке содержится до 11,5% этого легирующего элемента). Буква А в конце марки означает высококачественную сталь. Особовысококачественная [c.219]

    Легированные стали маркируют набором цифр и букв. Буква обозначает легирующий элемент (В — вольфрам, Н — никель, X — хром, М — молибден, К — кобальт, Г — марганец, С — кремний, Ю — алюминий, Т титан), цифра перед буквой — содержание углерода в сотых долях процента, цифра после буквы —содержание легирующего элемента, превыщающее 1% в целых процентах. Например, сталь марки 30X13 содержит 0,3% углерода и 13% хрома, сталь 20ХН2Т — 0,2% углерода, 2% никеля, а также хром и титан в количествах менее 1%. [c.47]

    Для обозначения марок легированных сталей используется буквенно-цифровая система. Каждый легирующий элемент обозначается буквой Н — никель, X — хром, Г — марганец и др. Первые цифры в обозначении показывают содержание углерода в стали (в сотых долях процента). Цифра, идущая после буквы, указывает содержание данного элемента (при его содержании около 1% или менее цифра не ставится). Например, сталь состава 0,10—0,15% углерода и 1,3—1,7% марганца обозначается 12Г2. Марка Х18Н9 обозначает ста.ггь, содержащую 18% хрома и 9% никеля. Кроме этой системы иногда применяют и нестандартные обозначения. [c.629]

    ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ МАТЕРИАЛЫ — материалы, применяемые в химической промышленности, машино-и приборостроении, как защитные и конструкционные материалы, устойчивые против коррозии при действии различных агрессивных веществ (кислот, щелочей, растворов солей, влажного газообразного хлора, кислорода, оксидов азота и т. д.). X. с. м. делятся па металлические и неметаллические. К металлическим X. с. м. относятся сплавы на основе железа с различными легирующими добавками, такими как хром, никель, кобальт, марганец, молибден, кремний и т. д., цветные металлы и сплавы на их основе (титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, ванадий, свинец, никель, алюминии). К неметаллическим X. с. м. относятся различные органические и неорганические вещества. X. с. м. неорганического происхождения представляют собой соли кремниевых и поликрем-ниевых кислот, алюмосиликаты, кальциевые силикаты, кремнезем с оксидами других элементов и др. X. с. м, органического происхождения подразделяются на природные (дерево, битумы, асфальты, графит) и искусственные (пластмассы, резина, графитопласты и др.). Наибольшую химическую стойкость имеют фторсодержащие полимеры, которые не разрушаются при действии почти всех известных агрессивных веществ и даже таких, как царская водка. Высокой химической стойкостью отличаются также графит и материалы на его основе, лаки, краски, применяемые для защиты металлических поверхностей. [c.274]

    В составе малоуглеродистой стали обычно присутствуют углерод, марганец, кремний, сера, фосфор, кислород, азот, водород, а также могут быть добавки легирующих элементов, используемых в качестве раскислителей хром, алюминий, бор, ванадий, титан, молибден. Содержание каждого из указанных элементов в малоуглеродистой стали составляет десятые либо сотые доли процента. Между тем, их влияние на склонностъ стали к хрупкости при понижении температуры может оказаться значительным, хотя удельный вес влияния каждого элемента определить весьма трудно. Поэтому исследователи рассматривают свойства чистых сплавов а-желе-за с регулируемыми добавками различных элементов [48], а промышленные стали оценивают с применением методов статистического анализа [49]. [c.39]

    Высоколегированные стали по их структуре можно отнести к трем основным группам — мартенситным, ферритным и аустенитным — с рядом переходных типов, а по составу — к хромистым, хромоникелевым и хромомарганцевым. Несмотря на то что хром, никель, марганец и другие элементы содержатся в нерлзначительных количествах, при рассмотрении влияния легирующих добавок исходят прежде всего из основного сплава железа с углеродом. [c.94]

    Легированная конструкционная сталь применяется в большей номенклатуре марок для изготовления ответственных тяжелонагружен-ных деталей машиностроения различного назначения, работающих в условиях знакопеременных нагрузок, при трении, при повышенных температурах. В качестве легирующих элементов используют хром от 0,5 до 3 %, марганец до 2 %. кремний до 1,5 %. никель до 4,0 /о, молибден до 0,5 %, ванадий до 1 %, вольфрам до 1 %. [c.68]

    Коррозионностойкие стали — это прежде всего сплавы железа с хромом, содержание которого в стали не менее 12 %. Хром, являющийся элементом, хорощо пассивирующимся в нейтральных и окислительных средах, обусловливает резкое повышение способности к пассивации сплавов железо—хром при содержании его 12 %. Иа других легирующих элементов наиболее важным является никель, стабилизирующий аустенитную структуру нержавеющих сталей, обеспечивающий высокие пластичные и технологические свойства и повышение в ряде случаев коррозионных свойств. Заменителем никеля до определенного предела является марганец, стабилизирующий, подобно никелю, аустенитную структуру. [c.69]

    В течение ряда лет кафедра выполняет исследования магнитных материалов, главным образом ферритов. Исследование условий получения магнитных и электрических свойств никелевых, магниевых, магний-марганцевых, литиевых ферритов с присадками окислов редкоземельных элементов, скандия, иттрия, бора, индия, алюминия, висмута, а также анализ их электронно-кристаллической структуры показал, что влияние легирующих ионов заключается в изменении геометрии кристалла в связи с изменением электронно-кристаллической магнитной структуры ферритов (В. А. Горбатюк, канд. физ.-мат. наук Т. Я. Гридасова, П. Лукач, М. Димитрова). Введение 1% окиси скандия или индия в промышленный марганец-цинковый феррит марки 2000 НМ-1 вызывает повышение начальной магнитной проницаемости на 20—30% с одновременным понил ением диэлектрических и магнитных потерь присадки окиси висмута стабилизируют магнитные электрические свойства бариевых изотропных ферритов, а введение в те же ферриты окислов РЗЭ способствует повышению их магнитной инерции на 30—40%. [c.80]

    Марганец является достаточно распространенным элементом (0,09%), в то время как рений — один из самых редких и дорогих металлов (10" %). Марганец извлекают, восстанавливая природные оксиды углеродом или кремнием. Если исходным сырьем служит смесь пиролюзита МпОг оксидом железа, то результатом восстановления явится ферромарганец — легирующая добавка ко многим видам стали. Рений в природе обычно сопровождает вольфрам, своего соседа по таблице. Его получают восстановлением перрената KRe04 водородом. [c.183]

    Марганец явился исторически первой легирующей добавкой к стали. Марганцовистые стали имеют лучшую стойкость к удару и истиранию, чем обычные углеродистые. Диоксид марганца используется в составах положительных масс первичных источников тока (элементов Лекланше). [c.184]


Легирующие элементы в жаропрочных сплавах. Статья

Выбор легирующих элементов для жаропрочных сплавов

Выбор химических элементов для легирования сплава с целью повышения его жаропрочности определяется свойствами, которые ему необходимо придать. Среди часто применяемых для легирования элементов можно назвать никель (Ni), вольфрам (W), молибден (Mo), ванадий (V), кобальт (Co), ниобий (Nb), титан (Ti). Каждый по-своему влияет на физические и химические характеристики сплава, поэтому, как правило, они вводятся в базовый состав комплексно, в различных комбинациях и пропорциях.

