Нагартованный металл это

Нагартовка и наклеп – принципиальна ли разница?

Безусловно, упрочнение металлов весьма важно, ведь большинство узлов машин и механизмов работают в неблагоприятных условиях, способствующих возникновению разных дефектов, и одним из способов добиться износоустойчивости является нагартовка стали.

1 Явление наклепа и нагартовки – зачем оно нужно?

Наклеп является одним из видов упрочнения металлов и их сплавов путем пластической деформации, проходящей при температуре, которая ниже температуры рекристаллизации. Осуществляется этот процесс через изменение структуры материала и фазового состава. Явление наклепа сопровождается дефектами кристаллической решетки, выходящими на поверхность образца. В результате увеличиваются твердость и прочность, но при этом снижаются такие характеристики, как ударная вязкость, пластичность и сопротивляемость материала деформации противоположного знака, также снижается и его устойчивость к коррозии.

У ферромагнитных же металлов, например у железа, возрастает коэрцитивная сила, а магнитная проницаемость, напротив, становится меньше. Остаточная индукция при небольших степенях деформации падает, но если этот параметр увеличить, то она резко возрастет. Кроме того, более пластичные материалы создают большее трение, наклеп деформируемого металла упрочняет его и, соответственно, данный показатель становится ниже.

Что же насчет нагартовки, так она, по сути, является тем же наклепом. Просто последний может быть полезным либо вредным (неумышленным). Например, в результате резанья происходит интенсивный наклеп, металл упрочняется и становится более хрупким, хотя мы не хотели такого результата. В общем, все произошло само собой, без нашего желания и потребности. А вот нагартовка – это осознанное упрочнение, когда хотят добиться такого эффекта.

2 Наклеп металла – типы и физика этого процесса

Данное упрочнение бывает двух видов. В случае если в металле произошли фазовые изменения, в результате чего образовались новые фазы, имеющие иной удельный объем, то такой процесс будет, соответственно, называться фазовым наклепом. А когда изменения кристаллической решетки произошли в результате воздействия каких-то внешних сил, то это будет деформационный. Он, в свою очередь, делится на центробежно-шариковый и дробометный наклеп.

Так, при первом на обрабатываемую поверхность воздействуют шарики, которые располагаются на периферии обода и затем отбрасываются вглубь гнезда. Дробеструйное (дробометное) упрочнение достигается посредством кинетической энергии быстрого потока (его скорость достигает 70 м/с) круглой дроби диаметром в пределах от 0,4 до 2 миллиметров. Часто для этой цели используют чугунные, керамические, стальные элементы.

Разберемся в физике этого процесса. Если на металл производить некую нагрузку, которая будет превышать предел текучести, то при этом возникнут напряжения, а после снятия давления материал будет деформирован. В случае же повторного «нагружения» способность данного изделия к пластическим деформациям снизится, и его предел текучести повысится до значения возникших ранее напряжений. Материал, очевидно, станет прочнее. И тогда чтобы опять вызвать очередное изменение формы с остаточным изгибом, необходимо будет прикладывать более высокую нагрузку.

Вообще, пластическая деформация является следствием перемещения дислокаций. И пара движущихся дефектных линий в кристаллической решетке способна породить сотни новых, результатом этого является повышение предела текучести. Но такое явление значительно отражается на строении металла. Его решетка искажается, а беспорядочно ориентированные кристаллы поворачиваются осями наибольшей прочности вдоль направления деформации. И чем последняя окажется больше, тем заметнее будет увеличиваться степень структурированности, другими словами, все зерна станут ориентированы одинаково. При этом мнение, будто зерна измельчаются, весьма ошибочно, они только лишь деформируются, сплющиваются, но сохраняют площадь поперечного сечения.

Таким образом, наклеп металла представляет собой физический процесс, в результате которого изменяется кристаллическая структура материала, и металл становится более прочным, твердым, но в то же время и хрупким.

3 Нагартовка – оборудование и технологический процесс

Данный способ упрочнения нашел свое применение в том случае, когда необходимо повысить устойчивость деталей к растрескиванию, а также предотвратить усталость материала. Он часто используется в таких областях, как автомобиле- и авиастроение, в нефтяной и строительной индустриях. Немаловажным в этом вопросе является и качество оборудования, с помощью которого производят наклеп металла. Сегодня выбор установок довольно велик, причем они могут быть как общего назначения, так и созданные для какого-то конкретного ассортимента, например болтов, пружин и т. д. При этом независимо от размеров и вида обработки, процесс полностью автоматизирован, каждая установка позволяет регулировать как количество дроби, так и скорость, с которой она подается.

Как говорилось выше, данное явление может быть желаемым и наоборот. Желательное (полезное) – его называют нагартовкой – в основном применяют, когда нет возможности упрочнить металл путем термической обработки, также тогда находят свое применение операции, осуществляемые путем холодного деформирования. Это накатка, волочение, холодная прокатка, дробеструйная обработка и т. д. В основном нагартовке подвергаются медь, некоторые алюминиевые сплавы и сталь с содержанием углерода менее 0,25 %.

