Znanje - Sanxin

BR. 1. Uvod

Čelik koji sadrži određenu količinu posebnih legirajućih elemenata naziva se legirani čelik. Nakon dodavanja određene količine legirajućih elemenata čeliku, on stječe određena posebna mehanička i fizikalno-kemijska svojstva kako bi zadovoljio sveobuhvatne potrebe nacionalnog gospodarskog razvoja.

 

Svrha legiranja čelika:

1. Ojačajte ferit i povećajte čvrstoću čelika prije kaljenja.

2. Povećati stabilnost austenita, poboljšati prokaljivost i disperziju mikrostrukture čelika te povećati mehaničku čvrstoću dijelova nakon toplinske obrade.

3. Poboljšati čvrstoću čelika na srednjim i visokim temperaturama (toplinska čvrstoća itd.).

4. Poboljšati otpornost čelika na koroziju (otpornost na kiseline, otpornost na toplinu, otpornost na oksidaciju itd.).

5. Obdariti čelik određenim posebnim fizikalnim svojstvima (magnetizam, električna vodljivost, dijamagnetizam, elastičnost, žilavost i svojstva širenja itd.).

Većina visokolegiranih čelika koji se koriste u industriji može se obrađivati ​​pod tlakom, ali neki čelici imaju vrlo nisku kovnost pa čak gube mogućnost obrade pod tlakom.

Kovljivost čelika usko je povezana s njegovim kemijskim sastavom i plastičnošću na visokim temperaturama. Mnogo je čimbenika koji utječu na kovnost. Proučimo kovnost različitih vrsta čelika koji se koriste u različite svrhe.

 

NO2. Klasifikacija legiranih čelika

Legirani čelici mogu se klasificirati prema namjeni na: legirane konstrukcijske čelike, legirane alatne čelike i čelike s određenim posebnim fizičkim svojstvima.

1. Legirani konstrukcijski čelici: Obično sadrže malu količinu ugljika (0.1~0.2%C) i 1~2% legirajućih elemenata. Većina ovih čelika ima visoku plastičnost. Niskolegirani konstrukcijski čelici imaju istu otpornost na deformacije na visokim temperaturama kao i obični ugljični čelici i mogu podnijeti velike plastične deformacije. Međutim, tijekom početnog kovanja čeličnih ingota, budući da struktura lijeva još nije narušena, prvih nekoliko otkovaka treba obaviti lagano kako bi se spriječile pukotine na granicama zrna i izlaganje podzemnih mjehurića površini zbog oksidacije i nemogućnosti kovanja. Kada se postigne određena količina deformacije, silu čekića treba brzo povećati kako bi se kovalo do potrebne veličine.

Nikl-krom konstrukcijski čelici imaju vrlo ozbiljan problem prianjanja oksidnih naslaga na površinu, posebno oni s niskim udjelom ugljika, ponekad se pojavljuju vrlo tanke i žilave oksidne naslaga. Tijekom kovanja potrebno je obratiti pozornost na njihovo uklanjanje. S jedne strane to utječe na kvalitetu površine kovanog dijela, a s druge strane povećava poteškoće toplinske obrade i obrade rezanjem.

2. Legirani alatni čelici: Dijele se na alatne čelike za štancanje, alatne čelike za rezanje i alatne čelike za mjerenje itd. Alatni čelici za štancanje sadrže 0.7~2.0% ugljika i 1~10% legirajućih elemenata. Ova vrsta čelika ima visoku tvrdoću i dovoljnu plastičnost.

Alatni čelici za rezanje sadrže 0.7~2.0% ugljika i 1~25% legirajućih elemenata. Ova vrsta čelika ima izuzetno visoku tvrdoću i dobru otpornost na habanje.