Например, молибден, титан и ниобий являются карбидообразователями. Связывая содержащийся в сплаве углерод в прочные карбиды, они обеспечивают эффективное торможение дислокаций и диффузий, усиливают межатомные связи, способствую формированию более стабильной структуры материала и повышению его жаропрочности. Наличие в сплаве никеля обуславливает его сопротивление к окислению на воздухе, а в комбинации с кобальтом, никель способствует повышению длительной прочности сплава.

Ферросплавы как наиболее эффективная форма легирования жаропрочных сплавов

В металлургии для получения разных марок жаростойких сплавов, используют специальные полупродукты на основе железа (Fe), содержащие определенный процент необходимого легирующего элемента – ферросплавы. Вводимые в жидкую субстанцию того или иного металла, ферросплавы, в виде чушек, блоков или гранул, значительно упрощают технологическую схему и сам процесс корректировки химического состава жаростойкого сплава.

Необходимо отметить, что ферросплавами условно называют и те полупродукты, где железо не является базовой основой, а содержится лишь в виде примеси. Сортамент ферросплавов для легирования жаростойких металлов весьма разнообразен. Наиболее важными ферросплавами в современной металлургии являются ферроникель, ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, феррониобий, ферротитан, феррокобальт.

Роль легирующих элементов в составе жаропрочных сплавов

Рисунок 1. Сводная таблица легирующих элеменнтов.

Никель

Никель повышает пластичность, вязкость, теплоемкость сплава, увеличивает его сопротивляемость к образованию трещин и коррозии, улучшает возможности термообработки. В связи с этим ферроникель – один из самых распространенных и востребованных ферросплавов глобальной металлургической отрасли. Мировые стандарты определяют пять марок ферроникеля, содержащего 20-70% никеля, плюс незначительное количество углерода (С), серы (S), фосфора (Р), кремния (Si), хрома (Cr), меди (Cu).

Легированные никелем жаропрочные сплавы, как правило, содержат 8-25% никеля, а некоторые до 35% и более. Однако из-за того, что никель снижает твердость сплава, для легирования его обычно используют не в чистом виде, а в сочетании с железом, хромом, молибденом, титаном, ниобием и другими элементами. В качестве примера можно привести сплавы марок 12Х18Н9Т (Fe – около 61%) и 10Х17Н13МЗТ (Fe – около 67%) с содержанием никеля 8-9,5% и 12-14% соответственно.

Молибден и вольфрам

На физические характеристики сталей и сплавов вольфрам и молибден оказывают схожее влияние, существенно увеличивая предел длительной механической прочности при температурах до 1800°C (в вакууме). Достаточно ввести 0,3-0,5% этих элементов в сплав, чтобы заметно усилить его сопротивление ползучести, укрепить межатомные связи кристаллической решетки, повысить температурный предел рекристаллизации. Для сталеплавильной и литейной промышленности производят легирующие ферросплавы из молибдена и вольфрама с железом: ферромолибден (55-60% Мо) и ферровольфрам (65-85% W).

Для легирования в сплавы обычно вводят относительно небольшое количество молибдена (около 0,2-20%) и вольфрама (до 10-12%), поскольку переизбыток этих элементов способен повысить хрупкость сплава при нагреве. В качестве примера сплава, легированного молибденом и вольфрамом можно привести жаропрочную низколегированную сталь 12Х1МФ (Fe – около 96%) с содержанием Мо 0,25-0,35 процента. В этом же ряду жаропрочная релаксационностойкая сталь 20Х3МВФ (Fe – около 93%) содержащая Мо 0,35-0,55% и W 0,3-0,5%, а также сплав на основе никеля ХН57МТВЮ (Мо 8.5-10%, W 1.5-2.5%, Fe 8-10% и т.п.)

Ванадий

Для легирования в сплавы обычно вводят относительно небольшое количество молибдена (около 0,2-20%) и вольфрама (до 10-12%), поскольку переизбыток этих элементов способен повысить хрупкость сплава при нагреве. В качестве примера сплава, легированного молибденом и вольфрамом можно привести жаропрочную низколегированную сталь 12Х1МФ (Fe – около 96%) с содержанием Мо 0,25-0,35 процента. В этом же ряду жаропрочная релаксационностойкая сталь 20Х3МВФ (Fe – около 93%) содержащая Мо 0,35-0,55% и W 0,3-0,5%, а также сплав на основе никеля ХН57МТВЮ (Мо 8.5-10%, W 1.5-2.5%, Fe 8-10% и т.п.)

С целью повышения характеристик по жаропрочности, состав легирующих элементов усложняется, часто вместе с ванадием в сплав вводятся молибден, хром, никель и т.п. Показательным примером такой технологии легирования может служить жаропрочный сплав на основе железа марки 12Х2МФСР (Fe – около 95%) с содержанием V 0,2-0,35%, Мо 0,5-0,7%, Cr 1,6-1,9%, Ni до 0,25% и т.д. Еще один пример мультилегирования сплава с применением ванадия – жаропрочная сталь 15Х2М2ФБС, включающая в себя V 0,25-0,4%, Мо 1,2-1,5 %, Cr 1,8-2,3%, Ni до 0,3% и т.д.

Специальные ферросплавы

Все используемые в литейном производстве жаропрочных сплавов ферросплавы условно делятся на две группы: первая - ферросплавы массового применения, вторая - специальные ферросплавы. Ко второй группе относятся соединения железа с титаном, кобальтом, ниобием и рядом других элементов. Специальные ферросплавы применяют в небольших пропорциях 4–6%, и не только для повышения рабочей температуры жаропрочных сплавов, но для придания им особых свойств.

Например, феррониобий применяется для легирования жаропрочных хромоникелевых сталей, поскольку ниобий эффективно препятствует межкристаллитной коррозии, разрушающей границы зерна и ведущей к потере прочности материала. В свою очередь ферротитан вводится в жаропрочные сплавы для усиления общих антикоррозийных характеристик. Кроме того, титан улучшает свариваемость нержавеющих сталей. Легирование жаропрочных сплавов феррокобальтом позитивно сказывается на их релаксационной стойкости, особенно это касается хромистых сталей.

Легирующие элементы в стали - Дистрибьютор стальной продукции Stalesia sp.zo.o

Легирующие элементы из стали

Свойства стали определяются ее химическим составом. Для его получения применяют сплавы железа с углеродом и другими элементами, т. е. легирующие добавки. Их количество должно превышать минимальную концентрацию, при которой не происходит изменения свойств и структуры стали. Наиболее часто используемыми легирующими элементами являются такие элементы, как: никель, титан, ванадий, хром, кремний, молибден, вольфрам, кобальт, алюминий, медь, ниобий и марганец.

Легирующие элементы вводят не только для придания стали определенных свойств, но и для повышения прокаливаемости, облегчения термической обработки, повышения коррозионной и износостойкости, повышения физических, физико-химических, технологических и механических свойств. Каждая из добавок изменяет свойства стали по-своему. Однако не все из них могут оказать на него положительное влияние, поэтому существуют полезные и вредные примеси.

Молибден повышает коррозионную стойкость стали.В аустенитных кислотоупорных сталях его содержание составляет около 2,5 %, но может достигать и 7 %. Элемент отвечает за повышение прочности и прокаливаемости стали, снижение хрупкости и повышение сопротивления ползучести.