Что же насчет вредного наклепа, так здесь тоже все понятно, он возникает как бы сам собой и является нежелательным результатом какого-либо механического воздействия. Таким образом, проводить дальнейшую обработку металла зачастую становится невозможно, потому что можно повредить как инструмент, так и само изделие. Еще одним поводом для нежелательного упрочнения может служить нагрузка, повторявшаяся несколько раз, и в каждом случае было превышение предела текучести материала. Вследствие чего металл может быть подвержен полному разрушению.

В случае, когда необходимо вернуть образцу первоначальные свойства, производят снятие наклепа. Осуществляется данная процедура путем нагревания металла, так как тогда движение атомов становится более интенсивным, что способствует протеканию процессов, которые возвращают его в более устойчивое состояние. При этом следует иметь в виду, если нагрев относительно невысокий, тогда происходит возврат (снятие микронапряжений второго рода и частичного искажения кристаллической решетки).

Но если температуру и дальше увеличивать, тогда атомы становятся все более и более подвижными, в результате чего появляются новые равноосные зерна. Данное явление носит название рекристаллизационный отжиг. Этот процесс является по своей сути диффузионным, первыми возникают зародыши новых зерен в местах, где плотность дислокаций повышена и сосредоточены наибольшие искажения кристаллической решетки. Далее же происходит рост очагов в результате перехода атомов от проблемных участков. В конце концов деформированные зерна исчезают полностью, а металл состоит из новых, равноосных. Так становится видно, что наклеп и рекристаллизация являются противоположными процессами.

Всё о цветных металлах и сплавах (бронза, медь, латунь и др)

Бронза | Латунь | Марки БрАЖ БрОФ ОЦС Л63 ЛС59 | Характеристики | Применение | Расшифровка | Латунный лист | Втулка | Бронзовая труба | Пруток | ГОСТ | Продажа | Блог | Применение | Втулки | Трубы

Tagged with нагартовка

Алюминиевые сплавы для нагартовки

Деформационно упрочняемые сплавы чаще называют «не упрочняемые термической обработкой». Такое «негативисткое» и громоздкое определение звучит весьма неконструктивно, так как ничего не сообщает о таком полезном их свойстве, как способность упрочнения пластической деформацией, по-другому — нагартовкой, и еще по-другому — наклепом. На наш взгляд, определение «деформационно упрочняемые» звучит аналогично определению «термически упрочняемые» и, поэтому, значительно более информационно и оптимистично.

Эти сплавы принадлежат к сериям 1ххх, 3ххх, 5ххх и 8ххх. Строго говоря, все металлы и сплавы способны упрочняться деформацией, но для алюминиевых сплавов этот термин применяется только для тех сплавов, которые не способны упрочняться за счет процессов старения. Эти сплавы получают свое состояние путем последовательных горячих и холодных формообразующих операций (например, прокатка листов) в комбинации с одним или несколькими промежуточными и/или окончательными отжигами.

Природа наклепа и нагартовки

Эффект деформационного упрочнения, которое обычно называют наклепом или нагартовкой, заключается в модификации структуры материала путем пластической деформации. Это происходит при изготовлении полуфабриката в ходе операций прокатки или волочения, а также при операциях формовки заготовок или полуфабрикатов, например, гибке.

Деформационное упрочнение сопровождается повышением механической прочности и твердости, а также снижением пластичности, то есть снижением способности материала к деформированию. Чем больше степень деформирования или скорость деформационного упрочнения, тем больше проявляется этот эффект.

Уровень механических свойств, который может достигаться деформационным упрочнением зависит от химического состава сплава. Например, сплав 5083 (АМг4,5), который содержит от 4,0 до 4,9 % магния, приобретает бОльшую твердость, но и более ограниченную способность к деформации, чем сплав 5754(аналог АМг3), у которого магния только от 2,6 до 3,6 %.

Однако постепенное повышение прочности всегда достигает предела, выше которого дальнейшее деформирование становиться трудным или даже невозможным. Поэтому, если деформационная обработка сплава должна быть продолжена, то метал необходимо «умягчить» термической обработкой – отжигом.

Технологический смягчающий отжиг алюминия

Способность обрабатываемого металла к дальнейшему деформированию может быть восстановлена видом термической обработки, который называется «отжиг».

В ходе этого процесса, который выполняется при температуре выше 300 ºС, твердость и прочность металла снижаются понемногу – происходит восстановительный отжиг. Затем прочностные характеристики падают более резко – происходит процесс рекристаллизации — и, наконец, они достигают минимальных величин, соответствующих механическим свойствам отожженного металла.

