خصائص الصلب مقاومة للاهتراء. الموسوعة الكبرى للنفط والغاز. درجات الصلب مقاومة للاهتراء
يشير مصطلح "الفولاذ الإنشائي" إلى عدد من السبائك المستخدمة في تصنيع المكونات والأجزاء والهياكل والآليات المختلفة في الهندسة الميكانيكية ومجال البناء. الفولاذ الهيكليتختلف عن الأنواع الأخرى في قوتها الخاصة.
الفولاذ الإنشائي له عدة تصنيفات. على وجه الخصوص، يمكن تقسيمها وفقًا لمحتوى الكربون والمواد المضافة إلى كربون وسبائك؛ عن طريق طرق المعالجة (المعززة والمحسنة)، حسب الغرض - الزنبرك، المحمل. فئة خاصة من هذه الفولاذ هي سبائك مقاومة للتآكل، تم تطويرها للعمل في ظروف صعبة للغاية، حيث يوجد تآكل عالي الكشط، وتآكل نتيجة للانزلاق والتأثيرات. تم تطوير هذه السبائك خصيصًا للآليات والمعدات العاملة في التعدين و صناعات نشر الأخشاب، ومعالجة النفايات والخردة المعدنية، وفي بناء الطرق، وزراعة التربة، وما إلى ذلك.
وبالمثل، فقد وجد أنه عندما يكون الرواسب رقيقة جدًا، يكون سطحًا شبه معدني مع الأوستينيت، وفي هذه المنطقة يتم تثبيط تكوين الفريت من خلال انخفاض كبير في الحركة الذرية، وبالتالي يفضل التحول المارتنسيتي. يوضح شارما وبوردي 4 بعد ذلك أن آلية العمل ترجع إلى انخفاض الطاقة البينية في الواجهة المذكورة بدلاً من النقصان في حجم الطاقة الحرة الذي اقترحه غروسمان. يذكر ماساكاتسو 5 أن هذا التغير في الطاقة يرجع إلى ترسب ذرات البورون عند حدود الحبوب، كما يتضح من تقنية تتبع ألفا.
يجب أن يكون للفولاذ المقاوم للتآكل صلابة متزايدة. وهذا ما يحاولون تحقيقه طرق مختلفة. كقاعدة عامة، للحصول على هذا النوع من السبائك، يتم استخدام عناصر صناعة السبائك المختلفة، وخاصة المنغنيز. من بين السبائك المحلية، هذا الفولاذ هو الفولاذ عالي المنغنيز G13. يحتوي على 1 إلى 1.4٪ كربون ومن 12 إلى 14٪ منجنيز في تركيبته. وبما أن هذا الفولاذ هو الأوستنيتي، فإنه ميزة مميزةليس فقط مقاومة للتآكل، ولكن أيضًا ميل إلى التصلب الشديد.
ولذلك فهو يرفض تأثير مركبات البورون مع الأكسجين والنيتروجين والكربون. لقد تبين بوضوح كيف يكون للبورون تأثير ملحوظ على الفولاذ منخفض الكربون. وفقًا لهذا المؤلف، فإن محتوى الكربون الذي يصل إلى 4% على الأقل له تأثير ضئيل على النسبة المقترحة. هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتوضيح تأثير الكربون بكميات أعلى.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير البورون يتأثر بعوامل أخرى. مع نموها، يختفي شبه التماسك للرواسب مع الأوستينيت، وبالتالي يعزز تكوين الفريت. قد تكون هذه الميزة مهمة في تكوين هياكل الباينيت. نظرًا لأن حدود حبيبات الأوستينيت تلعب الدور الأكثر أهمية في صلابة البورون للفولاذ، فإن حجم الحبيبات له تأثير مزدوج على صلابة البورون للفولاذ، سواء من خلال حركية التحويل وتوزيع البورون داخل حدود حبيبات الأوستينيت.