Медь по своим физическим свойствам аналогична железу, но гораздо более устойчива к коррозии. Добавление этого элемента ценится все больше и больше, особенно когда речь идет о выплавке новой стали.

Никель не только облегчает процесс закалки и увеличивает ее глубину, но и снижает температуру аустенитного превращения, а при растворении в феррите упрочняет сталь и повышает ударную вязкость.Элемент является важным компонентом кислотоупорной стали, поскольку обеспечивает хорошую свариваемость и возможность пластической обработки. Никель в количестве 0,5% - 4% добавляют в термическое улучшение, а свыше 8% - 10% в кислотоупорную сталь.

Хром , как и никель, влияет на прокаливаемость стали и повышает ее прочность, способствует измельчению зерна. Это добавка, которая часто используется в конструкционных, жаропрочных, нержавеющих и инструментальных сталях.В случае с нержавеющей сталью именно хром делает ее устойчивой к ржавчине. Содержание этой добавки варьируется от 12% до 30% - в зависимости от марки стали.

Кремний обычно считается нежелательной добавкой, он влияет на хрупкость, твердость, эластичность и прочность стали. Примесь кремния чаще всего используется в качестве ингредиента пружинных сталей, она также снижает ударную вязкость и повышает стойкость к высоким температурам.Компонент добавляют в те виды стали, которые работают при высоких температурах и контактируют с концентрированными азотной и серной кислотами.

Марганец положительно влияет на стойкость стали к ударам и истиранию, не изменяя ее пластичности. Это элемент, который делает сталь более прочной.

Среди вредных примесей следует назвать прежде всего серу , затрудняющую ковку стали, и люминофор , снижающий прочность и ударопрочность, повышающий ее твердость и вызывающий хладноломкость.

По доле легирующих элементов стали можно разделить на:
- низколегированные - с концентрацией одного элемента менее 2 %
- среднелегированные - с концентрацией одного элемента менее 8 %
- высоколегированные -легированные - с концентрацией одного элемента более 8%

В зависимости от применения различают следующие стали:
- инструментальные стали
- конструкционные стали
- со специальными свойствами

Стали со специальными свойствами, т. е. специальные стали, характеризуются высокой коррозионной стойкостью и могут быть классифицированы по структуре (ферритные, мартенситные, мартенситные, секреционно-твердеющие, аустенитные и феррито-аустенитные стали) и по химическому составу (высокохромистые , хромоникелевые и хромоникелевые стали), никель-марганцевые).

.

Что делают отдельные элементы в составе стали?

Сегодняшней записью мы хотели бы начать серию статей, расширяющих ваши знания о стали и технологиях ее обработки, из которых изготавливаются ножи, предлагаемые нашей компанией.

Начнем с трудной, но увлекательной темы - роли элементов в сталях.

Описание влияния элементов на свойства стали — задача непростая, в основном из-за того, что определение их влияния не всегда однозначно.А именно, действие отдельных элементов зависит от многих факторов, в том числе: марки стали , , к которой мы добавляем отдельные элементы (для аустенитных и перлитных сталей действие, например, марганца или никеля может быть противоположным), условий обработки и применения стали (Например, сера, которая в большинстве сталей нежелательна, , для быстрорежущих сталей - желательная добавка, улучшающая их обрабатываемость) и, прежде всего, химический состав стали - элементы могут менять свое влияние в зависимости от другие добавки, с которыми они могут «работать».Дополнительно стоит отметить, что не существует «идеальных элементов» , которые улучшали бы все параметры производительности, обычно при улучшении одних параметров другие ухудшаются.

Хитрость , так вот как подобрать химический состав стали

Сбалансировать действие всех надстроек. В связи с тем, что японские металлурги для производства своих надежных ножей используют в основном углеродистые стали (с ограниченным количеством легирующих добавок) и коррозионно-стойкие стали (в народе называемые нержавеющими, основным легирующим элементом которых является хром, из которых по данным американский стандарт AISI должен быть минимум 11% ), мы сосредоточимся на роли отдельных элементов в этих двух типах стали.Также стоит отметить, что наше описание касается элементов, которые можно найти в сталях, из которых изготовлены наши ножи, т.е. в первую очередь: углерод, хром, молибден, ванадий, вольфрам, кобальт, кремний и примеси в виде фосфора и серы. .

Углерод - Согласно народному определению, сталь - это "сплав железа с углеродом, обработанный
с содержанием углерода до 2,11%" , поэтому углерод является основным элементом. Можно было бы сказать, что именно он решает, что сталь – это сталь, а не чугун (мы также не рассматриваем стали, в которых существенно ограничено содержание углерода, хотя он всегда есть). Углерод является ключевым элементом с точки зрения механических свойств стали (не только по его наличию в структуре стали, но и по способности образовывать карбиды с другими элементами). Увеличение количества углерода в стали снижает содержание мягкого структурного компонента (феррита) и увеличивает количество твердого компонента (цементита) в стали. Проще говоря, — чем больше углерода в стали, — тем выше прочностные свойства (, например,твердость, прочность, сопротивление истиранию ) и пластические свойства (например, пластичность) снижаются. Кроме того, углерод является наиболее важным элементом, когда речь идет о закалке — он увеличивает прокаливаемость стали. Сплавы железа с углеродом (до содержания 2,11%;)) с более высоким его содержанием после закалки и отпуска имеют меньшую склонность к растрескиванию. При закалке твердость образующейся структуры стали (мартенсита) также зависит в основном от углерода.

Хром - Это элемент, который оказывает значительное влияние на свойства стали. Является основным ингредиентом, используемым в в сталях, устойчивых к коррозии (также жаростойких и жаростойких). В меньших количествах (0,2% - 2%) используется для улучшения прокаливаемости. В количествах выше 10,5% обеспечивает получение сталей с высокой стойкостью к коррозии и окислению (например, Гингами, АУС-8, ЗДП-189, 420, ВГ 5 и 10, ванадиево-молибденовые стали). Это карбидообразующий элемент, и, следовательно, улучшает износостойкость, твердость и, следовательно, износостойкость.К сожалению, добавление хрома снижает пластические свойства, такие как удлинение и сужение. Этот элемент также снижает ударную вязкость, то есть сопротивление стали динамической нагрузке, например удару.

Молибден - Подобно хрому, обладает карбидообразующим действием. В меньших количествах, до 2,5%, применяется для улучшения прокаливаемости и повышения вторичной твердости (получаемой при отпуске стали после закалки, связанной с превращением остаточного аустенита и выделением новых сплавных карбидов ).-. Благодаря карбидам Mo2C C этот элемент задерживает размягчение стали при повышении температуры.

Ванадий - Его часто добавляют в сталь для повышения прокаливаемости . Количество 0,2% (сталь ВГ 5 и 10, Супер Аогами, Р-2, АУС 8) также влияет на возникновение дисперсионного твердения в стали (за счет выделения растворенного компонента из пересыщенного твердого раствора). Большее количество ванадия значительно повышает стойкость к истиранию, твердость, прочность и предел текучести.Интересно, что использование ванадия также увеличивает ударную вязкость и эластичность стали. Его использование не уменьшает удлинение и сужение. Таким образом, этот элемент представляет собой явление, улучшающее как прочностные, так и пластические свойства.

