Общая характеристика и понятие специальных сталей - Понятие и виды спецсталей

Специальные стали -- это сплавы на основе железа, отличающиеся от обычных сталей особыми свойствами, обусловленными либо их хими ческим составом, либо особым способом производства, либо способом их обработки.

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.

По химическому составу к специальным сталям прежде всего отно сятся сплавы железа, легированные никелем, хромом, вольфрамом, мо либденом, ванадием и др., например нержавеющие стали с содержанием более 13% хрома и добавками никеля, молибдена и др. Разумеется, что при производстве и термической обработке таких сталей большое значение имеет характер легирования.

Было бы целесообразно дать более точное определение понятия ле гированная сталь. В процессе производства нелегированной стали в нее вместе с шихтой (в том числе и скрапом) непроизвольно попадают раз ные легирующие элементы, например никель, медь, хром. В общей слож ности их количество составляет около 0,5%. Эти примеси, как правило, оказывают незначительное влияние на свойства сталей и поэтому ими можно пренебречь. Было бы ошибочно такие стали называть легирован ными. Вместе с тем иногда незначительная добавка легирующего эле мента, даже в количестве 0,1% и менее, введенная в определенную сталь, позволяет считать эту сталь легированной.

Легированными сталями называют сплавы железа, к которым до бавлены определенные количества легирующих элементов с целью полу чения ряда особых свойств.

Таким образом, получение легированной стали предусматривает намеренное введение легирующих элементов в определенном количестве для получения определенных свойств.

При этом следует указать, что даже при небольшом содержание легирующих элементов, если стали приданы определенные свойства, ее относят к разряду специальных. Таким образом, по хими ческому составу к специальным сталям можно отнести чистое железо.

Специальные стали по способу производства.

Ряд сталей одинако вого химического состава -- в том числе и нелегированные с весьма ма лым содержанием марганца и кремния, определяемым процессом про изводства, -- выплавляют томасовским и бессемеровским способами, а также в мартеновских, или в электрических, или тигельных печах.

Выбор того или иного способа производства зависит от назначения сталей (области применения). Например, стали с содержанием 0,6-- 0,8% С и около 0,6--1% Мn для изделий массового производства, напри мер для закаливаемых рельсов, выплавляют томасовским способом или в основных мартеновских печах большой емкости. Стали примерно та кого же химического состава, идущие для изготовления штампов, режу щих инструментов и др., можно выплавлять или в мартеновских или в электрических печах. Особую группу этих сталей представляют выплав ляемые в бессемеровских и кислых мартеновских печах стали для пил и лемехов. Следовательно, термин специальные стали связан в данном случае со способом производства. Характерным примером зависимости свойств от способа производства является так называемая "цементная" сталь, в которой требуемое содержание углерода достигается путем спе циальной цементации особо чистого железа.

Исследование влияния минимальных количеств примесей таких эле ментов, как азот, кислород, сера, водород и фосфор, на свойства спла вов железа позволяет определить особенности, обусловленные процес сом производства стали. Изучение металлургических закономерностей показывает, что в большинстве случаев характерные свойства сплавов, обусловленные химическим составом и, в частности, малыми количест вами примесей, могут быть достигнуты лишь в результате применения определенных способов производства этих сплавов. Таким образом, спе циальные стали по способу производства (с учетом влияния незначи тельных количеств примесей) можно рассматривать одновременно и как специальные стали по химическому составу.

Специальные стали по способу обработки.

Большинство сталей вы плавляют в мартеновских печах большой емкости или в томасовских конвертерах. После плавки сталь подвергают горячей прокатке или ков ке, термической обработке, а также, например, холодной прокатке, про тяжке и тому подобным специальным способам обработки, в результате которых получают желаемые специальные свойства. Примером служат мягкие сорта листовой стали для глубокой вытяжки.

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 долей инновационной составляющей.

Причем основные направления развития спецэлектрометаллургии за рубежом заключаются в:

    1. Совершенствование технологии выплавки и переплава спецметалла, агрегатов, систем контроля и управления процессами, для обеспечения гарантии качества металла, увеличения выхода годного и снижения затрат. 2. Создание новых менее затратных технологий для производства спецметалла "наземного" (не авиакосмической промышленности) применения, для существенного снижение себестоимости металла.

Выделяют следующие группы спе циальных сталей:

    1) Коррозионно-стойкие (нержавеющие) стали. 2) Инструментальные быстрорежущие стали. 3) Конструкционные износостойкие стали. 4) Машиностроительные.

В свою очередь машиностроительные стали подразделяют на:

    - мартенситно-стареющие стали; - подшипниковые стали; - пружинные стали; - высокопрочные стали; - рельсовые стали.

Кроме того отдельной группой стоят прецизионные стали и сплавы, которые в свою очередь подразделяются на:

    1 Магнитно-мягкие сплавы. 2 Магнитотвердые материалы. 3 Сплавы с заданным коэффициентом термического расширения. 4 Сплавы с особыми упругими свойствами. 5 Сверхпроводящие материалы. 7 Твердые материалы. 8 Жаропрочные стали и сплавы. 9 Полупроводниковые материалы. 10 Порошковые материалы.

Прецизионные стали и сплавы 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

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, легких, 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.

Причем исходя из "Стратегические направления развития материалов и технологий до 2030 года" предусматривается разработка технологий получения сверхчистых по примесям и керамическим включениям ультрадисперсных порошков на основе нового поколения титановых, интерметаллидных, ниобиевых и никелевых сплавов, в том числе "экстра"-порошков для лазерной LMD-наплавки (гранулометрический состав 40-80 мкм), керамоподобных титановых сплавов, работоспособных до температуры 700°С, а также создание центра компетенции (трансфера технологий) по порошковым материалам и аддитивным технологиям.

Похожие статьи




Общая характеристика и понятие специальных сталей - Понятие и виды спецсталей

Предыдущая | Следующая