Классификация специальных сталей
Специальные стали – это сплавы на основе железа, которые отличаются от обычных сталей особыми свойствами, обусловленными химическим составом, способом обработки или способом производства.
В современной металлурги специальные стали классифицируются по трем критериям:
- Способ обработки.
- Химический состав.
- Способ производства.
По химическому составу к специальным сталям относятся сплавы железа, которые легируют вольфрамом, никелем, молибденом, ванадием, хромом. Например, к нержавеющим относятся стали, в которых содержатся минимум 13 % хрома, а также добавки молибдена, никеля и т.п. К легированным сталям относятся сплавы железа, в которые добавляется определенное количество легирующих элементов для получения определенных свойств. В зависимости от количества легирующих элементов стали делятся на: низколегированные, в которых количество добавок не превышает 2,5 %, среднелегированные, в которых добавок содержится от 2,5 до 10 % и высоколегированные - более 10 % добавок. При производстве нелегированной стали в нее попадает шихта и различные легирующие элементы. Как правило их количество не превышает 0,5 %, и они не оказывают существенного влияния на свойства стали.
Шихта – это смесь исходных материалов, которая подлежит переработке в металлургических, химических и прочих агрегатах.
Стали с одинаковым химическим составом могут выплавляться разными способами. Для этого могут использоваться конверторные, тигельные, мартеновские и электросталеплавильные печи. Выбор способа плавления напрямую зависит от области применения готового сплава. Например, для выплавки сталей применяемых для изготовления изделий массового производства, в которых содержится 0,6-0,8 % углерода и около 1 % марганца, используются конверторные или мартеновские печи большой емкости. Данные сплавы могут быть также использованы в производстве штампов и режущего инструмента, однако, в данном случае они выплавляются в электросталеплавильных печах. Разнообразные исследования в области металлургического производства показали, что характерные свойства сплавов и сталей, которые обусловлены химическим составом, например, малым количеством примесей, могут быть достигнуты только в результате применения определенных способов производства. Отдельным способом производства являются переплавные процессы, объединенные в группу специальной электрической металлургии - вторичные рафинирующие процессы. К данным способам относятся:
- Плазменный дуговой переплав.
- Вакуумный индукционный переплав.
- Вакуумный дуговой переплав.
- Электронно-лучевой переплав.
- Электрошлаковый переплав.
После процесса плавления стали подвергаются ковке или горячей прокатке, термической обработке, холодной прокатке, протяжке и другим способам специальной обработки, в результате которых получают стали с необходимыми свойствами. В большинстве случаев используется классификация специальных сталей, которая была предложена Гольдштейном. Согласно ей стали делятся на нержавеющие, конструкционные износостойкие, инструментальные быстрорежущие и машиностроительные, к которым относятся рельсовые, мартенситностареющие, высокопрочные, подшипниковые и пружинные, автоматные стали, а также стали особо высокой вязкости и прочности. В отдельную группу выделяются прецизионные стали и сплавы, находящие все больше применение в самых разных областях техники и производства - от агрегатов и устройств бытовой техники до машин прикладной кибернетики, космической техники и т.п.
Жаростойкие стали и сплавы
Жаростойкие сплавы и стали получают на базе системы железо – хром - никель, с небольшим добавлением кремния. Основное потребительское свойство данных сплавов - температура эксплуатации, которая составляет не менее 550 градусов по Цельсию. Жаростойкие сплавы и стали хорошо устойчивы против газовой коррозии - 900-1200 градусов по Цельсию на воздухе, в печах, том числе и сплавы, в состав которых входят сера, окислительные и науглероживающие. Данные стали и сплавы характеризуются по температуре начала процесса интенсивного окисления, определяющейся содержанием хрома. Например, при 15 % содержании хрома температура эксплуатации составляет минимум 950 градусов по Цельсию, а при содержании в 25 % - 1300 градусов. Жаростойкость зависит не от структуры, а химического состава, по этой причине жаростойкость аутенситныx и ферритных сталей почти одинакова при равном содержании хрома.
Жаростойкие сплавы и стали нашли применение в производстве деталей и частей высокотемпературного оборудования, труб, листов, ящиков для цементации, газовых турбин, поршневых двигателей, печных конвейеров и другого технологического оборудования.
Окисление – это химический процесс, который сопровождается увеличением степени окисления атома окисляемого вещества.