Вольфрам - Также относится к группе карбидообразующих элементов. Его использование приводит к образованию в стали карбидов W6C, которые значительно улучшают стойкость стали к истиранию. Вольфрам также улучшает другие прочностные характеристики (стали FAX 40, Aogami и Super Aogami).В то же время он уменьшает удлинение и сужение сплава. При отпуске стали вторичная твердость может быть получена благодаря добавке вольфрама.

Кобальт - Этот элемент может снизить прокаливаемость стали за счет увеличения критической скорости охлаждения , с другой стороны, предотвращает перегрев стали во время закалки. Таким образом, это позволяет повысить его температуру. За счет более высокой температуры , D мы можем увеличить насыщение стали легированными карбидами (напр.ванадий, молибден, вольфрам), что значительно повышает его износостойкость. Ножи из стали с добавлением кобальта отличаются высокой прочностью. Однако кобальт снижает пластические свойства.

Марганец - В количестве до 0,8% добавляется в сталь для связывания кислорода и серы , это препятствует образованию нежелательного сульфида железа, вызывающего хрупкость при нагревании. В больших количествах он добавляется для упрочнения стали раствором, улучшения прокаливаемости и уменьшения ферритного зерна (что повышает устойчивость стали к растрескиванию). Улучшает прочностные свойства и снижает пластические свойства.

Кремний - Также используется в качестве раскислителя. 0,5% - 1% усиливает феррит. Он значительно увеличивает предел текучести и несколько меньше повышает твердость и прочность. Это очень хорошо влияет на эластичность стали. Кремний, к сожалению, снижает относительное удлинение и ударную вязкость, , однако, при участии карбидообразующих элементов повышает пластические свойства сплава и уменьшает падение твердости после отпуска.

Пришло время "злодеев" в нашей стали. Элементы так называемого примеси - это элементы, которые в большинстве случаев (но не всегда) нежелательны в сталях, так как вызывают в сталях
отрицательные эффекты, имеющие большое значение для их качества.

Наиболее распространенными элементами-примесями являются:

Сера - К вола и руды из к попадают в сталь в процессе плавки. Нежелателен в стали из-за образования неметаллических включений, являющихся очагами зарождения трещин. Верхний предел содержания серы 0,05% (ни одна из сталей, из которых изготовлены ножи, представленные на нашем сайте, не приближается к этому значению). В сталях без добавки марганца может образовываться FeS, который очень пагубно влияет на пластические свойства стали.

Фосфор - Попадает в сталь из руды. Нежелателен в сталях из-за сегрегации по границам зерен , а способствует хрупкому разрушению. Фосфор ограничен в высококачественных сталях до 0,05% (ни одна из сталей, которые мы предлагаем для ножей, не превышает этого предела).

Артикул:

[1] Бличарски М., Введение в материаловедение, Научно-технические издательства, Варшава, 2001

[2] Добжаньски Л.А., Инженерные материалы и проектирование материалов – Основы материаловедения и металловедения, Научно-технические издательства, Варшава, 2006

[3] Przybyłowicz K., Metal Studies, Scientific and Technical Publishers, Варшава, 1999.

[4] Pacyna J., Металловедение – избранные выпуски, Издательство AGH, Краков, 2005

.

Кислотоупорная сталь и легирующие элементы. Что вы должны знать?

Свойства стали в первую очередь определяются химическим составом. Сегодня в Inox Polska мы сосредоточимся на легирующих элементах, т.е. элементах, которые при добавлении в материал придают ему желаемые свойства, такие как коррозионная стойкость. Каковы три наиболее важных элемента в производстве нержавеющей стали? Какой из компонентов может неблагоприятно воздействовать на материал? Вы узнаете это с Inox Polska!

Кислотоупорная сталь – три ключевые добавки

Они могут облегчать процесс термообработки, повышать прокаливаемость и износостойкость, а также влиять на определенные физические свойства.Легирующие добавки, поскольку они отвечают за этот набор признаков, вводятся для придания материалу специфических свойств. Наиболее часто используемые элементы: никель, ванадий, хром, кремний, вольфрам, молибден, кобальт, алюминий, ниобий, титан, марганец и медь. Однако из этого длинного списка мы можем выделить три наиболее важные добавки к сплавам. Это:

  • Хром (Cr) - этот элемент отвечает за большую прокаливаемость и прочность материала, а также приводит к получению оптимальной твердости.В случае нержавеющей стали именно хром защищает ее от ржавчины.
  • Никель (Ni) – именно благодаря этому компоненту материал проявляет высокую устойчивость к очень низким температурам и сохраняет отличную пластичность. Никель также является очень важным элементом кислотостойких сталей благодаря возможности пластической обработки и хорошей свариваемости. Для получения таких свойств его добавляют в кислотоупорную сталь в пределах 8% - 10%.
  • Молибден (Mo) - этот элемент значительно снижает хрупкость стали, одновременно обеспечивая повышенную прокаливаемость и сопротивление ползучести.В аустенитных кислотостойких сталях содержание молибдена обычно составляет около 2,5 %, однако в некоторых случаях оно может достигать даже 7 %.

Деление стали и доля легирующих элементов

По содержанию легирующих элементов можно выделить три вида стали:

  • низколегированные стали - где концентрация легирующей добавки менее 2%,
  • среднелегированные стали - где концентрация легирующей добавки ниже 8%,
  • высоколегированные стали - где концентрация одной легирующей добавки более 8%.

Также следует помнить, что не все присадки положительно влияют на константу. Также выделяют вредные примеси, которые считаются загрязняющими веществами. В эту группу входят, например, фосфор, снижающий пластические свойства стали, при этом повышая хрупкость, и сера, отвечающая за хрупкость при горячей обработке.

.

Как легирующие элементы улучшают свойства стали

В современном мире трудно представить день без контакта человека со сталью в самом разном виде. Сталь с нами на каждом шагу, железобетон, в который встроены стальные стержни, через трубы стальных конструкций, к повседневным товарам, таким как ножи, и даже в виде украшений. Откуда взялось такое невероятное разнообразие стали? Не стесняйтесь читать.

Сталь фактически представляет собой расплавленное железо в сочетании с углеродом, подвергнутое соответствующей пластической и термической обработке.Теоретически это очень простой материал, известный еще в древности. Благодаря его долгой истории мы узнали о масштабах его применения. При правильной обработке, процессах создания и добавках разные сорта стали обладают разными свойствами, поэтому это такой универсальный материал. Это буквально везде.

Почему он так широко используется? Это связано с различными свойствами, которые получаются при добавлении в сплав соответствующих элементов — легирующих элементов — в соответствующих пропорциях.В магазине Krysmet Anna Kopczyńska вы найдете широкий выбор качественных стальных листов, а также прутков, профилей и труб.

Роль углерода в стали

Уголь является одним из основных компонентов стали. Его содержание в первую очередь определяет механические свойства. Чем выше его содержание, тем больше предел прочности стали, ее предел текучести и твердость. Это снижает его ударную вязкость, удлинение и сужение.Чем выше содержание углерода, тем лучше его прокаливаемость, а свариваемость ухудшается. Содержание углерода существенно влияет на использование данного типа стали и определяет правильную работу легирующих элементов.