Эти процессы восстановительного и рекристаллизационого отжига сопровождаются модифицированием текстуры и размера зерен металла. В ходе рекристаллизации происходит реорганизация сплава к новой зеренной структуре.

Стоит отметить, что для одной и той же прочности на растяжение пластичность выше в металле после восстановительного отжига (Н2Х), чем в просто нагартованном металле (Н1Х). Состояние металла после восстановительного отжига будет, поэтому, более предпочтительным, если требуется максимальная способность материала к пластическому деформированию.

Параметры восстановительного отжига для сплавов 5ххх: температура от 240 до 280 ºС при выдержке от 1 до 4 часов, рекристаллизационного – от 330 до 380 ºС при выдержке от 0,5 до 2 часов.

Для того, чтобы отожженный металл имел хорошую способность к пластическому деформированию, он не должен иметь грубую зеренную структуру. Этот проявляется в виде так называемой «апельсиновой корки».

Отжиг алюминия на мелкое зерно

Есть несколько условий для получения отожженного металла с мелким зерном.

1) Металл должен получить достаточную степень нагартовки, соответствующую относительному сужению поперечного сечения не менее, чем на 15 %. Если это требование не выполняется, то металл должен подвергаться только восстановительному отжигу (необходимо избежать рекристаллизационного отжига).
2) Подъем температуры должен быть быстрым, от 20 до 60 ºС в час.
3) Необходимо избегать чрезмерно высоких температур, выше 350 – 400 ºС, и длительностей выдержки при них, то есть, не более 2 часов.

Нагартованные состояния

Деформационно упрочняемые сплавы имеют три основных состояния (таблица ниже), как это определено в европейском стандарте EN 515.

Классические нагартованные состояния (Н-состояния) обозначаются двумя цифрами:

• первая обозначает основное состояние;
• вторая указывает на степень нагартовки.

Некоторые состояния обозначаются тремя цифрами, например, Н111 и Н116. Все эти состояния означают минимальные механические свойства, установленные стандартами ЕN.Основные алюминиевые сплавы серии 5ххх — деформационно упрочняемые — и большинство их состояний, которые применяются в морском судостроении и морской инфраструктуре, представлены здесь.

Термическое упрочнение алюминиевых сплавов

ООО ВПО ПромМеталл http://bronza555.ru/

[email protected] +7-903-798-09-70 (звоните!)

Складскую справку можно скачать здесь

Деформируемые алюминиевые сплавы разделяют на неупрочняемые термической обработкой и упрочняемые. Кнеупрочняемым алюминиевым сплавам относят сплавы марки АМц2, АМг2, АМгЗ, имеющие невысокую прочность и высокую пластичность; их применяют для изделий, получаемых глубокой вытяжкой, упрочняют холодной обработкой давлением (нагартовкой).

Наиболее распространены сплавы, упрочняемые термической обработкой. К ним относят дюралюминий марок Д1, Д16, Д3П, в состав которых входят алюминий, медь, магний и марганец. Основными видами термического упрочнения дюралюминия являются закалка и старение. Закалку проводят при 505—515° С с последующим охлаждением в холодной воде. Старение применяют как естественное, так и искусственное. При естественном старении сплав выдерживают в течение 4—5 сут, при искусственном — 0,8—2,0 ч; температура старения — не ниже 100—150°С; прочность после обработки уВ = 490 МПа, 6=14%. Сплавы Д1 и Д16 применяют для изготовления деталей и элементов строительных конструкций, а также изделий для летательных аппаратов.

Авиаль (АВ, АВТ, АВТ1)—это деформируемый сплав, обладающий более высокой пластичностью, свариваемостью и коррозионной стойкостью, чем дюралюминиевые; подвергают закалке в воде при 515—525° С и старению: сплавы АВ и АВТ — естественному, сплав АВТ1 — искусственному при 160° С с выдержкой 12—18 ч. Применяют авиаль для производства листов, труб, лопастей винтов вертолетов и т. п.

Высокопрочные (ув=550-700 МПа) алюминиевые сплавы В95 и В96 имеют меньшую пластичность, чем дюралюминий. Термическая обработка этих сплавов заключается в закалке при 465—475° С с охлаждением в холодной или горячей воде и искусственном старении при 135—145° С в течение 14—16 ч. Применяют сплавы в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при 100—200° С.

Ковочные алюминиевые сплавы марок АК1, АК6, АК8 подвергают закалке при 500—575° С с охлаждением в проточной воде и искусственному старению при 150—165° С с выдержкой 6—15 ч; прочность сплава уВ = 380-460 МПа, относительное удлинение д = 7-10%.

