Lidhje rezistente ndaj nxehtësisë. Çeliqet dhe lidhjet speciale. Prodhimi dhe përdorimi i lidhjeve rezistente ndaj nxehtësisë

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Industria moderne nuk mund të imagjinohet pa një material të tillë si çeliku. E hasim pothuajse në çdo hap. Duke futur elementë të ndryshëm kimikë në përbërjen e tij, vetitë mekanike dhe funksionale mund të përmirësohen ndjeshëm.

Çfarë është çeliku

Çeliku është një aliazh që përmban karbon dhe hekur. Gjithashtu, një aliazh i tillë (foto më poshtë) mund të ketë papastërti të elementeve të tjerë kimikë.

Ka disa gjendje strukturore. Nëse përmbajtja e karbonit është në intervalin 0,025-0,8%, atëherë këta çelik quhen hipoeutektoide dhe kanë në strukturën e tyre pearlit dhe ferrit. Nëse çeliku është hipereutektoid, atëherë mund të vërehen fazat perlitike dhe çimentit. Një tipar i strukturës së ferritit është plasticiteti i tij i lartë. Çimentiti gjithashtu ka fortësi të konsiderueshme. Perliti formon të dyja fazat e mëparshme. Mund të ketë një formë kokrrizore (përfshirjet e çimentitit ndodhen përgjatë kokrrave të ferritit, të cilat kanë një formë të rrumbullakët) dhe lamelare (të dyja fazat duken si pllaka). Nëse çeliku nxehet mbi temperaturën në të cilënndodhin modifikime polimorfike, struktura ndryshon në austenitike. Kjo fazë ka rritur plasticitetin. Nëse përmbajtja e karbonit kalon 2,14%, atëherë materialet dhe lidhjet e tilla quhen giza.

Llojet e çelikut

Në varësi të përbërjes, çeliku mund të jetë karboni dhe i lidhur. Përmbajtja e karbonit më pak se 0.25% karakterizon çelikun e butë. Nëse sasia e tij arrin 0.55%, atëherë mund të flasim për një aliazh karboni mesatar. Çeliku, i cili ka më shumë se 0.6% karbon në përbërjen e tij, quhet çelik me karbon të lartë. Nëse, në procesin e prodhimit të një aliazhi, teknologjia përfshin futjen e elementeve kimike specifike, atëherë ky çelik quhet i aliazhuar. Futja e komponentëve të ndryshëm ndryshon ndjeshëm vetitë e tij. Nëse numri i tyre nuk kalon 4%, atëherë aliazhi është me aliazh të ulët. Çeliku me aliazh mesatar dhe me aliazh të lartë ka përkatësisht deri në 11% dhe më shumë se 12% të përfshirjeve. Në varësi të zonës në të cilën përdoren lidhjet e çelikut, ekzistojnë lloje të tilla: çeliqet dhe lidhjet e veglave, strukturore dhe speciale.

Teknologjia e prodhimit

Procesi i shkrirjes së çelikut është mjaft i mundimshëm. Ai përfshin disa faza. Para së gjithash, keni nevojë për lëndë të para - mineral hekuri. Faza e parë përfshin ngrohjen në një temperaturë të caktuar. Në këtë rast ndodhin procese oksiduese. Në fazën e dytë, temperatura bëhet shumë më e lartë. Proceset e oksidimit të karbonit janë më intensive. Është i mundur pasurimi shtesë i aliazhit me oksigjen. Papastërtitë e panevojshme hiqen nëskorje. Hapi tjetër është heqja e oksigjenit nga çeliku, pasi zvogëlon ndjeshëm vetitë mekanike. Kjo mund të kryhet në një mënyrë difuzive ose precipituese. Nëse procesi i deoksidimit nuk ndodh, atëherë çeliku që rezulton quhet çeliku i vluar. Aliazh i qetë nuk lëshon gazra, oksigjeni hiqet plotësisht. Një pozicion i ndërmjetëm është i zënë nga çeliqet gjysmë të qetë. Prodhimi i lidhjeve të hekurit bëhet në vatër të hapur, furra me induksion, konvertues oksigjeni.

