Знание - Sanxin

№ 1. Въведение

Стоманата, съдържаща определено количество специални легиращи елементи, се нарича легирана стомана. След добавяне на определено количество легиращи елементи към стоманата, тя придобива определени специални механични и физикохимични свойства, необходими за задоволяване на всеобхватните нужди на националното икономическо развитие.

 

Цели на легирането на стомана:

1. Укрепете ферита и увеличете якостта на стоманата преди закаляване.

2. Подобряване на стабилността на аустенита, подобряване на закаляемостта и дисперсията на микроструктурата на стоманата и увеличаване на механичната якост на частите след термична обработка.

3. Подобряване на якостта на стоманата при средни и високи температури (термична якост и др.).

4. Подобряване на корозионната устойчивост на стоманата (киселинна устойчивост, топлоустойчивост, устойчивост на окисляване и др.).

5. Придаване на стоманата на определени специални физични свойства (магнетизъм, електропроводимост, диамагнетизъм, еластичност, жилавост и свойства на разширение и др.).

Повечето високолегирани стомани, използвани в промишлеността, могат да се обработват под налягане, но някои стомани имат много ниска ковкост и дори губят възможността за обработка под налягане.

Ковкостта на стоманата е тясно свързана с нейния химичен състав и пластичност при високи температури. Има много фактори, влияещи върху ковкостта. Нека разгледаме ковкостта на различни видове стомана, използвани съответно за различни цели.

 

№ 2. Класификация на легирани стомани

Легираните стомани могат да бъдат класифицирани според тяхното приложение на: легирани конструкционни стомани, легирани инструментални стомани и стомани с определени специални физични свойства.

1. Легирани конструкционни стомани: Обикновено съдържат малко количество въглерод (0.1~0.2%C) и 1~2% легиращи елементи. Повечето от тези стомани имат висока пластичност. Нисколегираните конструкционни стомани имат същата устойчивост на деформация при високи температури като обикновените въглеродни стомани и могат да издържат на големи пластични деформации. Въпреки това, по време на първоначалното коване на стоманени блокове, тъй като структурата на отливката все още не е нарушена, първите няколко изковки трябва да се извършват леко, за да се предотвратят пукнатини по границите на зърната и излагане на подповърхностни мехурчета на повърхността, което може да доведе до окисление и невъзможност за коване. Когато се достигне определена степен на деформация, силата на чука трябва бързо да се увеличи, за да се изкове необходимият размер.

Никел-хромовите конструкционни стомани имат много сериозен проблем с полепването на оксидни люспи по повърхността, особено нисковъглеродните, понякога се появяват много тънки и жилави оксидни люспи. По време на коване е необходимо да се обърне внимание на тяхното отстраняване. От една страна, това влияе върху качеството на повърхността на кованата част, а от друга, увеличава трудността при термична обработка и обработка с рязане.

2. Легирани инструментални стомани: Те се разделят на щамповащи инструментални стомани, режещи инструментални стомани, измервателни инструментални стомани и др. Щамповащите инструментални стомани съдържат 0.7~2.0% въглерод и 1~10% легиращи елементи. Този вид стомана има висока твърдост и достатъчна пластичност.

Режещите инструменти съдържат 0.7~2.0% въглерод и 1~25% легиращи елементи. Този вид стомана има изключително висока твърдост и добра износоустойчивост.

Ковкостта на този вид стомана е сравнително лоша, тъй като съдържа високо количество въглерод и голям брой легиращи елементи, което увеличава устойчивостта на деформация на стоманата и намалява нейната пластичност. Следователно, при коване на този вид стомана е необходимо стриктно да се контролира температурата на коване. Когато температурата на коване е твърде висока, лесно се получават дефекти от „прегряване“ и „прегаряне“; когато крайната температура на коване е твърде ниска, пластичността спада рязко и се появяват пукнатини. Температурният диапазон на коване е много тесен и се изисква бърза и гъвкава работа.

3. Стомани с определени специални физични, химични и механични свойства (като неръждаема стомана, топлоустойчива стомана, киселинноустойчива стомана, топлоустойчива стомана и диамагнитна стомана):

Съдържанието на легиращи елементи в този вид стомана може да достигне 30% или повече. Поради високото съдържание на легиращи елементи, пластичността на тези стомани е намалена в различна степен. В същото време механичните свойства и други изисквания за експлоатационни характеристики на този вид стомана са сравнително високи. Ето защо е много важно разумното формулиране и стриктното спазване на правилата за процес на коване.

Например, процесът на коване на диамагнитни задържащи пръстени е сравнително сложен. Изискванията за съотношението на коване и процеса на деформация също са много строги. Някои страни използват студена деформация след горещо коване, за да увеличат здравината на задържащия пръстен, докато Китай използва гореща деформация, последвана от полугореща деформация и други процеси.

 

II. Класификация по микроструктура след нормализиране (вижте Приложения 1 и 2):

Има перлитна стомана, мартензитна стомана, аустенитна стомана, феритна стомана и ледебуритна стомана (или цементит).

1. Перлитна стомана:

Съдържа малко количество легиращи елементи (общо по-малко от 5-7%) и различни количества въглерод.

Първичната кристализация и дендритната сегрегация на перлитната стомана са относително слаби и могат да изчезнат дори при малка деформация. Това е така, защото първичната кристална обвивка е много тънка и може да бъде елиминирана чрез термична обработка. Следователно, дендритната сегрегация няма очевиден вреден ефект върху процеса на коване на тази стомана.