Литейные алюминиевые сплавы называют силуминами. Наиболее распространены термически упрочняемые сплавы марок АЛ4, АЛ6 и АЛ20 Отливки из сплавов АЛ4 и АЛ6 закаливают при 535—545° С с охлаждением в горячей (60—80° С) воде и подвергают искусственному старению при 175° С в течение 2—3 ч; после термической обработки ув=260 МПа, д = 4-6%, твердость НВ 75—80. Для снятия внутренних напряжений отливки из этих сплавов отжигают при 300° С в течение 5—Ю ч с охлаждением на воздухе. Жаропрочные сплавы марок АЛ 11 и АЛ20, идущие для изготовления поршней, головок цилиндров, топок котлов, работающих при 200—300° С, подвергают закалке (нагрев до 535—545° С, выдержка при этой температуре в течение 3—6 ч и охлаждение в проточной воде), а также стабилизирующему отпуску при 175—180° С в течение 5—10 ч; после термической обработки ув=300-350 МПа, д=3-5%.

способ производства холоднокатаной листовой нагартованной стали

Способ предназначен для повышения потребительских свойств низкоуглеродистой холоднокатаной листовой нагартованной стали сечением 0,43 0,63×1250 мм. Способ включает прокатку полосовой горячекатаной заготовки в валках широкополосного стана с заданными обжатиями. Получение листовой стали, имеющей свойства нагартованного металла, пригодной для последующего оцинкования, обеспечивается за счет того, что прокатку производят на двухклетевом реверсивном стане с относительным суммарным обжатием в пределах 69 79%, при этом величину обжатия в последнем проходе принимают равной 56 60% от обжатия в первом проходе, а величину удельного натяжения — в пределах 75 85 Н/мм 2 при добавочном натяжении не более 20 Н/мм 2 .

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холоднокатаной листовой нагартованной стали.

Нагартованная — это поверхностно наклепанная сталь, обработанная без ее полной рекристаллизации (см. «Толковый металлургический словарь» под ред. В.И.Куманина, М., «Металлургия», 1989, с.177 и 179). Нагартованную листовую сталь получают холодной прокаткой, технология которой достаточно подробно описана, например, в книге П.И.Полухина и др. «Прокатное производство», М., «Металлургия», 1982, с.511-535.

Известен способ холодной прокатки тонколистовой стали, при котором в заданные промежутки непрерывного стана подают смазочно-охлаждающую жидкость, содержащую пальмовое масло, при этом масло многократно используют в оборотном цикле смазочно-охлаждающей жидкости с заданными жирностью и удельным расходом (см. пат. РФ № 2288791, кл. В21В 1/28, опубл. БИ № 34, 2006 г.). Однако этот способ непригоден для получения нагартованной листовой стали.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу является технология холодной прокатки листовой стали, описанная в книге В.Ф.Зотова и В.И.Елина «Холодная прокатка металла», М., «Металлургия», 1988, с.165-179.

Эта технология заключается в прокатке полосовой горячекатаной заготовки в валках непрерывного стана с заданными обжатиями и характеризуется тем, что величину суммарного обжатия принимают в зависимости от конечной толщины полос в пределах 42 85%, а величину удельных натяжений доводят до 0,6 0,7 от предела текучести прокатываемого металла.

Использование известной технологии для производства нагартованной холоднокатаной стали весьма затруднительно из-за отсутствия конкретизации величин обжатий и натяжений, что не позволит получить требуемые потребительские свойства готового проката.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение потребительских свойств низкоуглеродистой листовой стали, предназначенной для последующего оцинкования.

Для решения этой задачи в способе, заключающемся в прокатке горячекатаной заготовки в валках широкополосного стана с заданными обжатиями, прокатку низкоуглеродистой стали сечением 0,43 0,63×1250 мм на двухклетевом реверсивном стане ведут с относительным суммарным обжатием в пределах 69 79%, при этом величину обжатия в последнем проходе принимают равным 56 60% от обжатия в первом проходе, а величину удельного натяжения — в пределах 75 85 Н/мм 2 при добавочном натяжении не более 20 Н/мм 2 .

Приведенные параметры прокатки получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в оптимизации величин обжатий и натяжений при холодной прокатке низкоуглеродистой стали, что позволяет получить оцинкованный лист с улучшенными потребительскими свойствами. Добавочное натяжение делается для более плотной смотки полос в рулоны, что весьма важно для последующей операции оцинкования на непрерывном агрегате.

Опытную проверку предлагаемого способа осуществляли на двухклетевом реверсивном стане 2500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью при холодной прокатке низкоуглеродистой полосовой стали вышеуказанного сортамента варьировали величины суммарных обжатий, величину обжатия в последнем (четвертом) проходе и натяжение (в том числе — добавочное). Результаты опытов оценивали по выходу нагартованной стали повышенного качества.

Наилучшие результаты (выход листового проката повышенного качества в пределах 99,4 99,9%) получены с использованием заявляемого способа. Отклонения от рекомендуемых его параметров ухудшали достигнутые показатели. Так например, при величине суммарного обжатия 2 , а отсутствие добавочного натяжения ухудшало смотку полос в рулоны, что отрицательно сказывалось на процессе оцинкования..

