Специальные стали и сплавы

Для навигации по сайту используйте меню (слева на желтом фоне).

Перейти в быстрый поиск металла. Перейти в детальный поиск металла.

Специальные  стали  - это  сплавы  на  основе  железа,  отличающиеся  от обычных  сталей  особыми  свойствами,  обусловленными  либо  их  химическим составом,  либо  особым  способом  производства,  либо  способом  их  обработки. Достаточно наличия одного из этих факторов, чтобы сталь можно было назвать специальной. Чаще всего специальные стали характеризуются всеми тремя особенностями.  Это  относится  также  и  к  легированным  сталям  с  высоким  содержанием легирующих элементов.

На протяжении всей истории металлургии  перед металлургами стоит  задача улучшения качества металла и прежде всего получения металла, не содержащего вредных примесей (серы, фосфора, газов, примесей цветных металлов, неметаллических включений и т.п.) и с необходимой структурой.
Развитие таких отраслей техники, как авиакосмическая, атомная, энергетическая  и  ряда  других,  во  многом  определяется  состоянием  и  техническим уровнем  производства  легированных  сталей  и  сплавов,  способных  работать  в самых разнообразных условиях. Современная техника нуждается в материалах, надежно работающих как при температуре, близкой к абсолютному нулю, так и температуре  в  несколько  тысяч  градусов,  при знакопеременных  и  вибрационных  нагрузках,  под  воздействием  радиоактивных  излучений,  в  агрессивных средах, в условиях глубокого вакуума и резких перепадов температуры.

Решение этих задач потребовало:

- во-первых, конкретного улучшения качества производимых сталей и сплавов,

- во-вторых, создания новых материалов.

Традиционными  методами  выплавки  и  разливки  в  ряде  случаев  нельзя получить металл требуемого качества. Взаимодействие жидкой стали в процессе  выплавки  и  разливки  с  огнеупорными  материалами,  шлаком  и  атмосферой неизбежно приводит к значительному загрязнению металла неметаллическими включениямии газами. Затвердевание металла в чугунных изложницах сопровождается  дефектами  кристаллизационного  (усадочные  раковины,  пористость, трещины и т.д.) и ликвационного происхождения. Поэтому  возникла  необходимость  применения  специализированных  методов,  которыеобъединяют в особую группу специальной электрометаллургии - вторичные  рафинирующие  процессы.  Общими  для  них  являются  переплав расходуемых заготовок (электродов),  капельный перенос переплавляемого металла,  последовательная  кристаллизация  его  в  водоохлаждаемом кристаллизаторе. Во всех этих процессах используется электрический источник тепла, под действием которого металл плавится. В то же время вторичные рафинирующие процессы различаются характером преобразования электрической энергии в тепловую, наличием или отсутствием вакуума и шлака в плавильном пространстве и рядом других особенностей.

В настоящее время в стране выпускается боле 1000 различных марок сталей, причем доля спецсталей с каждым годом неуклонно растет.
Стали и сплавы специального назначения благодаря своим уникальным свойствам находят широкое применение в электроэнергетике, станкостроении, машиностроении, медицинеи здравоохранение, а также в создании различных агрегатов и устройств для нужд автомобильной, химической и авиационно-космической промышленности.

Применение специальных сталей и сплавов на основе никеля.

Сплавы для электроники: Mi 205 - электродная проволока, высоковольтные «свечи», NiFe 36 - детали для спаев со стеклом, «масочные» кинескопы, NiFe42 - рамки с выводами, NiCr 80-20 - нагревательные элементы.
Коррозионностойкие: Alloy 200 - корпуса аккумуляторных батарей, Monel 400, К 500 - штифты валов, несущие детали, Incoloy 925 - в нефтегазовой промышленности.
Жаростойкие: 330 - элементы печных конструкций, 600, 601- то же, электродная проволока, теплозащитные фильтры, 800, 800H, 800HT, 825 - нефтегазовая промышленность оборудование для термообработки.
Жаропрочные: A 286 - элементы трубопроводов для дутья, Inconel 718- реактивные двигатели, газовые турбины, нефтегазовая отрасль, Nimonic 80A - элементы дизельного двигателя, Inconel 725 - нефтегазовая промышленность, Hasteloy X - реактивные двигатели, несущие компоненты.