Kovanost ove vrste čelika je relativno slaba jer sadrži veliku količinu ugljika i veliki broj legirajućih elemenata, što povećava otpornost čelika na deformaciju i smanjuje njegovu plastičnost. Stoga je pri kovanju ove vrste čelika potrebno strogo kontrolirati temperaturu kovanja. Kada je temperatura kovanja previsoka, lako se javljaju nedostaci "pregrijavanja" i "pregorevanja"; kada je konačna temperatura kovanja preniska, plastičnost naglo pada i javljaju se pukotine. Raspon temperature kovanja je vrlo uzak i potreban je brz i agilan rad.

3. Čelici s određenim posebnim fizikalnim, kemijskim i mehaničkim svojstvima (kao što su nehrđajući čelik, toplinski otporni čelik, kiselootporni čelik, toplinski čvrsti čelik i dijamagnetski čelik):

Sadržaj legirajućih elemenata u ovoj vrsti čelika može doseći i do 30% ili više. Zbog visokog sadržaja legirajućih elemenata, plastičnost ovih čelika je smanjena u različitim stupnjevima. Istovremeno, mehanička svojstva i drugi zahtjevi za performanse ove vrste čelika su relativno visoki. Stoga je vrlo važno razumno formulirati i strogo slijediti propise procesa kovanja.

Na primjer, proces kovanja dijamagnetskih zadržnih prstenova je relativno složen. Zahtjevi za omjer kovanja i proces deformacije također su vrlo strogi. Neke zemlje koriste hladnu deformaciju nakon vrućeg kovanja kako bi povećale čvrstoću zadržnog prstena, dok Kina koristi vruću deformaciju nakon koje slijedi poluvruća deformacija i drugi procesi.

 

II. Klasifikacija prema mikrostrukturi nakon normalizacije (vidi Dodatke 1 i 2):

Postoje perlitni čelik, martenzitni čelik, austenitni čelik, feritni čelik i ledeburitni čelik (ili cementit).

1. Perlitni čelik:

Sadrži malu količinu legirajućih elemenata (ukupno manje od 5-7%), te različite količine ugljika.

Primarna kristalizacija i dendritična segregacija perlitnog čelika relativno su slabe i mogu nestati čak i uz malu deformaciju. To je zato što je primarna kristalna ljuska vrlo tanka i može se ukloniti toplinskom obradom. Stoga dendritična segregacija nema očigledan štetan utjecaj na proces kovanja ovog čelika.

Međutim, treba istaknuti da je to potpuno točno samo kada čelik ima visoku čistoću i dobru deoksidaciju. Kada je sadržaj nemetalnih oksida i sulfida te drugih uključaka visok (često se koncentriraju na granicama zrna), plastičnost čelika se znatno smanjuje i javljaju se pukotine.

Stoga je plastičnost perlitnog čelika uvelike određena isključenjem plinova i stupnjem deoksidacije, kao i smanjenjem sadržaja inkluzija.

2. Martenzitni čelik:

Sadrži veliku količinu legirajućih elemenata (ukupno više od 10-15%), s udjelom ugljika manjim od 0.5-0.7%. Kada se standardni uzorak ohladi na zraku, može se potpuno ugasiti u martenzitnu strukturu.

Ova vrsta čelika ima visoku otpornost na deformacije i nisku plastičnost, a primarnu kristalizaciju je teško prekinuti. Temperatura eutektoidne transformacije ove vrste čelika je niža. Stoga toplinska obrada ne može promijeniti njegovu izvornu strukturu ili razbiti primarnu kristalnu ljusku. Prilikom kovanja ove vrste čelika treba obratiti pozornost na temperaturu kovanja i deformaciju. Nepravilno rukovanje može lako dovesti do otpada.

3. Austenitni čelik:

Sadrži veliku količinu legirajućih elemenata koji šire austenitnu zonu, odnosno elemenata koji šire γ zonu. Ti elementi uključuju: ugljik, dušik, bakar, nikal, mangan i kobalt. Ne postoji kritična točka transformacije za austenit. Tijekom zagrijavanja ostaje u austenitnom stanju.