При >79% и ₄>0,6 ₁ сталь получалась излишне наклепанной, что ухудшало свойства оцинкованного металла. Этот же отрицательный результат наблюдался при >85 Н/мм 2 , а также при добавочном натяжении _д>20 Н/мм 2 . В этих случаях выход проката требуемого качества не превысил 95%.

Технология, взятая в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялась ввиду заведомой ее непригодности для получения требуемого листового проката. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономический анализ показал, что использование настоящего способа при холодной прокатке тонколистовой нагартованной стали, предназначенной для оцинкования, увеличит выход листа с повышенными потребительскими свойствами не менее чем на 5% при соответствующем росте прибыли от его реализации.

Пример конкретного выполнения

Низкоуглеродистая сталь с конечными размерами 0,53×1250 мм прокатывается за два прохода (1-2 клеть, 2-1 клеть) на двухклетевом реверсивном широкополосном стане.

Исходная горячекатаная заготовка имеет толщину 2,0 мм. Суммарное относительное обжатие: =(2,0-0,53): 2,0×100%=73,5%. Толщина полосы по проходам: 2,0 1,36 0,96 0,65 0,53.

Величины относительных обжатий ₁=32,0%; ₂=29,4%; ₃=32,3; ₄=18,5%; т.е ₄=0,58× ₁.

Величина удельного натяжения полосы при прокатке: =80 Н/мм 2 , а добавочного _д=18 Н/мм 2 .

Полученный подкат для оцинкования обладает свойствами нагартованного металла.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ производства холоднокатаной листовой нагартованной низкоуглеродистой стали сечением 0,43 0,63×1250 мм, включающий прокатку полосовой горячекатаной заготовки в валках двухклетевого реверсивного широкополосного стана, которую осуществляют с относительным суммарным обжатием в пределах 69 79%, обжатием в последнем проходе, равным 56 60% от обжатия в первом проходе, и удельным натяжением, составляющим 75 85 Н/мм 2 , с добавочным натяжением для смотки не более 20 Н/мм 2 .

Легированная сталь — виды, характеристика, легированный лом

Всем известно отличие стальных конструкций от чугунных аналогов. Фактически, две раз новидности черного металла различаются по концентрации углерода относительно железа. Предельная величина концентрации углерода составляет 2.14% и выбрана не случайно. Это пороговое значение растворимости элемента C в аустените – высокотемпературной модификации Fe с гранецентрированной решеткой. Современные технологии позволяют преодолевать предельное значение: содержание углерода в высокоуглеродистых сталях составляет до 3.4%.

Впрочем, суть эпилога в другом: сталь – это легированное углеродом железо, а добавление других металлов, позволяет управлять свойствами черного металла. Процесс аналогичен игре ребенка с конструктором, когда, зачастую, только практический эксперимент позволяет определить эффективность легирования. Действительно, влияние легирующих элементов на свойства стали — часто остается на эмпирическом уровне и не следует определенной логике. Исключение составляет, пожалуй, только Ванадий – элемент, добавление которого к стали позволяет улучшить такие характеристики, как ковкость и твердость.

Легированные стали классификация и маркировка

Базовая сортировка низкоуглеродистого железа позволяет разделить его на две разновидности. Фактически, основная классификация легированных сталей ведется по способу их использования:

1. Конструкционные. Сталь, используемая при изготовлении деталей, узлов и конструкций.
2. Инструментальная. Металл характеризуется содержанием углерода на уровне 0.9 – 1.4%. Дополнительные легирующие элементы в сталях инструментальных: хром, ванадий, вольфрам, кремний, марганец и прочие. Суммарная концентрация примесей, исключая углерод, не превышает 5%. Используются в производстве инструмента ударного и режущего воздействия.

Классификация легированных сталей по назначению

Первый вопрос общего плана что значит легированная сталь? Уже получил ответ выше. Это разновидность низкоуглеродистого железа, имеющая внедрения других металлов для улучшения определенных параметров. Этот термин дает ответ и на следующий вопрос: для чего в сталь вводятся легирующие элементы? Таким образом, разобравшись, что такое легированная и нелегированная сталь можно перейти к рассмотрению двух базовых разновидностей этого металла.

Маркировка легированных сталей

Конструкционные легированные стали

Толстостенные трубы из конструкционной стали

Классификация этого вида низкоуглеродистого железа достаточно обширна. Среди параметров, определяющих сортировку конструкционной стали присутствуют:

• форма и габариты;

• процентная масса легирующих элементов;

• химический состав и базовая примесь;

• качество металла, его поверхности (две различные категории);

• вид обработки.