Какие элементы добавляют в сталь и как они улучшают ее свойства? - основные легирующие элементы

Добавление никеля приводит к тому, что сталь имеет более высокую прочность и твердость, сохраняя при этом высокую ударную вязкость в высшей степени по всем элементам.Понижает температуру порога хрупкости стали, способствует хорошей прокаливаемости элементов. Не образует карбидов и значительно снижает температуру порога хрупкости стали. В присутствии хрома и мобидема значительно способствует хорошей прокаливаемости. Он охотно используется для производства кислотостойких и жаропрочных сталей, а также для производства инструментальных сталей.

Хром, в свою очередь, является элементом, сильно влияющим на коррозионную стойкость. Это также увеличивает прочность и прокаливаемость. Он также обеспечивает глубокую закалку, что, в свою очередь, важно для того, чтобы инструменты из этого типа стали не деформировались, были устойчивы к истиранию и механическим повреждениям, таким как растрескивание.

Добавление марганца увеличивает предел упругости стали и значительно повышает ее сопротивление истиранию. С другой стороны, это снижает пластичность стали.

Кремний играет важную роль в металлургических процессах - тогда он действует как раскислитель. Это также делает сталь тверже.

Алюминий также обладает сильным раскисляющим действием и предотвращает рост аустенитных зерен.

В сталь часто добавляют медь. Он имеет аналогичные свойства железа, но гораздо более устойчив к коррозии.

.

легированная сталь

При выборе материала для изготовления изделия из металла необходимо учитывать несколько характеристик, в том числе его модуль жесткости. Этот конструктивно-нечувствительный показатель зависит только от вида материала, из которого изготовлены силовые элементы - стрингеры, шпангоуты, плоские плиты и т.п.

Сталь - высший модуль жесткости, которая в свою очередь бывает двух видов по своему химическому составу . Во-первых, это легированная сталь, в которую добавляют специальные легирующие элементы для получения всех необходимых свойств.

Основными элементами, влияющими на свойства стали, являются углерод, кремний и марганец. Углерод с увеличением содержания делает сталь прочнее и тверже, снижая при этом ее пластичность. В качестве раскислителя вводят кремний, но если его содержание больше одного процента, то свариваемость стали значительно ухудшается: сварной шов становится хрупким. А такой элемент, как марганец, повышает хладноломкость и прочность стали, также являясь хорошим раскислителем.

Как правило, помимо железа и углерода добавляют любой компонент, поэтому легированную сталь относят к трехкомпонентным, четырехкомпонентным и т. д.Иногда ее различают по наименованию легирующего элемента, например, хром, хром-никель, хром-никель-молибден и т. д.

Легированная сталь содержит более одного процента хрома или никеля. Если в нем содержится более 0,5 % ванадия, титана, молибдена, ниобия, азота, меди и др., то он считается легированным этими элементами.

В зависимости от количества добавляемых компонентов легированную сталь подразделяют на следующие подклассы:

- сталь высоколегированная, в которой общее содержание легирующих элементов составляет не менее десяти процентов;

- средняя остановка - не более восьми процентов;

- низколегированная сталь, в которую добавлен только один элемент с верхним пределом не более двух процентов.

Как правило, легирующие элементы значительно увеличивают стоимость стали, особенно потому, что некоторые из добавленных элементов сами по себе являются дефицитными в дорогих металлах. Исходя из этого, их добавление в сталь обязательно должно быть обосновано.

Легированная сталь маркируется следующим образом: Первые две цифры показывают содержание углерода (сотые доли процента), буквы условно указывают на добавляемый легирующий элемент, а цифра после них - процентное содержание этого элемента. Буква «А» в конце маркировки говорит о том, что это сталь высокого качества с пониженным содержанием фосфора и серы.

Другим типом стали по химическому составу является углеродистая. Благодаря простоте производства и невысокой цене чаще используется во многих отраслях промышленности.

Одним из назначений стали является ее использование в производстве мерительного и режущего инструмента, деталей машин, штампов горячей и холодной деформации.

Инструментальная сталь бывает легированной и углеродистой и в зависимости от норм, регламентируемых ГОСТ, для каждого конкретного металлоизделия необходимо использовать сталь с определенным химическим составом.

Например, для хирургических инструментов, сверл, долот, молотков, отверток, пил, фрез и т.п. применяют сталь определенной категории - высоколегированную, быстрорежущую. Обладает высокой твердостью, термостойкостью и износостойкостью. Эти уникальные свойства достигаются специальным легированием с добавлением карбида вольфрама, а также сложной термической обработкой.

Для молотков, холодных и горячих штампов, форм и т. д. Используются такие марки стали, как X6VF, 9X, 5XNM и т. д.

.

Какие бывают виды стали? Марки стали и их применение 9000 1

Сталь является одним из самых популярных и используемых материалов в мире. Используется, в частности, в промышленности, строительстве, автомобилестроении, гастрономии и медицине. Его основными компонентами являются железо и углерод, но характеристики стали определяются другими металлами, элементами или неметаллическими включениями, добавляемыми в сплав .По данным Всемирной ассоциации производителей стали, насчитывает более 3500 различных марок , каждая из которых имеет определенные физические, химические и экологические свойства. Другие виды стали используются для тяжелых и прочных конструкций, а другие используются на кухне или для создания медицинских инструментов. Каковы типы и области применения стали?

Что такое сталь и как она производится?

Это название сплава железа с углеродом , деформируемого и термообработанного .Согласно польским стандартам PN-EN 10020:2003, первый компонент (в данном случае железо) составляет большую часть смеси, а второй компонент (уголь) не более 2,11%.

С более высоким содержанием углерода говорят, что это чугун или легированная сталь. Чрезвычайно важными компонентами стали являются те, которые определяют ее свойства. В основном это металлы - обычно:

  • алюминий - элемент, препятствующий росту аустенитных зерен и обладающий раскисляющим действием,
  • хром - повышает прочность и твердость, также повышает ударную вязкость.В инструментальных сталях повышает прокаливаемость, а в случае нержавеющих сталей - определяет коррозионную стойкость,
  • марганец - элемент, повышающий эластичность и стойкость к истиранию, а за счет пластичности материала улучшающий прочность и твердость сплава,
  • кремний - обладает раскисляющим действием, а также повышает прочность и твердость стали,
  • вольфрам - повышает прочность и стойкость к истиранию
  • никель - отвечает за повышение твердости и прочности стали и снижение температуры порога хрупкости,
  • медь - обладает физическими свойствами, подобными чистому железу, но гораздо более устойчива к коррозии.

Такие элементы, как кислород, азот, сера и неметаллические включения, в основном оксиды серы и фосфора, называются примесями .

Есть несколько способов получить сталь. Получают из чугуна в процессе рафинирования (селективного окисления с удалением нежелательных компонентов) или с применением конвертерных, дуговых и вакуумных печей, позволяющих получать сплав высокого качества. Расплавленная сталь не имеет большой ценности, поэтому ей следует придать окончательную форму, а затем защитить ее от процессов коррозии металла.Обычно сталь отливают в готовые формы.

Какие бывают виды стали?

Мы уже знаем, что есть много разновидностей стали. Различные типы стали производятся в соответствии со свойствами, необходимыми для их применения, и используются разные системы классификации, чтобы различать стали на основе этих свойств. Стоит знать, что существуют разные квалификации и номенклатура стандартов - в статье мы используем Польские стандарты PN-EN 10020: 2003 .