تم تصميم الفولاذ الحامل للكرة ليعمل في ظل ظروف التآكل الكاشطة المتزايد الناتج عن الاحتكاك المنزلق والمتدحرج. يحتوي هذا الفولاذ على حوالي 1% من الكربون وما يصل إلى 1.5% من الكروم. وتشمل هذه السبائك الفولاذ المحلي ШХ6، ШХ9، ШХ15.
يبرز الفولاذ المقاوم للتآكل عالي القوة الذي تنتجه شركة SSAB Oxelosund AB، على وجه الخصوص، مجموعة من السبائك المدمجة اسم شائعهاردوكس. تمامًا مثل العلامات التجارية المذكورة أعلاه للفولاذ ذو الكرات، يحتوي فولاذ هاردوكس على نسبة عالية من الكروم. على سبيل المثال، في ماركة Hardox 500 تتراوح النسبة من 1 إلى 1.5% حسب سمك الورقة. ومع ذلك، فإن محتوى الكربون في هذه السبائك أقل بكثير. تحتوي بعض درجات هذه العلامة التجارية على 0.2% فقط من الكربون. ويؤثر تركيز الكربون على خصائص الفولاذ مثل الصلابة والقوة. على الرغم من أن سبائك هاردوكس هي سبائك منخفضة الكربون، إلا أنها عالية القوة. على سبيل المثال، يتمتع الفولاذ Hardox 450 بصلابة تتراوح بين 425-475 HB وقوة شد تبلغ 1400 ميجا باسكال. تحقق الشركة المصنعة ذلك من خلال استخدام العديد من التقنيات المبتكرة، مثل السبائك المعدنية، وتطهير المغرفة بالغازات الخاملة، واختيار المواد الأولية وفقًا لمعايير عالية. تمارس النباتات المعنية، على وجه الخصوص، استخدام الخام الذي يحتوي على نسبة منخفضة من الكبريت.
ماذا سنفعل بالمواد المستلمة؟
بالإضافة إلى ذلك، فإنها توفر بعض المعلومات حول التآكل الكاشط للفولاذ الذي يحتوي على محتويات كربون مختلفة دون تسليط الضوء على البنية المجهرية، مع التركيز فقط على صلابته. من هذه الدراسة يمكن ملاحظة أنه بالنسبة لنفس الصلابة ولكن محتوى الكربون مختلف، فإن مقاومة التآكل الأعلى تتمثل في الفولاذ الذي يحتوي على نسبة أعلى من الكربون ويرجع ذلك أساسًا إلى ارتفاع محتوى الكربيد. لم يتم العثور على أي بيانات حول السلوك الكاشط لفولاذ البورون منخفض الكربون في المصادر التي تمت الرجوع إليها، ولم يتم العثور على معلومات حول كيفية تأثير البوراكابيد على هذه الخاصية.
في الممارسة المحلية، يتم استخدام الفولاذ الذي يحتوي على نسبة عالية من الكربون والسيليكون - ما يسمى بالفولاذ الجرافيتي - أيضًا كسبيكة مقاومة للتآكل. وتتراوح كمية هذين العنصرين من 1.3 إلى 1.75%. وبسبب وجود السيليكون، يشكل جزء من الكربون الجرافيت. تُستخدم هذه السبائك لصهر الأعمدة وإنتاج القوالب والمقاييس والقوالب.
من ناحية أخرى، يقدم بعض المؤلفين 12 بعض المعلومات عن تأثيرات الكربون للفولاذ العادي، ولكنها لا تتعلق بمقاومة التآكل. لن يقارن هذا العمل مقاومة التآكل لأحد الفولاذ الكربوني بكمية متساوية من الكربون فحسب، بل سيقارن أيضًا بالبورون، كما سيقيم تأثير تأثير كلا الفولاذين عند نفس مستويات الصلابة.
معلمات المقارنة: الصلابة ومقاومة التأثير ومقاومة التآكل. والمواد المستخدمة في تحضير العينات هي . ولتحضير هذه العينات تم أخذ اتجاه التصفيح بعين الاعتبار، مما جعل القطع متعامداً عليه.