В частности, различают такие виды проката конструкционной легированной стали: круглый (марка 40х), квадратный, шестигранный, профильный под косые шайбы и полосы. Также, согласно ГОСТ 1113-88, конструкционная сталь производится в виде кованых прутков квадратного и круглого сечения. Обособленная разновидность этого вида легированного черного метала – сталь со специальной отделкой поверхности (ГОСТ 14955).

Разобраться какие стали называются легированными (конструкционный металл) поможет ГОСТ 4543-71. Соответственно этому документу изготовляется конструкционное низкоуглеродистое железо. Таким образом, вопрос «дайте определение легированных сталей», сводится к ассортименту добавок, вводимых в металл для улучшения его характеристик. Это: азот, хром, кремний, бор, тугоплавкие металлы. Дополняют ряд никель, медь, алюминий и прочие цветные металлы.

Рассматривая конструкционные легирующие стали, следует обратить внимание на такой критерий, как общее содержание примесей. Он сортирует металл на три класса:

• высоколегированный – доля добавок более 10%;

• умеренный от 2.5 до 10%;

• низкое содержание примесей — менее 2,5%.

Во всех случаях указывается массовый процент легирующей добавки.

Химический состав – еще один фактор классификации. Классификация конструкционной легированной стали, разделяющий ее на качественную, высококачественную, маркируемую литерой «А» и металл электрошлакового переплава — особо высококачественная разновидность с ведущей «Ш» в маркировке.

Аналогично качеству химического состава, различают три категории легированной конструкционной стали, соответственно качеству обработки поверхности. Дополнительный критерий сортировки в этом случае – вид обработки. Это, во-первых, кованый или горячекатаный прокат, калиброванный металл, а также сталь со специальной отделкой поверхности.

Уровень термической обработки отражает маркировка легированных сталей. В частности, литера «Т» говорит о термически обработанном металле, «Н» – нагартованном. Обозначение легирующих элементов в стали указывается после содержания углерода (первая пара цифр).

Нагартовка — это упрочнение металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации (определение из Википедии)

Дополнительные обозначения легированных сталей указывают на следующие особенности:

1. По степени раскисления. Параметр напрямую зависит от процентного вхождения кремния. Стали содержащие не более 0.07% называют кипящими, свыше 0.12% — спокойными. Интервал 0.07 – 0.12% соответствует полуспокойным маркам металла.
2. Непосредственно маркировка. Формируется из нескольких элементов. Первый – буквенное обозначение Б или В (группа А не обозначается) с последующим «Ст». Например, Ст1кп2; БСт2пс; ВСт6сп3. Второй – цифра, соответствующая номеру ГОСТ. Третий символ: буква «Г», присутствие которой указывает на повышенно содержание марганца. Далее идут степень раскисления металла и номер категории стали.
3. Применение. Параметр, указывающий, где используют легированные конструкционные стали. Маркировки Ст1, Ст2 отводятся под проволоку и изделия из прутков: гвозди или заклепки. Крепежные детали обозначаются Ст3, Ст4 а осевые элементы или валы под слабой нагрузкой – Ст5, Ст6.

Альтернативная классификация конструкционных сталей по сфере использования, разделяет металл на подшипниковый, рессорно-пружинный и теплоустойчивый. В первых двух случаях наименования говорят сами за себя, тогда как последний вариант соответствует металлу, сектор применения которого — энергетическое машиностроение. Подобные конструкционные стали используются в производстве котлов, паронагревателей или сосудов.

Инструментальные легированные стали

Инструментальные легированные стали

Данный вид низкоуглеродистого железа обладает иными приоритетным параметрами, сосредоточенными на высоких показателях твердости и износостойкости. Обе характеристики улучшаются с повышением концентрации углерода в металле.

Первоочередно вопрос, затрагивающий легированные стали – применение этого вида металла. Область использования, как указывалось ранее, соответствует названию категории. Подобная сталь – это материал для производства трех основных групп инструментов:

Первая категория объединяет резцы, фрезы, долбяки. К ней относится и класс быстрорежущей стали, отличающейся красностойкостью, а также сохранением режущих характеристик при нагреве до температуры 700 0 С. Другая отличительная особенность быстрорежущей стали – скорость обработки металла, превышающая аналогичный параметр обычных инструментальных марок в пять раз. Маркировка быстрорежущих марок производится литерой «Р», где последующие цифры указывают процентное вхождение вольфрама.

Документ, описывающий инструментальные легированные стали — ГОСТ 5950 – 73. Данная разновидность обладает улучшенной теплостойкостью, диапазон значений данного параметра переносится в интервал 250 – 300 0 С. Увеличение данной характеристики сказывается на скорости резания, повышая ее значение на 20 – 40%.

Рассматривая, как влияют легирующие элементы на свойства стали, остановимся на нескольких элементах.

Кремний, марка – 9ХС. Введение элемента в состав инструментальной стали повышает ее прокаливаемость до 40 мм. Дополнительный эффект связан с улучшением стойкости мартенсита при отпуске. Впрочем, элемент приносит и отрицательные нюансы в легируемый металл. Стали, содержащие кремний плохо поддаются резанию.

