Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июль » 1 » Специальные легированные стали
17:44
Специальные легированные стали

     Если первые стали, полученные промышленностью, отличались лишь набором прочностных свойств, то, в ходе научно-технического прогресса появился спрос на стали со специфическими свойствами. Стали и сплавы с особыми физическими и химическими свойствами принято выделять в отдельный вид легированных сталей.

   Вначале рассмотрим стали с особыми физическими свойствами. Лидерами этой группы являются стали с очень высокими или очень низкими магнитными свойствами. Их подразделяют на: магнитотвердые, магнитомягкие и немагнитные. Магнитотвердые стали используют для изготовления постоянных магнитов, находящих применение в электрогенераторах, измерительных приборах, небольших электродвигателях, элементах КИП и др. устройствах. Для сталей постоянных магнитов характерна крупнозернистая структура с упорядоченными дипольными моментами на структурных зернах, что и придает им высокие магнитные свойства.

    Все магнитотвердые стали обозначают буквой “Е”, они содержат большое количество хрома и/или кобальта. Наиболее распространенными сталями этого типа являются: ЕХ, Е7136, ЕХ3, ЕХ5К5, ЕХ9К15М и др. Часто состав подобных сталей включает значительное количество вольфрама. Кроме того, для изготовления постоянных магнитов используют железоникелеалюминиевые и алюминиевоникелевокобальтовые сплавы.

   Магнитомягкие стали отличаются высокой электромагнитной проницаемостью, как правило, с малой петлей Гистерезиса на графике намагничивания в электромагнитном поле. Это используется при изготовлении трансформаторов, сердечников электромагнитов, элементов электроизмерительных приборов. Обозначение магнитомягких сталей начинается с буквы “Э”, например: Э1, Э2, Э3, Э4, Э1АА и др. Все эти стали отличаются высоким содержанием кремния.

   Другой группой специальных сталей с особыми физическими свойствами являются стали с высоким электрическим сопротивлением. Они используются для производства реостатов различного назначения, нагревательных элементов, электроизмерительных приборов, лабораторных печей и др. Большинство сплавов с высоким сопротивлением имеют высокое содержание хрома и никеля. Углерода в таких сталях не много, обычно не более 0,05 – 0,15%, что обусловлено, как необходимостью проката в тонкие провода большой длины, так и служит для снижения остаточных нагрузок в металле при частом нагреве до высоких температур. Ибо, при большом содержании неметаллических примесей, в том числе углерода, толщина межзерновых прослоек больше и металл быстро теряет прочность при частом нагреве до высоких температур. В итоге это приводит к механической поломке нагревательной спирали, что является основным лимитом их долговечности.

    Основные марки сталей с высоким электрическим сопротивлением, используемые для реостатов: Х13Ю4, ОХ23ЮБ, ОХ23ЮБА, ОХ25Ю7А. Для нагревательных элементов чаще используют другие стали: Х15Н60, Х20Н80Т3, Х20Н80 и ряд других.

   Развитие электротехнического машиностроения потребовало разработки большого количества немагнитных сталей и сплавов для высокоточных приборов и многих электрических машин. Такие стали являются заменителями цветных металлов в приборостроении и других областях промышленности. Обычно такие стали содержат много никеля, значительное количество марганца, и другие добавки, влияющие на величину и полярность структурного зерна. Классические примеры: Н25 и 55Н9Г2.

    Так же, для изготовления высокоточных измерительных и контрольно-измерительных приборов, используют стали с малым коэффициентом теплового расширения. Они необходимы для изготовления деталей измерительных и высокоточных приборов, которые не должны изменять свои размеры в широком интервале температур. Такие стали содержат большое количество никеля и в ряде случаев, хрома.

    Примерами являются инвар Н36, содержащий 36% никеля, который сохраняет свои линейные размеры в интервале 0 – 100 оС. Это одна из самых распространенных сталей данного типа и применяется в не особенно сложных приборах различного назначения. Другой пример – платинит Н42, содержащий 42% никеля. Он имеет коэффициент теплового расширения, примерно равный коэффициенту теплового расширения качественного молибденосиликатного стекла, широко используемого для изготовления лабораторных приборов. Другой материал, элинвар (Х8Н36), используют для изготовления упругих, нагруженных элементов высокоточных механизмов, таких как: тонкие пружины, сильфоны, камертоны и подвижные детали сейсмографов.

    Стали с особыми химическими свойствами широко используются в химической промышленности, металлургии и ракетной технике. Основными группами таких сталей являются: коррозионностойкие стали, жаростойкие и жаропрочные стали.