يعتبر الفولاذ عالي المنغنيز مثل درجة G13 أقل صلابة (هذه الخاصية تبلغ حوالي 200-250 HB)، ولكنها خيارات غير مكلفة للفولاذ المقاوم للتآكل. تكتسب هذه السبيكة أقصى مقاومة للتآكل بعد التبريد عند درجات حرارة تتراوح من 1000 إلى 1100 درجة مئوية والتبريد في الهواء. يمكن استخدام هذا الفولاذ لإنتاج وصلات لمسارات الجرارات والقطع المتقاطعة المثبتة على السكك الحديدية.
ولتحقيق توزيع أكثر تجانسًا للكربون ولجعل فصل عناصر السبائك المختلفة للصلب أسهل قليلًا، تمت معايرة جميع المواد التي تمت دراستها. يشمل الملخص جميع المعالجات الحرارية. المعالجة الحراريةجدول 2. يتم إجراء الاختبار بعد المعالجة الحرارية باستخدام ثلاث عينات لكل فترة معالجة ويجب اتباع الخطوات التالية.
درجات الصلب مقاومة للاهتراء
يستخدم الاختبار إندينتر مخروطي الماس. يتم تحميل القطعة مسبقًا بوزن 10 كجم ثم تحميلها بوزن 150 كجم. درجة حرارة التبريد. الشكل 1. الصلابة مقارنة بدرجة حرارة التخفيف. القوة مقابل درجة الحرارة. درجة حرارة العطلة.
يعد استخدام الفولاذ المقاوم للتآكل مربحًا للغاية وواعدًا في أي صناعة تتعرض فيها الأجزاء والتجمعات وغيرها من المنتجات المصنوعة من سبائك الفولاذ لأحمال متزايدة. ولذلك، كل يوم الطلب على مثل هذا الفولاذ ينمو بشكل مطرد وسريع.
للأجزاء المعرضة للتآكل في ظل ظروف الاحتكاك الكاشطة و الضغوط العاليةوالتأثيرات (على سبيل المثال، مسارات بعض المركبات المجنزرة، وفك الكسارات، ومجارف آلات التجريف، وتقاطعات مسارات السكك الحديدية والترام، وما إلى ذلك)، والصب الذي يحتوي على نسبة عالية من المنغنيز الفولاذ الأوستنيتي 110G13L، يحتوي على 0.9-1.3% نحاس، 11.5-14.5% منغنيز.
الشكل مقاومة التآكل مقابل. مقاوم للحرارة. درجة حرارة العطلة. تتوافق القيم الواردة بين قوسين مع متوسط سمك شرائح المارتنسيت. من درجة الحرارة هذه تبدأ في الانخفاض قليلاً. لا يبدو أن الوجود المحتمل للبورون في البوكربورات الحديدية يخلق فرقًا ملحوظًا في هذا السلوك.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد الوضع داخل حدود الحبوب في الحفاظ على حجم الحبوب عن طريق منع الانتشار الذري. تساعد هذه الميزة أيضًا على زيادة المتانة ضد الفولاذ. أثناء التبريد، مع وجود شرائح مارتنسيتية أصغر، تكون الكربيدات المترسبة أصغر حجمًا ويتم توزيعها بشكل أفضل، مما يؤدي إلى صلابة أكبر.
يتكون هيكل هذا الفولاذ بعد الصب من الأوستينيت والكربيدات الزائدة (Fe، Mn) 3 C، المنبعثة على طول حدود الحبوب، مما يقلل من قوة وصلاب الفولاذ. في هذا الصدد، يتم تقوية منتجات الزهر عن طريق التسخين إلى 1100 درجة مئوية والتبريد في الماء. مع هذا التسخين، تذوب الكربيدات، وبعد تصلب الفولاذ يكتسب بنية أوستنيتي أكثر استقرارًا. يتمتع الفولاذ ذو البنية الأوستنيتي بمقاومة خضوع منخفضة، حوالي ثلث قوة الشد، كما أنه متصلب للغاية بسبب التشوه البارد.
