Сферы применения нержавейки

Уникальные свойства нержавеющей стали

Экспериментальным путем была определена закономерность скачкообразного улучшения антикоррозионных свойств стали при введении в ее состав хрома:

·12% хрома существенно повышают стойкость металла к атмосферной коррозии в обычных условиях и неагрессивных средах;

·17% хрома делают изделия из сплава неуязвимыми для частого прямого воздействия влаги и умеренно агрессивных сред;

·сталь с 20% хрома и наличием в составе других легирующих элементов, таких как никель, молибден, марганец, титан кобальт и другие, может постоянно находиться в особо агрессивных условиях (например, 50%-ной растворе соляной или азотной кислот) без негативных последствий.

Все дело в уникальной особенности, обеспечиваемой наличием хрома, — образовании по поверхности металла тончайшей пленки окислов, которая защищает изделие от негативного воздействия, и чем выше содержание хрома, тем это свойство более выражено.

Кроме того, помимо антикоррозионных свойств, нержавеющий металлопрокат обладает рядом достоинств:

·привлекательность внешнего вида, характерный нарядный блеск поверхности металлических изделий;

·сочетаемость с различными видами материалов (бетон, кирпич, дерево, стекло и т.д.) – открывает безграничные возможности для дизайнеров и архитекторов;

·минимальные требования к уходу;

·долговечность, длительный срок службы, составляющий 20-50 лет;

·высокая прочность, обеспечиваемая наличием в составе железосплава углерода;

·нетоксичность, безопасность для здоровья и окружающей среды;

·абсолютная пригодность к переработке;

·отличная обрабатываемость – податливость к формовке, прокатке (благодаря сохранению свойств пластичности), резке, шлифовке, а также сварке.

Основная классификация нержавеющих сталей

Различные марки нержавеющей стали отличаются по химическому составу и физико-химическим свойствам, однако по типу внутренней структуры, обуславливающей основные эксплуатационные характеристики, нержавейку можно разделить на несколько групп:

·Ферритные хромистые стали, содержащие 12-20% хрома – отличаются исключительной стойкостью к атмосферной и химической коррозии, а также способностью сохранять магнитные свойства. Основную область применения такие стали нашли в тяжелой промышленности и при изготовлении труб, котлов и других элементов отопительных систем, а также в быту.

·Аустенитные хромо-никелевые (до 7-8% содержания никеля) – самые востребованные в силу универсальности и высоких эксплуатационных свойств (коррозионная стойкость, прочность, пластичность, ненамагничиваемость, отличная пригодность к сварке).

·Мартенситные и феррито-мартенситные нержавеющие стали с 11-13% хрома – наиболее недорогие варианты сплавов с игольчатой углеродной структурой, обуславливающей их высокую износостойкость, прочность, термоустойчивость и средние антикоррозионные свойства.

·Комбинированные аустенитно-мартенситные и аустенитно-ферритные стали – сочетают лучшие достоинства сплавов.

Исходя из конкретных задач и условий использования, а также особенностей структуры той или иной группы нержавеющих сталей, подбирается и сортовой нержавеющий металлопрокат.

Сферы применения нержавейки

Компания «Сталь ТМК» предлагает к выбору и заказу на самых выгодных условиях в Минске и Беларуси металлопрокат из различных марок нержавеющей стали под конкретные нужды:

·для машиностроения, станкостроения, автомобилестроения, промышленных целей;

·для изготовления элементов самолетов и космотехники;

·для предприятий химической промышленности, нефтепереработки и иных целей, когда изделия из стали подвергаются воздействию агрессивных сред, высоких температур и давления;

·для целлюлозно-бумажной промышленности;

·для электроэнергетики – как правило, необходимы изделия из высоколегированных нержавеющих сталей;

·для пищевой промышленности, сферы медицины и здравоохранения;

·для нужд строительства, архитектуры и дизайна;

34. Жаропрочные и жаростойкие стали.

Жаропрочные сплавы и стали - материалы, работающие при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложно-напряженного состояния и обладающие достаточным сопротивлением к коррозии в газовых средах.

Жаростойкие сплавы и стали - материалы, работающие в ненагруженном или слабо-нагруженном состоянии при повышенных температурах (более 550 °C) и обладающие стойкостью к коррозии в газовых средах.

Активный интерес к подобным материалам стал проявляться в конце 30-х годов XX века, когда появилась необходимость в материалах способных работать при достаточно высоких температурах. Это связано с развитием реактивной авиации и газотурбинных двигателей.