    Коррозионностойкие стали отличаются высоким содержанием хрома, реже добавляют никель и титан. При большом содержании никеля и хрома, стали могут противостоять даже концентрированным кислотам, что делает возможным промышленные процессы в кипящих кислотах (например, нитрование толуола до ТНТ или сульфирование ароматических соединений в производстве ПАВ).

   Для получения долговечных сталей с высокой коррозионной стойкостью, хромоникелевые стали дополнительно легируют молибденом, титаном, ниобием и другими элементами.

    Наиболее широко применяющиеся в промышленности стали с высокой коррозионной стойкостью перечислены ниже:

 - 1Х13, 3Х13, 2Х13 и ряд других сталей используют для изготовления прочных изделий с высокой стойкостью к различным средам в течение длительного времени, но, без воздействия экстремальных (высококорродирующих) сред. Например: хирургический инструмент, лопатки паровых турбин, посуда, гидравлические прессы, установки для разгона и переработки нефти и пр.

 - 0Х18Н9, 0Х18Н11, 0Х18Н10 и др. стали используют для присадки в ходе газопламенной и электродуговой сварки химической аппаратуры и трубопроводов.

 - 00Х18Н10, Х17Г9АН4, Х16Н15М3Б, Х17Н13М2Т и ряд других сталей используют для производства элементов промышленных установок, контактирующих с концентрированными кислотами, включая азотную и органические кислоты. Исключениями являются концентрированные уксусная и щавелевая кислоты.

    В марках коррозионностойких сталей часто указывается низкое содержание углерода. Один ноль в начале индекса указывает на содержание углерода не более 0,08%, два ноля указывают на содержание углерода не более 0,04%. Низкое содержание углерода (как и других неметаллических примесей) позволяет уменьшить межзерновые прослойки в структуре стали, что позволяет одновременно снизить и влияние гальванических процессов на коррозию, и уменьшить послойное разрушение стали из-за растворения соле-окисных включений межзернового слоя.

    Часто стальные изделия работают при высоких температурах, что требует от них высокой жаропрочности и окалиностойкости. Окалиностойкость – это способность стали избежать химического разрушения при воздействии газовых сред с высокой температурой. Жаропрочность – это способность стали сохранять механическую прочность при высоких температурах. Обычное углеродистые стали имеют удовлетворительную жаростойкость и окалиностойкость при температурах не более 400 – 450 оС. Все легированные жаропрочные стали обычно имеют сопоставимый уровень окалиностойкости.

    Достичь высокого уровня окалиностойкости позволяют добавки хрома, алюминия и кремния. Содержание 10-12% хрома придает стали окалиностойкость до 750оС. 15-16% хрома окалиностойкость сохраняется до 800-900оС. При содержании в стали 25% хрома, окалиностойкость достигает 1000оС.

   По области применения жаростойкие и окалиностойкие стали подразделяются:

 - 4Х9С2, 1Х10С2М, 1Х12СЮ, 3Х13Н7С2 – производство клапанов моторов, деталей ГРМ ДВС.

 - Х25Т, 0Х20Н14С2, Х23Н13, Х28, 0Х18Н10 – малонагруженные детали муфельных печей, трубопроводы, нагревательные элементы различных устройств, горелки.

 - ХН78Т, ХН60Ю и др. – детали газопроводных систем.

 - 1Х12ВНМФ, 4Х14Н14В24, 1Х12В2МФ, 1Х25Н25ТР, 4Х12Н8Г8, МФБ – детали паровых и газовых турбин, лопатки турбин, роторы, сопловые блоки газовых и паровых турбин и пр.

 - Х18Н10Т и Х18Н12Т – трубы, работающие при высоких температурах, детали выхлопных систем.

 - ХН70ВМЮТ, ХН75Л16ТЮ, ХН80ТБЮ – лопатки реактивных турбин, детали реактивных двигателей, сопловые блоки.

    Часто требуются стали, которые наряду с высокой окалиностойкостью, обладают высоким электрическим сопротивлением. Такие стали используются для нагревательных элементов печей и других устройств. Классические примеры: фехраль (0,12% углерода, 5% хрома, 4% алюминия, остальное железо) и хромаль (26% хрома, 5% алюминия, остальное железо). Рабочий диапазон данных сталей достигает 1000 – 1200 оС.

Категория: Металлургия | Просмотров: 2117 | Добавил: Chemadm | Теги: легированные стали, легирование, свойства сталей | Рейтинг: 4.7/7
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]