Изделия из легированной конструкционной стали

Марганец, марки – ХВГ, 9ХВСГ. Легирование этим металлом приводит к снижению деформации инструмента в процессе закалки. Наиболее эффективен данный тип легирования для протяжек – инструментов, обладающих большим соотношением длины к диаметру поперечного сечения.

Хром. Легирование элементом применяется для улучшения твердости стали после закалки.

Легированный металлолом

Обзор рынка легированного лома касается не только стали, но и чугуна. Действительно, доля объявлений купим легированный лом чугуна, не особо уступает спросу на вторичное низкоуглеродистое железо. Прием легированного лома осуществляется практически всеми пунктами, работающими с черным металлом, однако по существенно более высокой стоимости.

Стоит понимать: для пунктов приема металлолома такого разделения по легированным сталям нет (как в справочнике) — для них есть черный лом, лом нержавеющей стали и лом быстрорезов. Если с нержавейкой и быстрорезом все понятно, то в черный лом могут включаться такие стали, как: 09Г2с и другие марки, которые востребованы в данном конкретном регионе. Некоторые предприятия специализированно закупают лом стали из 09г2с.

Естественно, учитывая специфику легированных отходов и лома легированной стали, цена такого лома за килограмм определяются вхождением определенных металлов — легирующих элементов. Например, вторичная сталь, с содержанием никеля более 9.3%, может приниматься до 60 рублей за кг, тогда как более низкая концентрация Ni, приравнивает отходы к обычному черному стальному лому – 11000 за тонну.

Особую ценность представляют быстрорежущие марки, ценность которых даже в виде металлолома существенно выше. Однако сами по себе отходы быстрорезов многие приемщики разделяют на две категории. К первой группе относятся марки Р6М5, Р18, применяемые для обработки металлов, тех же легированных конструкционных сталей. Вторая – включает сорта Р9 и Р12, используемые для работ по камню и менее твердым материалам — см. статью лом быстрорежущей стали.

Лом быстрорежущей стали

Таким образом, стоимость лома легированной стали определяется в основном парой параметров: содержание и тип добавки, а также качество самой стали. С другой стороны, лом быстрорезов, в отличие от других стальных отходов, может быть использован как деловой. Многие инструменты, даже отработав эксплуатационный ресурс, остаются привлекательными для дальнейшего использования. Сфера их применения может включать как бытовой сектор, так и небольшие частные предприятия.

Видео — как делают нержавеющую сталь

Алюминий и его сплавы: характеристика, свойства, применение

Алюминий — серебристо-белый легкий парамагнитный металл. Впервые получен физиком из Дании Гансом Эрстедом в 1825 году. В периодической системе Д. И. Менделеева имеет номер 13 и символ Al, атомная масса равна 26,98.

Производство алюминия

Для производства алюминия используют бокситы — это горная порода, которая содержит гидраты оксида алюминия. Мировые запасы бокситов почти не ограничены и несоизмеримы с динамикой спроса.

Боксит дробят, измельчают и сушат. Получившуюся массу сначала нагревают паром, а затем обрабатывают щелочью — в щелочной раствор переходит большая часть оксида алюминия. После этого раствор длительно перемешивают. На этапе электролиза глинозем подвергают воздействию электрического тока силой до 400 кА. Это позволяет разрушить связь между атомами кислорода и алюминия, в результате чего остается только жидкий металл. После этого алюминий отливают в слитки или добавляют к нему различные элементы для создания алюминиевых сплавов.

Алюминиевые сплавы

Наиболее распространенные элементы в составе алюминиевых сплавов — медь, марганец, магний, цинк и кремний. Реже встречаются сплавы с титаном, бериллием, цирконием и литием.

Алюминиевые сплавы условно разделяют на две группы: литейные и деформируемые.

Для изготовления литейных сплавов расплавленный алюминий заливают в литейную форму, которая соответствует конфигурации получаемого изделия. Эти сплавы часто содержат значительные примеси кремния для улучшения литейных свойств.

Деформируемые сплавы сначала разливают в слитки, а затем придают им нужную форму.

Происходит это несколькими способами в зависимости от вида продукта:

1. Прокаткой, если необходимо получить листы и фольгу.
2. Прессованием, если нужно получить профили, трубы и прутки.
3. Формовкой, чтобы получить сложные формы полуфабрикатов.
4. Ковкой, если требуется получить сложные формы с повышенными механическими свойствами.

Марки алюминиевых сплавов

Для маркировки алюминиевых сплавов согласно ГОСТ 4784-97 пользуются буквенно-цифровой системой, в которой:

• А — технический алюминий;
• Д — дюралюминий;
• АК — алюминиевый сплав, ковкий;
• АВ — авиаль;
• В — высокопрочный алюминиевый сплав;
• АЛ — литейный алюминиевый сплав;
• АМг — алюминиево-магниевый сплав;
• АМц — алюминиево-марганцевый сплав;
• САП — спеченные алюминиевые порошки;
• САС — спеченные алюминиевые сплавы.