Основой жаростойких и жаропрочных сплавов могут быть никель, кобальт, титан, железо, медь, алюминий. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы. Они могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми. Наиболее распространенными среди жаропрочных являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050-1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.

35. Износостойкие и графитизированные стали.

Износоойкие стали и сплавы

Стали и сплавы износостойкие в условиях истирающего износа (трения качения, трения скольжения). В подобных условиях работают детали типа шарико- и роликоподшипников, валы, детали дорожных и землеройных машин.Чтобы материал имел повышенную износостойкость в таких условиях, необходима высокая твердость.Наряду с высокоуглеродистыми сталями в качестве износостойких материалов используют белый чугун, твердые сплавы. Последние имеют исключительно высокую износостойкость.Особую группу износостойких сталей составляют шарикоподшипниковые стали, имеющие около 1 % C и от 0,6 до 1,5 % Cr: ШХ6 (0,6 % C), ШХ9 (0,9 % C), ШХ15 (1,5 % C) и др.В качестве износостойкого сплава используется и графитизированная сталь. Такая сталь имеет в своем составе повышенное содержание углерода (1,3…1,75 %) и кремния (1,3…1,75). Благодаря этому часть углерода в стали выделяется в виде графита.Графитизированные стали находят все большее применение для изготовления деталей тормозных устройств, фрикционных передач, ряда изделий текстильного, сельскохозяйственного, автотракторного и других отраслей машиностроения.Высокие механические свойства, термическая стойкость и износостойкость в сочетании с возможностью производства тонкостенных отливок сложной конфигурации позволяют использовать эти стали для изготовления тяжелонагруженных деталей, работающих в условиях повышенного фрикционного износа.

36. Электротехнические стали и сплавы.

В эту группу входят стали, которые применяют для изготовления трансформаторов, сердечников и полюсов электромагнитов и реле, статоров и роторов электродвигателей. Они имеют высокую магнитную проницаемость, а также характеризуются малыми потерями на гистерезис и вихревые токи, содержат до 4,8 % Si (определяющего высокое удельное сопротивление) и относятся к ферритному классу. Углерод, сера, кислород и азот являются вредными примесями в таких сталях. Стали марок ЕХЗ, ЕХ5К5, а также У8—У10 используют для изготовления постоянных магнитов. Они обладают малой магнитной проницаемостью, большой остаточной индукцией. Стали и сплавы с высоким сопротивлением применяют в электрических печах. Хромоалюминиевые низкоуглеродистые стали (0,06-0,18% С) ферритного класса марок Х13Ю4, ОХ23Ю5, ОХ27Ю5А имеют удельное сопротивление 1,18—1,47 Ом • м и рабочую температуру 900—1250 °С. Однако эти стали малопластичны, а при высоких температурах становятся ползучими и могут провисать под действием собственной массы. Никелевые сплавы (нихромы) марки Х20Н80 (20 % Сг; 80 % Ni) и др., а также ферронихромы марок Х25Н60 и Х25Н20 имеют удельное сопротивление 0,83—1,17 Ом м и несколько меньшую (до 1150 °С) рабочую температуру. Однако они более пластичны и прочны при нагревании. Их применяют в промышленных электропечах и бытовых нагревателях. Эти материалы выпускаются в виде ленты, проволоки и прутков. Для реостатов используют сплав на основе меди — манганин. Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения используют для деталей приборов, которые должны сохранять постоянные размеры при изменении температуры или иметь заданный коэффициент расширения. ГОСТ 10994—74 устанавливает несколько марок сплавов на железоникелевой основе. В системе сплавов Fe—Ni коэффициент линейного расширения уменьшается с увеличением массового содержания никеля, и при 36 % Ni и 64 % Fe он равен нулю. При увеличении содержания никеля он снова возрастает. Для деталей приборов с заданным значением коэффициента расширения и спаев с электровакуумным стеклом используют другие марки сплавов на железоникелевой основе, некоторые из которых добавочно легируются кобальтом или медью. С этой же целью применяют более дешевые железохромовые сплавы (например, 18ХТФ)

37. Сплавы с особыми тепловыми свойствами.