Primarni kristali austenitnog čelika su vrlo stabilni i ne mogu se ukloniti toplinskom obradom. Samo uz znatan stupanj deformacije primarni kristali se mogu razbiti. Stoga obrada tlakom igra značajnu ulogu u poboljšanju svojstava ove vrste čelika.

4. Feritni čelik:

Ima relativno visok sadržaj legirajućih elemenata i nizak sadržaj ugljika (ne više od 0.2-0.4% C). Ova vrsta čelika sadrži veliku količinu legirajućih elemenata koji povećavaju A₃ i smanjuju A₄, odnosno elemente koji sužavaju γ zonu. Ti elementi uključuju: silicij, fosfor, aluminij, molibden, volfram i titan itd.

Ova vrsta čelika također nema alotropsku transformaciju. Prije taljenja ostaje u α-željeznom stanju. Stoga opće metode toplinske obrade ne mogu promijeniti izvornu strukturu lijevanog čelika ili dendritsku segregaciju ovog čelika niti poboljšati njegova mehanička svojstva.

Dendritična segregacija feritnog čelika (nehrđajući čelik, toplinski otporni čelik) nije baš očita i ima mali utjecaj na plastičnost. Primarni kristali se lako zamjenjuju rekristalizacijom nakon deformacije.

Međutim, feritni čelik sklon je stvaranju prstenastih pukotina tijekom skrućivanja i hlađenja. Kako bi se poboljšala plastičnost feritnog čelika s visokim udjelom kroma i nikal-kroma, čeliku se može dodati dušik radi pročišćavanja zrna i uklanjanja dendritične segregacije.

5. Cementitni čelik:

Ova vrsta čelika ima visok udio ugljika i sadrži veliku količinu elemenata koji tvore cementit, poput titana, vanadija, volframa, molibdena i kroma. Ova vrsta čelika često tvori ledeburit tijekom lijevanja, pa je primarna kristalizacija ove vrste čelika također vrlo stabilna. Toplinska obrada teško može prekinuti mrežu ledeburita. Kako bi se smanjila dendritična segregacija i poboljšala plastičnost, potrebno je osigurati da se lijevani ledeburit razbije i da se cementit ravnomjerno rasporedi po cijelom volumenu metala. Na primjer, primarna kristalizacija i dendritična segregacija nikal-kromovog ledeburitnog čelika (X13H7C2, X18H25C2) vrlo sporo se prekidaju tijekom deformacije. Čak i nakon što omjer kovanja dosegne 7-9, ova struktura se još uvijek može vidjeti na presjeku. Prethodna toplinska obrada prije kovanja može djelomično prekinuti mrežu ledeburita primarnih kristala i poboljšati strukturu nakon kovanja. Međutim, zbog visokog udjela ugljika i stvaranja složenih karbida s legirajućim elementima, čelik postaje krhak, što kovanje ove vrste čelika čini vrlo teškim. Brzorezni čelik i čelik X12 su tipičniji.

Stoga se, na temelju lakoće stvaranja primarnih kristala i dendritične segregacije, svi legirani čelici mogu klasificirati u dvije kategorije:

Prva kategorija: U mikrostrukturi čelika, primarni kristali perlita i austenita mogu se lako razbiti tijekom toplinske obrade ili vruće obrade. To uključuje sve perlitne konstrukcijske čelike, neke alatne čelike, perlitne nehrđajuće čelike i toplinski otporne čelike itd.

Druga kategorija: Mikrostruktura čelika sadrži stabilne feritne, karbidne i ledeburitne mreže. Primarni kristali ove vrste čelika ne mogu se razbiti toplinskom obradom, a teško ih je razbiti čak i tijekom obrade pod tlakom. U ovu kategoriju spadaju svi ledeburitni čelici, martenzitni čelici, austenitni čelici (nehrđajući, toplinski otporni i kiselinski otporni), brzorezni čelici i legirani alatni čelici.

 

Ako imate bilo kakvih pitanja, zahtjeva, trebate razvoj novih dijelova ili poboljšanje vašeg lanca opskrbe, slobodno nas kontaktirajte. info@castings-forging.com