Трябва обаче да се отбележи, че това е напълно правилно само когато стоманата е с висока чистота и добра деоксидация. Когато съдържанието на неметални оксиди и сулфиди и други включвания е високо (те често се концентрират по границите на зърната), пластичността на стоманата е значително намалена и се появяват пукнатини.

Следователно, пластичността на перлитната стомана до голяма степен се определя от изключването на газове и степента на дезоксидация, както и от намаляването на съдържанието на включвания.

2. Мартензитна стомана:

Съдържа голямо количество легиращи елементи (общо над 10-15%), със съдържание на въглерод по-малко от 0.5-0.7%. Когато стандартната проба се охлади на въздух, тя може да се закали напълно до мартензитна структура.

Този вид стомана има висока устойчивост на деформация и ниска пластичност, а първичната кристализация е трудна за прекъсване. Температурата на евтектоидно преобразуване на този вид стомана е по-ниска. Следователно, термичната обработка не може да промени първоначалната ѝ структура или да разруши първичната кристална обвивка. При коване на този вид стомана трябва да се обърне внимание на температурата на коване и деформацията. Неправилното боравене може лесно да доведе до брак.

3. Аустенитна стомана:

Съдържа голямо количество легиращи елементи, които разширяват аустенитната зона, т.е. елементи, които разширяват γ зоната. Тези елементи включват: въглерод, азот, мед, никел, манган и кобалт. Няма критична точка на трансформация за аустенита. Той остава в аустенитно състояние по време на нагряване.

Първичните кристали на аустенитната стомана са много стабилни и не могат да бъдат елиминирани чрез термична обработка. Само при значителна степен на деформация първичните кристали могат да бъдат разрушени. Следователно, обработката под налягане играе съществена роля за подобряване на свойствата на този вид стомана.

4. Феритна стомана:

Има относително високо съдържание на легиращи елементи и ниско съдържание на въглерод (не повече от 0.2-0.4% C). Този вид стомана съдържа голямо количество легиращи елементи, които увеличават A₃ и намаляват A₄, т.е. елементи, които стесняват γ зоната. Тези елементи включват: силиций, фосфор, алуминий, молибден, волфрам и титан и др.

Този вид стомана също така няма алотропна трансформация. Тя остава в α-желязно състояние преди топене. Следователно, общите методи за термична обработка не могат да променят оригиналната структура на отливката или дендритната сегрегация на тази стомана, нито да подобрят механичните ѝ свойства.

Дендритната сегрегация на феритната стомана (неръждаема стомана, топлоустойчива стомана) не е много очевидна и има малък ефект върху пластичността. Първичните кристали лесно се заместват чрез рекристализация след деформация.

Феритната стомана обаче е склонна да образува пръстеновидни пукнатини по време на втвърдяване и охлаждане. За да се подобри пластичността на високохромната и никел-хромовата феритна стомана, към стоманата може да се добави азот, за да се рафинират зърната и да се елиминира дендритната сегрегация.

5. Цементитна стомана:

Този вид стомана има високо съдържание на въглерод и съдържа голямо количество елементи, които образуват цементит, като титан, ванадий, волфрам, молибден и хром. Този вид стомана често образува ледебурит по време на леенето, така че първичната кристализация на този вид стомана също е много стабилна. Термичната обработка трудно може да наруши мрежовото разпределение на ледебурит. За да се намали дендритната сегрегация и да се подобри пластичността, е необходимо да се гарантира, че отливаният ледебурит е разрушен и цементитът е равномерно разпределен в целия обем на метала. Например, първичната кристализация и дендритната сегрегация на никел-хромова ледебуритна стомана (X13H7C2, X18H25C2) се разрушават много бавно по време на деформация. Дори след като съотношението на коване достигне 7-9, тази структура все още може да се види в напречното сечение. Предварителната термична обработка преди коване може частично да разруши ледебуритната мрежа на първичните кристали и да подобри структурата след коване. Въпреки това, поради високото съдържание на въглерод и образуването на сложни карбиди с легиращи елементи, стоманата става крехка, което прави коването на този вид стомана много трудно. Високоскоростната стомана и стоманата X12 са по-типични.

Следователно, въз основа на лекотата на образуване на първични кристали и дендритна сегрегация, всички легирани стомани могат да бъдат класифицирани в две категории:

Първа категория: В микроструктурата на стоманата, първичните кристали на перлита и аустенита могат лесно да се разрушат по време на термична обработка или гореща обработка. Това включва всички перлитни конструкционни стомани, някои инструментални стомани, перлитни неръждаеми стомани и топлоустойчиви стомани и др.

Втора категория: Микроструктурата на стоманата съдържа стабилни феритни, карбидни и ледебуритни мрежи. Първичните кристали на този вид стомана не могат да бъдат разрушени чрез термична обработка и дори са трудни за разрушаване при работа под налягане. Към тази категория принадлежат всички ледебуритни стомани, мартензитни стомани, аустенитни стомани (неръждаеми, топлоустойчиви и киселинноустойчиви), бързорежещи стомани и легирани инструментални стомани.

 

Ако имате въпроси, изисквания, нужда от разработване на нови части или подобряване на веригата ви за доставки, моля, не се колебайте да се свържете с нас на info@castings-forging.com