Наиболее важными факторами, по которым мы делим сталь на группы, являются:

  • химический состав (нелегированные и легированные стали)
  • использование пластмасс и легирующих добавок (конструкционные стали, инструментальные стали или специальные стали, включая коррозионностойкие стали).
  • степень чистоты .

Типы стали - нелегированная сталь

Ее также называют углеродистой сталью , она характеризуется содержанием углерода до 2,11% от общей массы . Он содержит ничтожные количества других элементов, а это означает, что, как правило, нет определенного содержания хрома, никеля, кобальта, титана или других элементов для получения желаемого эффекта легирования. На его долю приходится 90% от общего объема производства стали .Важной особенностью углеродистой стали также является возможность ее производства из переработанной стали и первичной стали.

Твердость, сопротивление и гибкость конечного материала зависят от содержания углерода. Нелегированные стали можно разделить на три группы.

1. Низкоуглеродистая сталь

Также известная как мягкая сталь, обычная или низкоуглеродистая сталь, она содержит только до 0,3% углерода. Важными его свойствами являются высокая гибкость, пластичность и легкость обработки (в том числе холодной).Он широко используется и в настоящее время является одним из самых популярных видов стали.

2. Среднеуглеродистая сталь

Это наиболее оптимальное сочетание прочности и пластичности сплава. Количество углерода измеряется в пределах 0,3 - 0,6%, и чем выше его содержание, тем лучше термообработка. В среднеуглеродистую сталь часто добавляют легирующие элементы в виде хрома или никеля. Этот тип используется, например, для производства автомобильных деталей, таких как оси, шестерни и муфты, или для производства железнодорожных рельсов.

3. Высокоуглеродистая сталь

Самый прочный из этого подразделения, содержит в своем составе 0,6 - 1% углерода. Большое его количество влияет на сопротивление резанию и изгибу этого сплава, что делает его идеальным для производства, например, пружин или проволоки. Из-за своего использования он имеет альтернативное название инструментальной стали. Сравнивая ее со средне- и низкоуглеродистой сталью, она намного лучше по прочности и твердости, но однозначно менее пластична.

Типы стали - легированная сталь

— это тип стали, в котором добавляли в сплав с другими добавками (элементами) с содержанием от нескольких до даже нескольких десятков процентов . Согласно польским стандартам их масса должна быть равна или больше указанной в таблице с допустимой концентрацией. В процессе производства стали чаще всего используются марганец, хром, ванадий, никель, вольфрам, а также кобальт, медь, церий, ниобий, титан, олово, цинк, свинец и цирконий. Отдельные добавки могут, например:

  • повышение прокаливаемости стали,
  • для получения удельных прочностных характеристик,
  • для изменения структуры сплава,
  • облегчить и ускорить его термическую обработку
  • придают стали новые химические и физические свойства.

Легированные стали можно далее разделить на низколегированные , среднелегированные и высоколегированные . Их различие связано с содержанием углерода и отдельных примесей. Они отличаются высокой прочностью , твердостью и устойчивостью к износу и коррозии . Применяются довольно нетрадиционные продукты, поскольку они обладают специфическими свойствами, связанными с легирующими добавками. Они используются для производства, среди прочего, электродвигателей, трансформаторов, электрогенераторов, лопаток турбин реактивных двигателей и даже ядерных реакторов.

См. также: ЧЕМ ОЧИСТИТЬ НЕРЖАВЕЮЩУЮ СТАЛЬ И КАК ЕЕ ПОЛИРОВАТЬ?

Типы стали в соответствии с применением

Помимо деления стали по составу, существуют и другие, рассматриваемые как свойства. Одним из них является использование – какие бывают виды стали и их применение?

Марки стали - конструкционная сталь

Используется в строительстве наиболее распространенных конструкций, деталей машин, а также для упрочнения других сплавов.Существует много видов конструкционной стали:

  • Сталь общего назначения - сплав более низких марок, применяемый для создания конструкций и деталей машин; работает там, где не требуются особые параметры материала,
  • сталь конструкционная более качественная - характеризуется строго определенными количествами углерода и марганца, содержит меньше примесей; из него изготавливают листовой металл, трубы и детали для автомобилей и машин;
  • низколегированная конструкционная сталь - содержит максимум 0,22% углерода, ценится ее прочность и значительная стойкость к коррозии; благодаря устойчивости к сложным погодным условиям применяется при строительстве мостов, железнодорожных вагонов, мачт;
  • науглероживающая сталь - показывает высокую пластичность и твердость поверхности, пригодна для производства высокопрочных деталей;
  • азотированная сталь - заключается в насыщении поверхности металла азотом, исключительно хорошо работает в качестве материала зубчатых колес;
  • закалочная сталь - пригодна для производства тяжелонагруженных деталей;
  • Пружинная сталь - содержит большую добавку кремния и используется для производства рессор, рессор и торсионов,
  • автоматная сталь - используется для производства болтов, шайб, гаек и т.п.
  • Сталь
  • для подшипников качения - с очень точно контролируемым составом, производимая в строгом технологическом режиме.

Типы стали и их применение - инструментальная сталь

Высокое содержание углерода и соответствующая термообработка обеспечивают его чрезвычайно желательные свойства. Инструментальная сталь используется для изготовления различных видов инструментов и ответственных частей измерительных приборов. Отличается высокой твердостью и стойкостью к истиранию .Он не подвержен перегреву и, более того, не деформируется даже при длительном использовании. Инструментальную сталь
также можно разделить на более подробные марки, в том числе:

  • углеродистая инструментальная сталь
  • легированная инструментальная сталь
  • для холодной обработки
  • горячая работа
  • высокоскоростной

Какие существуют типы специальных сталей?

Специальная сталь предназначена, как следует из названия, для специальных применений.Его марки содержат большое количество легирующих добавок, отличаются весьма специфическими параметрами и требуют сложной термической обработки. Не получили широкого распространения из-за высокой цены. В группу специальных сталей входят:

  • нержавеющая сталь - с особыми физико-химическими свойствами, устойчивая к коррозии и высоким температурам;
  • сталь кислотоупорная - с повышенным содержанием хрома, стойкая к разрушительному действию кислот, которые менее сильны, чем серная кислота;
  • сталь жаропрочная и жаропрочная - стойкая к разрушающему действию окисляющих газов при высоких температурах;
  • магнитная сталь - с очень низким содержанием углерода, проявляет ферромагнитные свойства;
  • износостойкая сталь - сталь с повышенным содержанием углерода и марганца.

.

Поковка заэвтектоидных сталей | Дынные инструменты

Привет

Сегодня напишу о ковке стали. Заэвтектоидная инструментальная сталь. Про обычную ковку, что под силу каждому кузнецу. Все легко скажут! Мало того, что выкованный кузнецом материал лучше, чем до ковки, ведь его свойства после ковки улучшились! Может сегодня кто-то передумает?

Не скрою, я не кузнец, у меня нет многолетнего опыта работы в этой профессии, но и во время моей профессиональной деятельности была выкована некоторая сталь (наличие кузницы в Сталеплавильном отделении значительно облегчило задачу).И оказывается, что ковать не так уж и просто.