У двойных сплавов вообще изменение коэффициента линейного расширения в зависимости от состава подчиняется закону Курнакова, т. е. изменение идет более-или менее равномерно в соответствии с видом диаграммы плавкости.Исключение составляют сплавы системы Fe-Ni, имеющие интересные особен» ности в изменении коэффициента расширения. Как видно из фиг. 204, в опреде» ленном интервале концентраций коэффициент расширения этих сплавов становится значительно меньше коэффициента расширения исходных компонентов и по своей величине приближается к нулю. обстоятельство и используется для изготовления особого сплава — инвара, с минимальным коэффициентом расширения.Он содержит <0,30% С и 35-37% Ni. Коэффициент линейного расширения инвара в восемь раз меньше, чем у железа и приблизительно равен 1,5-10-6. Однако инвар сохраняет малый коэффициент расширения только в интервале температур до 100°. Инвар применяется для изготовления деталей приборов и аппаратуры, которые по условиям работы не должны менять своих размеров с изменением температуры (эталоны длины, маятники хронометров, геодезические приборы и т. д.).При добавлении в состав инвара около 8-12% Сг повышаются его антикоррозионные свойства, и, что особенно важно, инвар приобретает способность сохранять постоянные упругие свойства при нагревании до температуры порядка 100°. Получаемый при этом сплав, называемый элинваром, с малым коэффициент том расширения и постоянными упругими свойствами, находит широкое применение в приборостроении (маятники хронометров, часовые пружины, камертоны и т. д.).Отметим еще один сплав — платинит, содержащий <0,30% С и 42-48% Ni,. обладающий таким же коэффициентом расширения, как у платины и стекла. Этот сплав ценен как заменитель платины в изделиях, где сочетание стекла с метал» лом требует одинаковой расширяемости при нагревании (например, вводы в лампы накаливания и т. п.).Для этих сплавов присутствие углерода необязательно, но так как последний почт всегда находится в большем или меньшем количестве, то инвар и другие Fe-Ni сплавы относят часто к сталям аустенитного класса.

38. Маркировка, микроструктура и свойства серого чугуна.

Структура чугуна не оказывает влияние на пластичность, она остается чрезвычайно низкой. Но оказывает влияние на твердость. Механическая прочность в основном определяется количеством, формой и размерами включений графита. Мелкие, завихренной формы чешуйки графита меньше снижают прочность. Такая форма достигается путем модифицирования. В качестве модификаторов применяют алюминий, силикокальций, ферросилиций.

Серый чугун широко применяется в машиностроении, так как легко обрабатывается и обладает хорошими свойствами. Серые чугуны при малом сопротивлении растяжению имеют достаточно высокое сопротивление сжатию.

Механические свойства металлов. Механические свойства сталей. Механические свойства сплавов.

В зависимости от прочности серый чугун подразделяют на 10 марок (ГОСТ 1412).

Серые чугуны содержат углерода – 3,2…3,5 %; кремния – 1,9…2,5 %; марганца – 0,5…0,8 %; фосфора – 0,1…0,3 %; серы – < 0,12 %.

Структура металлической основы зависит от количества углерода и кремния. С увеличением содержания углерода и кремния увеличивается степень графитизации и склонность к образованию ферритной структуры металлической основы. Это ведет к разупрочнению чугуна без повышения пластичности. Лучшими прочностными свойствами и износостойкостью обладают перлитные серые чугуны.

Диаграмма железо-графит. Диаграмма состояния железо-графит.

Учитывая малое сопротивление отливок из серого чугуна растягивающим и ударным нагрузкам, следует использовать этот материал для деталей, которые подвергаются сжимающим или изгибающим нагрузкам. В станкостроении это – базовые, корпусные детали, кронштейны, зубчатые колеса, направляющие; в автостроении — блоки цилиндров, поршневые кольца, распределительные валы, диски сцепления. Отливки из серого чугуна также используются в электромашиностроении, для изготовления товаров народного потребления.

39. Графитизация чугуна.

— образование графита в чугуне из жидкости или аустенита при его медленномохлаждении или при последующем специальном отжиге (Смотри Графитизирующий отжиг), сопровождающеечастичным или полным разложением цементита. Если графит образовался при кристаллизации частично ввиде чешуек, то дальнейшее образование графита из аустенита будет происходить отложением углерода наранее выделенных частицах. Этим определяется различие во внешней форме графита в чугунах.

40. Получение ковкого чугуна, его маркировка, применение.

Чугун – сплав железа и углерода (>2,14%). Используемые чаще других чугуны содержат около 4% С, кремния – 0,5-4,5%, марганца -0,2-1,5%. Если учитывать цвет структуры металла на изломе, то его можно представить, как серый и белый. В сером – углерод содержится и в свободном виде (графит), и в химически связанном (цементит). Последнему присущи высокая твердость и хрупкость. В белом – С почти полностью находится в связанном состоянии, потому белый чугун также характеризуется повышенной твердостью.