Lidhje çeliku

Për të përftuar veti të caktuara të çelikut, në përbërjen e tij futen substanca të veçanta aliazhuese. Përparësitë kryesore të kësaj aliazh janë rritja e rezistencës ndaj deformimeve të ndryshme, besueshmëria e pjesëve dhe elementëve të tjerë strukturorë rritet ndjeshëm. Forcimi zvogëlon përqindjen e plasaritjeve dhe defekteve të tjera. Shpesh kjo metodë e ngopjes me elementë të ndryshëm përdoret për të dhënë rezistencë ndaj korrozionit kimik. Por ka edhe një sërë disavantazhesh. Ata kërkojnë përpunim shtesë, probabiliteti i shfaqjes së thekoneve është i lartë. Përveç kësaj, kostoja e materialit gjithashtu rritet. Elementët aliazh më të zakonshëm janë kromi, nikeli, tungsteni, molibdeni, kob alti. Shtrirja e zbatimit të tyre është mjaft e madhe. Kjo përfshin inxhinierinë mekanike dhe prodhimin e pjesëve për tubacionet, termocentralet, aviacionin dhe shumë më tepër.

Koncepti i rezistencës ndaj nxehtësisë dhe rezistencës ndaj nxehtësisë

Koncepti i rezistencës ndaj nxehtësisë i referohet aftësisë së një metali ose aliazhi për të ruajtur të gjitha karakteristikat e tij kur punon në temperatura të larta. Në një mjedis të tillë, shpeshvërehet korrozioni i gazit. Prandaj, materiali gjithashtu duhet të jetë rezistent ndaj veprimit të tij, domethënë të jetë rezistent ndaj nxehtësisë. Kështu, karakterizimi i lidhjeve që përdoren në temperatura të konsiderueshme duhet të përfshijë të dyja këto koncepte. Vetëm atëherë çeliqet e tillë do të sigurojnë jetëgjatësinë e nevojshme të shërbimit për pjesët, veglat dhe elementët e tjerë strukturorë.

Veçoritë e çelikut rezistent ndaj nxehtësisë

Në rastet kur temperatura arrin vlera të larta, kërkohet përdorimi i lidhjeve që nuk do të shemben dhe nuk i nënshtrohen deformimit. Në këtë rast, përdoren lidhje rezistente ndaj nxehtësisë. Temperatura e funksionimit për materiale të tilla është mbi 500ºС. Pika të rëndësishme që karakterizojnë çeliqe të tillë janë kufiri i lartë i qëndrueshmërisë, plasticiteti, i cili vazhdon për një kohë të gjatë, si dhe stabiliteti i relaksimit. Ka një numër elementësh që mund të rrisin ndjeshëm rezistencën ndaj temperaturave të larta: kob alt, tungsten, molibden. Kromi është gjithashtu një komponent i kërkuar. Nuk ndikon aq shumë në forcën sa rrit rezistencën e shkallës. Kromi gjithashtu parandalon proceset e korrozionit. Një karakteristikë tjetër e rëndësishme e lidhjeve të këtij lloji është zvarritja e ngad altë.

Klasifikimi i çeliqeve rezistente ndaj nxehtësisë sipas strukturës

Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj nxehtësisë janë të klasës ferritike, martenzitike, austenitike dhe me strukturë ferrito-martensitike. Të parat përmbajnë rreth 30% krom. Pas përpunimit të veçantë, struktura bëhet e grimcuar. Nëse temperatura e ngrohjes kalon 850ºС, atëherë kokrratrriten dhe materiale të tilla rezistente ndaj nxehtësisë bëhen të brishtë. Klasa martenzitike karakterizohet nga përmbajtja e mëposhtme e kromit: nga 4% në 12%. Nikel, tungsten dhe elementë të tjerë mund të jenë gjithashtu të pranishëm në sasi të vogla. Prej tyre bëhen pjesë të turbinave dhe valvulave në automobila. Çeliqet që kanë martensit dhe ferrit në strukturën e tyre janë të përshtatshëm për funksionim në temperatura të larta konstante dhe funksionim afatgjatë. Përmbajtja e kromit arrin në 14%. Austeniti përftohet duke futur nikelin në lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë. Çeliqet me strukturë të ngjashme kanë shumë nota.