Что такое ковка? Это дробление материала молотком, чтобы придать ему форму, отличную от той, что была до ковки. Здесь пригодится концепция перекристаллизации. Это процесс «заживления» материала после дробления молотком или катком при нагревании металла после его холодного дробления. «Измельченный» материал имеет много запасенной энергии (энергия отказа размещения), его структура далека от равновесия. Он похож на кубик Рубика, сделанный из множества кусочков пластилина разного цвета после того, как их раздавили в руках.Чем больше раздавлено, чем дальше от равновесия, чем больше Ошибок выравнивания, тем легче оно перекристаллизуется. В технике различаем поковку/прокатку:

  • холодная - ниже температуры рекристаллизации
  • горячий - выше температуры рекристаллизации.

Температура рекристаллизации определяется экспериментально для каждого сплава, но выработана очень простая формула:

Т Р = 0,4-0,6 Т Т

  • T R - Температура рекристаллизации
  • T T - температура плавления металла [K]

Кузнецы куют сталь, когда она светится (она горячая), поэтому можно с уверенностью предположить, что кузнецы куют горячо.При горячей ковке (выше температуры Рекристаллизации) материал рекристаллизуется динамически, т.е. кузнец разбивает сталь молотком, металл сразу же рекристаллизуется Динамически. Так измельченный материал «лечит» себя, возвращаясь в состояние равновесия. Имея соответствующие знания и опыт, можно использовать Динамическую рекристаллизацию для улучшения свойств металла и уменьшения его зернистости. В промышленности металлы часто подвергаются горячей деформации и деформация (прокатка листа) заканчивается ниже температуры рекристаллизации.Тогда деформированный лист не успеет полностью рекристаллизоваться, в нем останутся последствия деформации, уменьшающие зернистость стали, повышающие прочность, повышающие ее пластичность (Термодинамически прокатанные листы). Однако это требует больших знаний, большого опыта, большого количества испытаний и испытаний, а также соответствующих технических средств. К сожалению, у пресловутого кузнеца его нет.

При холодной ковке/холодной прокатке материал сминаем, при горячей ковке/горячей прокатке материал сгибаем.Следовательно, это также упоминается как холодное смятие и горячее смятие.

Концепция Crush:

  • Z - раздавить
  • S 0 - площадь поперечного сечения перед ковкой/прокаткой
  • S 1 - площадь поперечного сечения после ковки/прокатки

Ниже речь пойдет о горячей ковке.

Диапазон температур ковки. Наиболее распространенными сталями, выковываемыми кузнецами, являются С235 (ранее Ст3С) и С355 (ранее 18Г2А). Эти стали прекрасно поддаются ковке при температурах до 1300 градусов Цельсия.C. С другой стороны, инструментальные стали чаще всего представляют собой заэвтектоидные стали с высоким содержанием углерода и часто с легирующими элементами (марганец, кремний, хром, молибден, вольфрам, ванадий). В некоторых из этих сталей после превышения температуры 1200 градусов Цельсия. C может появиться плавление (жидкий раствор L). Поэтому кузнецы, которые ежедневно куют доэвтектоидные стали, могут очень легко испортить доэвтектоидную сталь - она ​​рассыплется в порошок. Как этого избежать? Для начала важно понимать, что большинство инструментальных сталей являются заэвтектоидными сталями.Как может такая сталь, как WCL (0,4% углерода!) быть заэвтектоидной сталью? Легирующие элементы смещают точки S и E, изменяя температуру эвтектоидного превращения, а также содержание углерода в эвтектоиде.

При ковке инструментальных сталей следует строго соблюдать температуры ковки для данной марки стали. Еще одна трудность возникает именно из-за рекомендуемых температур ковки. Нелегированные и легированные высокоуглеродистые стали куют при более низких температурах, чем доэвтектоидные стали, поэтому следует применять более высокие удельные давления - более тяжелые молоты, более мощные прокатные станы.

Повторяю: горячая ковка - это фактически термическая обработка, проводимая при очень высоких температурах, без возможности жесткого контроля температур (разумеется, это освоено крупными прокатными станами и крупными кузнями). У кузнеца есть только собственные глаза и цветовая шкала тепла, чтобы контролировать температуру.

Еще одно препятствие: размер зерна стали. При нагреве при высоких температурах сталь (как и большинство металлов и их сплавов) имеет склонность к т.н. рост зерна. Это явление невыгодно, все удовольствие от термической обработки и ковки сводится к получению мелкозернистой стали.Чем выше температура, тем больше вероятность того, что зерна будут расти быстрее, тогда более крупные зерна «каннибализируют» более мелкие. Так что каждый нагрев под ковку вызывает рост зерна, поэтому процесс ковки нужно вести так, чтобы зерно росло как можно меньше.

Рекомендации по ковке; важно почти всегда; при горячей штамповке инструментальных сталей бесспорно: куем быстро, с большими плотностями, в рекомендуемом диапазоне температур, с управляемым охлаждением. Очень важно завершить ковку в пределах рекомендуемого нижнего диапазона температур.При достаточном опыте большой/тяжелый молот можно выковать в более низком рекомендуемом диапазоне температур, где зерна растут медленнее.

Вот тут и приходят на помощь наши деды, они проводили соответствующие исследования о величине зерен стали при ковке. График для стали с 0,1% углерода.

  • а) накаливание без ковки с медленным охлаждением,
  • а') накаливание без ковки с быстрым охлаждением
  • б) ковка и медленное охлаждение
  • в) ковка и быстрое охлаждение
  • г) ковка раскаленного материала до его остывания до 850 градусов Цельсия.C (A 3 ), затем быстрое охлаждение.

Как видно на картинке выше, лучший способ ковки придумал не я, наши деды уже умели ковать. И что еще более важно: если нагреть до высоких температур и не ковать в стали зерно, оно может вырасти до огромных размеров. Благодаря динамической рекристаллизации, чем больше мы измельчаем сталь, тем меньшее зерно мы можем получить после ковки - образуется больше мелких новых зерен, контроль температуры ковки не позволяет слишком сильно расти новым зернам, а ускоренное контролируемое охлаждение не позволяет разделение цементита (Fe3C) по границам зерен.

Рост зерна при высоких температурах – это не только болезнь стали.

Росту зерна подвержены не только стали с низким содержанием углерода. Ниже приведен чертеж для стали с содержанием углерода 0,49%.

Из рисунка выше можно дать рекомендации по степени уплотнения при горячей деформации стали: минимальное уплотнение 15-20%. выгодно 30%.

Дополнительные вопросы: окисление железа в стали и обезуглероживание стали.Оба эти процесса очень интенсивно протекают при нагреве под ковку. Отчетливо видно окисление железа (и легирующих элементов): образуются так называемые окалины, т. е. оксиды железа. Эта реакция не опасна, ее хорошо видно, при правильном процессе нагрева материал под шкалой должен быть здоровым. Точно, он должен. К сожалению, второй процесс: обезуглероживание, часто делает материал «нездоровым» под окалиной. Обезуглероживание – это удаление углерода из стали. Углерод на поверхности стали окисляется кислородом (O2), двуокисью углерода (CO2), водяным паром (h3O).Из-за уменьшения содержания углерода на поверхности стали Углерод в приповерхностных слоях (на небольшой глубине от поверхности) диффундирует в поверхностные слои и т.д. и т.п. Результатом этого процесса является уменьшение Содержание углерода в слоях ниже поверхности стали и вместо 1 % углерода (в стали NC4) до значений часто ниже 0,3 %. После закалки такой стали на поверхности появляются неблагоприятные растягивающие напряжения, значительно повышающие чувствительность стали к растрескиванию. Хитрость заключается в том, чтобы проводить нагрев таким образом, чтобы процесс окисления происходил быстрее, чем обезуглероживание, или оставлять припуски на обезуглероживание, которые после ковки собирают механической обработкой.Иногда они имеют толщину более миллиметра.

