Поковки из легированной стали: влияние добавок на металл
Сталь для поковок должна обладать прочностью, твердостью, стойкостью к износу. Эти свойства достигаются благодаря улучшению физических, технологических и химических характеристик металла. Поэтому в состав стали внедряют специальные элементы, называемые легирующими. Среди них можно выделить хром, марганец, молибден, никель и др. Добавки оказывают положительное воздействие на качество стали, что делает легированные поковки, более востребованными заготовками для широкого спектра различных производств.
Влияние легирующих добавок на металл и качество поковок
Легирующие элементы значительно повышают противодействие износу стали и поковок. Главной частью стального сплава является феррит. За счет хорошего растворения присадок он становится крепче. А для улучшения твердости также добавляют марганец, кремний и никель. Иногда для этих целей применяют хром и вольфрам, однако они действуют хуже. Также приведенные примеси понижают ударную вязкость феррита. Однако при превышении их концентрации свыше определенной доли эффект будет обратным.
Для повышения прочности материала крайне важно придерживаться нормы добавок. Если ее превысить, то после прокаливания сталь лишится своих основных качественных характеристик: вязкость к удару станет ниже, а хрупкость и подверженность к разрушению повысятся. Это отрицательно повлияет на качество поковки, что не позволит использовать деталь для создания надежного оборудования.
Увеличение прокаливаемости поковки
Прочность детали также определяется прокаливаемостью. После легирования данный процесс будет проходить лучше. Также для улучшения прокаливания можно увеличить влияние карбидной фазы посредством повышения доли углерода.
Действие отдельных элементов на характеристики сплава.
1. Хром. Отлично растворяется в цементите и феррите, улучшает механические свойства. Добавляется в количественном объеме не более двух процентов.
2. Марганец. Равномерно распределяется между двумя фазами. Его вносят в количестве до 1,5%.
3. Никель. Наиболее полезная присадка, внедряемая в количественной доле до пяти процентов. Благоприятно влияет на текучесть сплава, одновременно делая его более стойким к действию высоких температур.
4. Вольфрам и молибден. Превосходно растворяются в цементитной фазе, являются карбидообразующими добавками, действуют на измельчение зерна и на силу прокаливаемости. Вводятся в количествах 0,2-0,4 и 1,2% соответственно.
5. Кремний (до 2%). Воздействует на возрастание текучести и стойкости к растрескиванию и разрушению при холодной механической обработке.
6. Ванадий и титан (не более 0,3 и 0,1%). Усиливают размельчение зерна. Внедряются в те стали, где уже присутствуют хром, никель и марганец. При избытке концентрации способствуют образованию нерастворимых карбидов и негативно влияют на прокаливаемость, ломкость, хрупкость сплава.
7. Бор. Добавляется в сталь в незначительном количестве 0,001-0,02%, что относит его уже к микролегирующим элементам. Способствует увеличению жаропрочности, твердости, горячей пластичности, свариваемости, износостойкости.
|