Lidhjet me bazë nikelin

Nikeli ka një sërë veçorish të dobishme. Ndikon pozitivisht në punueshmërinë e çelikut (të nxehtë dhe të ftohtë). Nëse një pjesë ose mjet është projektuar për të punuar në një mjedis agresiv, atëherë aliazhi me këtë element rrit ndjeshëm rezistencën ndaj korrozionit. Materialet rezistente ndaj nxehtësisë me bazë nikelit ndahen në grupet e mëposhtme: rezistente ndaj nxehtësisë dhe në fakt rezistente ndaj nxehtësisë. Ky i fundit gjithashtu duhet të ketë karakteristika minimale rezistente ndaj nxehtësisë. Temperaturat e punës arrijnë 1200ºС. Përveç kësaj, shtohet krom ose titan. Karakteristikisht, çeliqet e lidhur me nikel kanë një sasi të vogël të papastërtive si barium, magnez, bor, kështu që kufijtë e kokrrave janë më të forcuar. Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë të këtij lloji prodhohen në formën e farkëtimeve dhe produkteve të mbështjellë. Është gjithashtu e mundur të derdhen pjesë. Fusha kryesore e tyre e aplikimit është prodhimi i elementeve të turbinës me gaz. Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë me bazë nikel përmbajnë deri në 30% krom. Ata janë mjaft të mirë për vulosjen, saldimin. Përveç kësaj, rezistenca e shkallës është në një nivel të lartë. Kjo bën të mundur përdorimin e tyre në sistemet e tubacioneve të gazit.

Çeliku aliazh titani rezistent ndaj nxehtësisë

Titani futet në një sasi të vogël (deri në 0.3%). Në këtë rast, ajo rrit forcën e lidhjes. Nëse përmbajtja e tij është shumë më e lartë, atëherë disa veti mekanike përkeqësohen (ngurtësia, forca). Por plasticiteti rritet. Kjo lehtëson përpunimin e çelikut. Me futjen e titanit së bashku me komponentët e tjerë, është e mundur të përmirësohen ndjeshëm karakteristikat rezistente ndaj nxehtësisë. Nëse ka nevojë për të punuar në një mjedis agresiv (veçanërisht kur dizajni përfshin saldim), atëherë aliazhi me këtë element kimik është i justifikuar.

Lidhjet e kob altit

Një sasi e madhe kob alti (deri në 80%) shkon për prodhimin e materialeve të tilla si aliazhet rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj nxehtësisë, pasi përdoret rrallë në formën e tij të pastër. Futja e tij rrit plasticitetin, si dhe rezistencën kur punoni në temperatura të larta. Dhe sa më e lartë të jetë, aq më e lartë është sasia e kob altit të futur në aliazh. Në disa marka, përmbajtja e tij arrin 30%. Një tipar tjetër karakteristik i çeliqeve të tillë është përmirësimi i vetive magnetike. Megjithatë, për shkak të kostos së lartë të kob altit, përdorimi i tij është mjaft i kufizuar.

Ndikimi i molibdenit në lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë

Ky element kimik ndikon ndjeshëm në forcën e materialit në temperatura të larta.