Ускоренное охлаждение. Еще одна прихоть? Кому это нужно? Как это сделать? Ускоренное охлаждение после ковки еще больше измельчает зерна, используя эвтектоидное превращение, во время которого сено уменьшается. Зачем это делать? Еще более мелкое зерно? Чем мельче зерно, тем больше прочность стали, тем выше вязкость разрушения. Как это сделать? Достаточно поставить поковку на решетку Wema внутри.Довольно. Но такая сталь будет слишком тверда для последующей обработки! Да, это невозможно скрыть, но из двух плохих вещей я предлагаю: быстро охладить сталь после ковки, а затем уменьшить ее твердость с помощью процесса термообработки, называемого отпуском.

Практические выводы на основе приведенного выше текста:

  • ковать быстро, используя большие вмятины, то есть, цитируя кузнеца: "ты греешь, бей МОЛОТОМ ДЖЕБ, ДЖЭБ, ДЖЭБ",
  • НЕ нагревать повторно, НЕ стучать молоточком и нагревать снова и снова и снова и снова...,
  • использовать тяжелые и быстрые молоты: раньше у кузнеца был подмастерье/помощник с БОЛЬШИМ ДВУРУЧНЫМ МОЛОТОМ, помощник делал ДЖЕБ, ДЖЕБ, ДЖЕБ, а г-н Кузнец показывал маленьким молоточком, куда бить,
  • лучше штамповать, но это для серийного производства...
  • ковать как мне деды говорили: "железо куется там где блестит", смело до 800 градусов.С,
  • используют ускоренное охлаждение после ковки, оно связано с большей твердостью после ковки, но можно ведь и закалить сталь, Мягче,
  • после нагрева материала на угле, нефти, газе ОБЯЗАТЕЛЬНО ОСТАВЛЯЕМ, избавимся от водорода из поковок.

Скоро придет господин Коваль и спросит: "А ты когда-нибудь деталь, сынок, одним нагревом ковал? Такой, например, топор? Это невозможно сделать. А ты ковки не знаешь!»

90 134 90 135

Дедушки и бабушки тоже умели ковать, да ещё как!

90 140 90 135

В общем, я должен признать, что я не подделывал Siekerecki в своей жизни, но, как вы можете видеть на видео выше, это возможно, даже такой уважаемой компанией.И топоры у него довольно дорогие, люди не жалуются, они платят. Качество известно во всем мире! Может в этом что-то есть? Мистер Кузнец выковал топор с одного нагревания, готовый, используя большие кузни.

В промышленности никто не может себе позволить многократный нагрев, последующую многократную термообработку для улучшения нарушенной структуры стали при неправильной ковке. У мастера/энтузиаста трудно найти большие толки, но что такое помощники, силовые молоты? Лучше устать от ковки, чем применять многократную термообработку, чтобы улучшить то, что сломал мистер Блэксмит.Тем более, что даже многократная термическая обработка, улучшающая поврежденную структуру стали, не дает стопроцентной уверенности в том, что сталь будет такой же хорошей, какой она была до повторного нагрева и проковки мелким молотком.

Почему я так упрямился с большим молотом? Как обычно, речь идет о росте зерен, на этот раз разном на поперечном сечении кованой детали. Что это означает? Имея толстый стержень (фи 50мм) и проковав его 10кг молотом (кто будет бить по нему 3 часа?!), верхние слои стали деформируются, при динамической рекристаллизации зерна не увеличиваются, а средние части стержень будет неисправен.Почему?

Каждое давление соответствует глубине обработки, обозначенной здесь кривыми, соединяющими точки равного давления, которые превышают сопротивление материала и вызывают его деформацию. Чтобы материал деформировался по всему поперечному сечению, линии деформации должны простираться настолько, чтобы пересекаться друг с другом, материал, охватываемый ими, деформируется. Отсюда вывод, что для тонких шлифов подходят легкие и быстрые молоточки (есть исключения, они называются кварками, но их почти никто не видел, и я завидую тем, у кого они есть), для больших сечений подходят тяжелые и более медленные молоточки, а прессы / прессы, подходящие для самых больших сечений.Еще один момент: раздробленность в приповерхностных слоях больше, чем в центре материала, поэтому для того, чтобы большая степень сжатия (не менее 15-20%) была в середине поперечного сечения (например, стержня), общее раздавливание должно быть намного больше.

То, что я написал выше, можно смело применять к любой стали, С235, 40ХМН, 50ХФ и инструментальным сталям. Сложно испортить, внедрив в производственный процесс приведенные выше рекомендации.

Возвращаемся к заэвтектоидным сталям, т.е. к большинству инструментальных сталей. Ковка таких сталей при температуре ниже 800 градусов Цельсия.С (без учета еще большей стойкости к пластической обработке) вызывает образование так называемой Кованая текстура. Текстуру в стали можно описать здесь как направленное высвобождение цементита (или легирующих карбидов в легированных сталях) по границам зерен, гораздо более быстрое по сравнению с медленным охлаждением (медленное охлаждение надевтектоидных сталей с температуры 800 °С также вызывает выделение карбидов по границам зерен). А может как-то объяснить это по-человечески, кто-то скажет? Берем колготки с крупными сетками (раньше их называли ажурными чулками): внутренняя часть сеток – зернышки, нитки – границы зерен.Разделенная карбидная сетка по границам зерен - толстые нити в ажурных, поковка при температуре ниже 800 градусов С - натяжка ажурных в толстую нить - тот же эффект - разорванный материал. Красиво отделившаяся карбидная сетка (цементит в нелегированных сталях) красиво выглядит только на картинках, но устранить ее при последующей, даже многократной термообработке, очень сложно. Так как мы проковываем при температурах чуть выше температуры рекристаллизации, то она происходит медленнее, и наиболее охотно выделяются карбиды (цементит) по границам зерен.Направленная/вытянутая текстура Carbide Mesh обуславливает повышенную анизотропию свойств, кроме того, следует помнить, что хрупкие и твердые (Цементит/Карбиды) выделения повышают хрупкость стали...

То есть рекомендации: раздробить до 800 град. С и быстро охладить - для заэвтектоидных сталей как наиболее актуальные. И что сталь затвердеет при быстром охлаждении? Мы смягчим его с помощью отпускания.

Анизотропия - проявляет разные свойства в зависимости от направления исследования.В данном случае это пластические свойства: пластичность, прогиб и ударная вязкость.

Литература:

  • Рудник: Металлургия
  • Косирадский: Схема термической обработки, SIMP 1950
  • Анчик: Желазо, Губрилович и сын 1926
  • Фрещенко - Чопивски: Металловедение, часть. 1
  • Мурски, О'Доннел: Дефекты проката, Wydawnictwo Górniczo-Techniczne 1955
  • П. Гулаев: Металловедение, Силезское издательство 1967
.

Смотрите также