Знание - Sanxin

№ 3. Влиянието на легиращите елементи върху пластичността на легираните стомани

 

Повечето легирани стомани могат да се обработват под налягане, т.е. те имат пластичност. С увеличаването на легиращите елементи обаче, съпротивлението на деформация обикновено се увеличава, пластичността намалява и температурният диапазон на пластичност се скъсява, което води до трудности при обработката под налягане. Следва изследване на влиянието на различните легиращи елементи съответно върху пластичността на стоманата.    

                                          

Въглерод (C)

Въглеродът е елемент, който често се среща в стоманата. С увеличаване на съдържанието на въглерод, устойчивостта на стоманата на деформация се увеличава и нейната пластичност намалява. Въпреки това, стомана със съдържание на въглерод до 1.4% C все още може да се валцува и кова гладко. Стоманата със съдържание на въглерод до 2.2% C може само да се валцува и е много трудна за коване, до степен, че е практически невъзможно.

Например, в съветските заваръчни заводи се използва стомана 9V20 със следния химичен състав: 1.8-2.2% C, 0.35% Si, 0.35% Mn, 0.015% S, 0.03% P. Блокове с тегло 200 килограма могат да се валцуват нормално при 1000°C. Няма особени трудности при хвърлянето на 100×100 мм стоманени заготовки с един и същ състав. Влиянието на легиращите елементи върху устойчивостта на стоманата на окисление е свързано със съдържанието на въглерод в стоманата, т.е. с връзката между тези легиращи елементи и въглерода. Много легиращи елементи, добавени към стоманата, могат да образуват карбиди или да се разтварят във ферит и аустенит. Когато съдържанието на легиращи елементи, образувани в стоманата, не е високо, тези елементи ще се разтворят във ферит или аустенит, образувайки твърди разтвори, съдържащи въглерод. Други форми на сплав са Fe.₃M₄C, където M представлява определен легиращ елемент.

Когато съдържанието на легиращи елементи, които насърчават образуването на карбиди, е високо, се образуват сложни карбиди. Например, когато съдържанието на хром е по-голямо от 2%, Fe...₃Cr₃C или Fe₄Cr₂Образува се C; когато съдържанието на хром е по-голямо от 10-12%, Cr₇C₃ се образува. Ако в стоманата присъстват волфрам и молибден, Fe₃W₃C или Fe₄W₂C или Fe₄Mo₂Образува се C. Тези образувани Fe-Cr или Cr-C съединения, както и волфрамов карбид и молибденов карбид, трябва да се нагреят до температура значително над критичната точка, за да се разтворят в аустенит. Всички карбиди се характеризират с висока твърдост, крехкост, висока точка на топене (като WC) и ниска пластичност. Наличието на карбидни частици в стоманената структура оказва значително влияние върху износоустойчивостта на инструменталната стомана. Тъй като промените в стоманената структура са тясно свързани с утаяването и коагулацията на карбидни частици. Някои стомани имат карбидна сегрегация - т.е. локално натрупване на голямо количество карбиди, подобно на наличието на неметални включвания в стоманата. В инструменталната стомана това може да причини лющене на острието по време на употреба и е още по-неприемливо в лагерната стомана.

Поради горепосочените причини, легираните стомани с високо съдържание на карбид са по-трудни за коване. Обикновено коването на такава стомана изисква голяма степен на деформация и ковач с достатъчна ударна енергия. Тъй като равномерността на разпределението на карбидните частици зависи главно от степента на деформация, ударната енергия, метода на коване, както и от стриктния контрол на началната температура на коване и метода на охлаждане.                                                

 

 

Манган (Mn)

Манганът е един от най-разпространените елементи в Китай, така че как да се използва манган за топене на различни нови марки стомана е много реалистичен въпрос. През 1957 г. Китай е първият, който кова стомана и произвежда високоякостни арматурни пръти 25MnSi чрез топене в голям мащаб и усвоява производствения процес на 16 манган. Освен това, той извършва и работата по формулирането на 16MnAl и 16MnAlTi и др.