Кроме того,практически все емкости, сосуды, реакторы, трубы и другое оборудование химической индустрии изготавливается из аустенитных нержавеющих сталей. Специальные стали и сплавы остаются незаменимыми материалами для производства специального оборудования авиалайнеров и космических кораблей. Например, в настоящее время одним из самых широко применяемых двигателей гражданской авиации является CFM56, которые ежегодно устанавливаются на 625 самолетах А320 и Boeing-737. Благодаря современным технологиям производства становится возможным применение новых турбинных лопаток из композиционных монокристаллических сплавов с теплозащитным покрытием, позволяет увеличит ресурс двигателя более чем в 2 раза и достичь показателя в 10000 часов.
Сложившиеся мировые тенденции научно-технического развития в области разработки и использования сплавов и сталей со специальными свойствами, показывает актуальность дальнейшего развития данной отрасли.

Общие тенденции мирового развития в области производства спецсталей показывают, что в настоящее время интенсивно ведутся разработки и исследования в области литейных и деформируемых сплавов и сталей со специальными свойствами, сырья, исходных компонентов для их производства и технологий их переработки в высокотехнологичную наукоемкую продукцию с большой до-лей инновационной составляющей.
Причем основные направления развития спецэлектрометаллургии за рубежом заключаются в:
- Совершенствование технологии выплавки и переплава спецметалла, агрегатов, систем контроля и управления процессами, для обеспечения гарантии качества металла, увеличения выхода годного и снижения затрат.
- Создание новых менее затратных технологий для производства спецметалла «наземного» (не авиакосмической промышленности) применения, для существенного снижение себестоимости металла.
В настоящее время все больше внимания уделяется получению специальных сталей и сплавов методом порошковой металлургии. Перспективы развития порошковой металлургии прежде всего связываю с созданием новых, лёгких, прочных композиционных материалов и наноструктурных покрытий. Создание твердосплавных материалов с наноструктурой позволит улучшить режущие свойства и физико-механические характеристики материала не менее чем в 2-3 раза, а нанесение покрытий с использованием нанопорошков, позволяет увеличить срок службы изделий в 5-6 раз.

Классификация специальных сталей.

В металлургии известны сотни сталей и сплавов, отличающихся выдающимися служебными характеристиками. На данный момент нет однозначной их классификации, в связи с тем, что во многих случаях стали относят к специальным даже по одному из трех указанных признаков:

- по химическому составу;
- по способу производства;
- по способу обработки.

Классификация спецсталей по химическому составу.
По химическому составу к специальным сталям,прежде всего,относятся сплавы железа, легированные никелем, хромом, вольфрамом, молибденом, ва-надием и др., например нержавеющие стали с содержанием более 13% хрома и добавками никеля, молибдена и другие. При производстве и термической обра-ботке таких сталей большое значение имеет характер легирования. Легированными сталями называют сплавы железа, к которым добавлены определенные количества легирующих элементов с целью получения ряда особых свойств. В зависимости от количества легирующих добавок стали подразделяют на:
- низколегированные (количество добавок не превышает 2,5%);
- среднелегированные (добавок от 2,5 до 10%);
- высоколегированные (добавок свыше 10%).

В процессе производства нелегированной стали вместе с шихтой (в том числе и скрапом) непроизвольно попадают разные легирующие элементы, на-пример никель, медь, хром. В общей сложности их количество составляет около 0,5%. Эти примеси, как правило, оказывают незначительное влияние на свойства сталей и поэтому ими можно пренебречь. Ошибочно такие стали называть легированными. Вместе с тем иногда незначительная добавка легирующего элемента, даже в количестве 0,1% и менее, введенная в определенную сталь, позволяет считать эту сталь легированной. Таким образом, получение легированной стали предусматривает намеренное введение легирующих элементов в определенном количестве для получения определенных свойств. При этом даже при небольшом содержание легирующих элементов, если стали приданы определенные свойства, ее относят к разряду спецсталей.