Është veçanërisht efektiv kur përdoret së bashku me elementë të tjerë. Rrit ndjeshëm fortësinë e çelikut (tashmë në një përmbajtje prej 0.3%). Forca në tërheqje gjithashtu rritet. Një veçori tjetër pozitive që kanë lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë të lidhura me molibden është një shkallë e lartë e rezistencës ndaj proceseve oksiduese. Molibden kontribuon në bluarjen e grurit. Disavantazhi është vështirësia e saldimit.

Çeliqe dhe lidhje të tjera speciale

Për të kryer detyra të caktuara, kërkohen materiale që kanë veti të caktuara. Kështu, mund të flasim për përdorimin e lidhjeve speciale, të cilat mund të jenë të lidhura dhe karboni. Në këtë të fundit, grupi i karakteristikave të kërkuara arrihet për faktin se prodhimi i lidhjeve dhe përpunimi i tyre bëhet duke përdorur një teknologji të veçantë. Edhe lidhjet dhe çeliqet speciale ndahen në strukturore dhe vegla. Ndër detyrat kryesore për këtë lloj materialesh, mund të dallohen këto: rezistenca ndaj proceseve të korrozionit dhe konsumit, aftësia për të punuar në një mjedis agresiv dhe karakteristika të përmirësuara mekanike. Kjo kategori përfshin si çeliqet dhe lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë me temperatura të larta funksionimi, ashtu edhe çeliqet kriogjenë që mund të përballojnë deri në -296ºС.

Çeliku veglash

Çeliku i veglave speciale përdoret në prodhimin e veglave. Për faktin se kushtet e tyre të punës janë të ndryshme, materialet zgjidhen gjithashtu individualisht. Meqenëse kërkesat për mjete janë mjaft të larta, karakteristikat e lidhjeve për toprodhimi është i përshtatshëm: ato duhet të jenë pa papastërti të palëve të treta, përfshirje, procesi i deoksidimit është kryer mirë dhe struktura është homogjene. Është shumë e rëndësishme që instrumentet matëse të kenë parametra të qëndrueshëm dhe t'i rezistojnë konsumit. Nëse flasim për veglat prerëse, atëherë ato punojnë në temperatura të ngritura (ka ngrohje të skajit), fërkime dhe deformime të vazhdueshme. Prandaj, është shumë e rëndësishme që ata të ruajnë fortësinë e tyre parësore kur nxehen. Një lloj tjetër i çelikut për vegla është çeliku me shpejtësi të lartë. Në thelb, ajo është e dopuar me tungsten. Fortësia ruhet deri në një temperaturë prej rreth 600ºС. Ka edhe çeliqe të ngjeshur. Ato janë të dizajnuara si për formim të nxehtë ashtu edhe në të ftohtë.

Aplikacione speciale për aliazh

Industritë që përdorin lidhje me karakteristika të veçanta janë të shumta. Për shkak të cilësive të tyre të përmirësuara, ato janë të domosdoshme në inxhinierinë mekanike, ndërtimtarinë dhe industrinë e naftës. Lidhjet rezistente ndaj nxehtësisë dhe rezistente ndaj nxehtësisë përdoren në prodhimin e pjesëve të turbinave, pjesëve rezervë për makina. Çeliqet që kanë karakteristika të larta kundër korrozionit janë të domosdoshëm për prodhimin e tubave, gjilpërave të karburatorit, disqeve dhe elementëve të ndryshëm të industrisë kimike. Binarët hekurudhor, kova, shina për automjete - çeliqet rezistente ndaj konsumit janë baza për të gjithë këtë. Në prodhimin masiv të bulonave, dadove dhe pjesëve të tjera të ngjashme, përdoren lidhjet automatike. Sustat duhet të jenë mjaft elastike dhe rezistente ndaj konsumit. Kjo është arsyeja psemateriali për ta është çeliku i pranverës. Për të përmirësuar këtë cilësi, ato gjithashtu janë të lidhura me krom, molibden. Të gjitha lidhjet dhe çeliqet speciale me një sërë karakteristikash specifike mund të ulin koston e pjesëve ku janë përdorur më parë metalet me ngjyra.