Манганът е компонент на карбидите и образува Mn₃C карбид с въглерод, който е по-стабилен и по-здрав от железния карбид (цементит).

В стоманата няма чисти карбиди на манган, а по-скоро сложни карбиди на FeMn.₃Тип C.

Манганът може да подобри пластичността на стоманата, тъй като се комбинира със сярата в стоманата, за да образува MnS, който замества явлението термична крехкост на FeS. Мангановият сулфид има по-висока точка на топене (1620°F).℃) и съществува под формата на сферични частици в стоманата, за разлика от железния сулфид (FeS, точка на топене 988℃), който е разпределен мрежово по границите на зърната. Мангановият сулфид не причинява термична крехкост при високи температури.

 

Манганът е силно чувствителен към прегряване в стоманата. Според данните на Obele и Goffel, манганът няма съществено влияние върху ковкостта на перлитна стомана (със съдържание на въглерод 0.2% C и съдържание на манган по-малко от 0.5% Mn, и със съдържание на въглерод 0.8% C и съдържание на манган по-голямо от 12%). Топлопроводимостта и критичната точка на трансформация на аустенитна манганова стомана (със съдържание на въглерод 0.2% C и съдържание на манган по-голямо от 12% Mn, и със съдържание на въглерод 0.8% C и съдържание на манган по-голямо от 7% Mn) са намалени. Когато температурата на коване на мангана е твърде висока, се образува едрозърнеста структура, което затруднява коването (влошава ковкостта). Обратно, когато температурата на коване се понижи, се появява финозърнеста структура, която подобрява ковкостта.    

                                          

Никел (Ni)

Никелът има силна способност да абсорбира газове по време на топенето на стомана, особено водород. Когато съдържанието на водород в стоманата е твърде високо, това ще доведе до образуването на голям брой мехурчета. В същото време, когато първичните кристали растат грубо, по границите на зърната ще се образуват пукнатини. Тези два дефекта са причините за ковашки пукнатини.

Ефектът на никела е противоположен на този на мангана. Никелът може да насърчи разпределението на сулфиди в пастообразна форма по границите на зърната. Следователно, в никеловата стомана, когато съдържанието на сяра се увеличи, ще се появят пукнатини по време на коване или валцуване. При високоникелова стомана нагряването в пещен газ, съдържащ сяра, е крайно нежелателно. Образуваните сулфиди проникват в границите на зърната на стоманата, причинявайки повърхностни пукнатини по време на коване или валцуване.

При високолегираната стомана, колкото по-високо е съдържанието на никел, толкова по-лошо е качеството на повърхността след коване. Никелът е елемент със слаб афинитет към кислорода. Поради силното окисление на желязото и локалното увеличаване на никела по повърхността на стоманата, повърхностният слой става червен и крехък.                                                  ​​​​​​​

Хром (Cr)

Хромът е сребристобял метал с лек синкав оттенък, характеризиращ се с висока твърдост и точка на топене 1825°C.°C. Това е силен карбидообразуващ елемент. В перлитната стомана карбидите не започват да се разтварят в твърдия разтвор, докато не надхвърлят A₃ температура на точката. В мартензитната стомана карбидите не започват да се разлагат до 1200°C. При високовъглеродните и високохромните стомани карбидите са особено стабилни и се разтварят само в течни сплави.

Хромът насърчава образуването на едри зърна (стълбовидни кристали) във феритна манганова стомана, което е характерно главно за аустенитните стомани (съдържащи високо съдържание на хром и високо съдържание на никел-хром). По време на охлаждане се образуват вътрешни свиващи пукнатини по границите на едрите зърна. Такива свиващи пукнатини често се срещат в голяма част от нисковъглеродните стомани.

Високолегираните стомани, като например стоманата X12, могат да се закалят при охлаждане на въздух, а хром-никеловите стомани (3-4% Ni и 1-1.5% Cr) често развиват повърхностни пукнатини. Следователно, коването на такива стомани е много трудно и е склонно към бракуване.

 

Ако имате някакви въпроси, търсене, нови части трябва да бъдат разработени или да подобрите вашата верига за доставки, моля не се колебайте да се свържете с нас info@castings-forging.com