Классификация спецсталей по способу производства.
Стали одинакового химического состава могут выплавлять различными способами, которые подразделяют в зависимости от применяемых печей на: конверторную, мартеновскую, тигельную и электросталеплавильную. Выбор того или иного способа производства зависит от назначения ста-лей (области применения). Например, стали с содержанием 0,6–0,8% С и около 0,6–1% Мn для изделий массового производства, например для закаливаемых рельсов, выплавляют конверторным способом или в основных мартеновских печах большой емкости. Стали примерно такого же химического состава, идущие для изготовления штампов, режущих инструментов и др., можно выплавлять или в мартеновских или в электрических печах. Исследование влияния минимальных количеств примесей таких элементов, как азот, кислород, сера, водород и фосфор, на свойства сплавов железа позволяет определить особенности, обусловленные процессом производства стали. Изучение металлургических закономерностей показывает, что в большинстве случаев характерные свойства сплавов, обусловленные химическим составом и, в частности, малыми количествами примесей, могут быть достигнуты лишь в результате применения определенных способов производства этих сплавов. Таким образом, специальные стали по способу производства (с учетом влияния незначительных количеств примесей) можно рассматривать одновременно и как специальные стали по химическому составу. Отдельными способами производства выделяют переплавные процессы объединены в особую группу специальной электрометаллургии их ещё называют вторичные рафинирующие процессы. К ним относят: вакуумный индукционный переплав (ВИП), вакуумный дуговой переплав (ВДП), плазменный дуговой переплав (ПДП), электрошлаковый переплав (ЭШП), электронно-лучевой переплав (ЭЛП) и другие.

Классификация спецсталей по способу обработки.
Большинство сталей выплавляют в мартеновских печах большой емкости или в кислородных конвертерах. После плавки сталь подвергают горячей прокатке или ковке, термической обработке, а также, например, холодной прокатке, протяжке и тому подобным специальным способам обработки, в результате которых получают желаемые специальные свойства. Примером служат мягкие сорта листовой стали для глубокой вытяжки. Особенности производства и обработки ряда обычных сталей специального назначения позволяют назвать и эти стали специальными, причем в этом случае важное значение имеет изучение влияния небольших количеств примесей.

В большинстве случаев принимают к рассмотрению следующую классификацию специальных сталей:
1. Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали.
2. Инструментальные быстрорежущие стали.
3. Конструкционные износостойкие стали.
4. Машиностроительные: мартенситно-стареющие стали, подшипниковые стали, пружинные стали, высокопрочные стали, рельсовые стали.

Кроме того отдельной группой стоят прецизионные стали и сплавы, которые в настоящее время находят все большее применение в различных областях производства и техники, начиная от устройств и агрегатов бытовой техники (телефонные, телевизионные системы, холодильные агрегаты) и заканчивая машинами прикладной кибернетики, космической техники, средств связи и т.д.


 

ООО «МЕТАЛЛПЛАТФОРМА» Тел. +7 (495) 135 53 15, (929) 900 11 23

Адрес: 143005, РФ, Московская область, Одинцовский район, г. Одинцово, ул. Маршала Толубко дом 3, корп.4, кв.142.

ИНН: 9717011411 КПП:503201001 ОГРН: 5157746186010
Р/Сч: 407 028 102 380 000 884 80 К/Сч: 301 018 104 000 000 002 25
БИК:  044 525 225 Банк: ПАО «СБЕРБАНК» г.Москва.


Посещая этот сайт, вы принимаете программу использования cookie. Подробнее о нашей политике использования cookie.