После первого набора символов указывается номер марки сплава, а следом за номером — буква, которая обозначает его состояние:

• М — сплав после отжига (мягкий);
• Т — после закалки и естественного старения;
• А — плакированный (нанесен чистый слой алюминия);
• Н — нагартованный;
• П — полунагартованный.

Виды и свойства алюминиевых сплавов

Алюминиево-магниевые сплавы

Эти пластичные сплавы обладают хорошей свариваемостью, коррозийной стойкостью и высоким уровнем усталостной прочности.

В алюминиево-магниевых сплавах содержится до 6% магния. Чем выше его содержание, тем прочнее сплав. Повышение концентрации магния на каждый процент увеличивает предел прочности примерно на 30 МПа, а предел текучести — примерно на 20 МПа. При подобных условиях уменьшается относительное удлинение, но незначительно, оставаясь в пределах 30–35%. Однако при содержании магния свыше 6% механическая структура сплава в нагартованном состоянии приобретает нестабильных характер, ухудшается коррозийная стойкость.

Для улучшения прочности в сплавы добавляют хром, марганец, титан, кремний или ванадий. Примеси меди и железа, напротив, негативно влияют на сплавы этого вида — снижают свариваемость и коррозионную стойкость.

Алюминиево-марганцевые сплавы

Это прочные и пластичные сплавы, которые обладают высоким уровнем коррозионной стойкости и хорошей свариваемостью.

Для получения мелкозернистой структуры сплавы этого вида легируют титаном, а для сохранения стабильности в нагартованном состоянии добавляют марганец. Основные примеси в сплавах вида Al-Mn — железо и кремний.

Сплавы алюминий-медь-кремний

Сплавы этого вида также называют алькусинами. Из-за высоких технических свойств их используют во втулочных подшипниках, а также при изготовлении блоков цилиндров. Обладают высокой твердостью поверхности, поэтому плохо прирабатываются.

Алюминиево-медные сплавы

Механические свойства сплавов этого вида в термоупрочненном состоянии порой превышают даже механические свойства некоторых низкоуглеродистых сталей. Их главный недостаток — невысокая коррозионная стойкость, потому эти сплавы обрабатывают поверхностными защитными покрытиями.

Алюминиево-медные сплавы легируют марганцем, кремнием, железом и магнием. Последний оказывает наибольшее влияние на свойства сплава: легирование магнием значительно повышает предел текучести и прочности. Добавление железа и никеля в сплав повышает его жаропрочность, кремния — способность к искусственному старению.

Алюминий-кремниевые сплавы

Сплавы этого вида иначе называют силуминами. Некоторые из них модифицируют добавками натрия или лития: наличие буквально 0,05% лития или 0,1% натрия увеличивает содержание кремния в эвтектическом сплаве с 12% до 14%. Сплавы применяются для декоративного литья, изготовления корпусов механизмов и элементов бытовых приборов, поскольку обладают хорошими литейными свойствами.

Сплавы алюминий-цинк-магний

Прочные и хорошо обрабатываемые. Типичный пример высокопрочного сплава этого вида — В95. Подобная прочность объясняется высокой растворимостью цинка и магния при температуре плавления до 70% и до 17,4% соответственно. При охлаждении растворимость элементов заметно снижается.

Основной недостаток этих сплавов — низкую коррозионную стойкость во время механического напряжения — исправляет легирование медью.

Авиаль — группа сплавов системы алюминий-магний-кремний с незначительными добавлениями иных элементов (Mn, Cr, Cu). Название образовано от сокращения словосочетания «авиационный алюминий».

Применять авиаль стали после открытия Д. Хансоном и М. Гейлером эффекта искусственного состаривания и термического упрочнения этой группы сплавов за счет выделения Mg2Si.

Эти сплавы отличаются высокой пластичностью и удовлетворительной коррозионной стойкостью. Из авиаля изготавливают кованые и штампованные детали сложной формы. Например, лонжероны лопастей винтов вертолетов. Для повышения коррозионной стойкости содержание меди иногда снижают до 0,1%.

Также сплав активно используют для замены нержавеющей стали в корпусах мобильных телефонов.

Физические свойства

• Плотность — 2712 кг/м 3 .
• Температура плавления — от 658°C до 660°C.
• Удельная теплота плавления — 390 кДж/кг.
• Температура кипения — 2500 °C.
• Удельная теплота испарения — 10,53 МДж/кг.
• Удельная теплоемкость — 897 Дж/кг·K.
• Электропроводность — 37·10 6 См/м.
• Теплопроводность — 203,5 Вт/(м·К).