مقاومة الفولاذ - المفاهيم والتأثيرات المعدنية تطبيقات صناعية. التنبؤ بتأثير مقاومة البورون في الفولاذ – مراجعة شاملة، استمرار لندوة "مفاهيم معالجة التصلب باستخدام الفولاذ"، ص. 448. المواد المؤتمر الدوليحول المعالجة والبنية المجهرية وخصائص السبائك الدقيقة وغيرها من الفولاذ الحديث عالي السبائك منخفض السبائك. تحديد نسبة البورون الذري في الفولاذ باستخدام مطيافية أوجيه الإلكترونية. البنية المجهرية وتصلب الفولاذ المحتوي على البورون منخفض السبائك.
يتمتع الفولاذ 110G13L بمقاومة تآكل عالية فقط تحت أحمال الصدمات، عند حدوث تصلب إجهاد الأوستينيت وتكوين المارتنسيت الإلكتروني مع شبكة hcp. عند الأحمال المنخفضة التأثير مع التآكل الكاشط أو التآكل الكاشط النقي، لا يحدث التحول المارتنسيتي وتكون مقاومة التآكل للفولاذ 110G13L منخفضة.
وقائع الندوة "تعزيز المفاهيم مع التطبيق على الصلب" صفحة 422 جمعية المعادن الأمريكية المجلد 18، الطبعة الرابعة. مبادئ الملابس الكاشطة. صفحة 69 الاحتكاك والتآكل المواد التقنية. العلاقة بين التآكل والقوة لبعض أنواع الفولاذ الكربوني المقسى والمتصلد لنفس مستوى الصلابة. رقم 117؛؛ ر. 59 دراسة مقارنة لمقاومة التآكل الكاشطة للمسبوكات العقدية ذات الهياكل المجهرية: الباينيتية والبرليتية والمارتنسيتية في المصفوفة. جامعة وطنيةكولومبيا.
قسم الهندسة الميكانيكية. طريقة الاختبار القياسية لاختبار التآكل. التآكل هو عملية يتم فيها دفع الجزيئات الصلبة أو النتوءات وتحريكها على طول سطح صلب. تعتبر الطلاءات الصلبة التي تقاوم التآكل معدنية بطبيعتها، وخاصة السبائك القائمة على الحديد، نظرًا لقدرتها على تحمل الرفع الثقيل.
مع نسبة عالية من الفوسفور، يكون الفولاذ 110G13L هشًا على البارد. عندما يحتوي الفولاذ على أكثر من 0.05% P، يتشكل فوسفيد هش سهل الانصهار على طول حدود الحبوب، حيث يتنوى صدع هش وينمو عند درجات الحرارة المنخفضةلذلك عند استخدام الفولاذ في المناطق الشمالية يجب أن يكون محتوى الفوسفور مساوياً أو أقل من 0.02-0.03٪.
يتم تعريف التآكل على أنه تلف يلحق بسطح صلب يتضمن عادةً فقدانًا تدريجيًا للمادة وينتج عن الحركة النسبية بين المادة أو المواد الملامسة للسطح المذكور.
تكلفة التآكل مرتفعة وتقدر بـ 1 إلى 4٪ من الناتج المحلي الإجمالي صناعيًا دولة متطورة. تأثير التآكل ملحوظ بشكل خاص في المناطق الصناعية زراعةوالتعدين ومعالجة المعادن ونقل التربة وبشكل أساسي أينما تتم معالجة النفايات والصخور والمعادن. تشمل الأمثلة المحاريث، ودلاء تحميل ونقل المعادن، والكسارات، ودلاء المركبات.
يتمتع الفولاذ المصبوب 60Х5Г10Л، الذي يخضع أثناء التشغيل، بمقاومة عالية للتحميل الدوري لصدمات التلامس والتآكل الناتج عن الصدمات.
القابلية للتطبيق
لتصنيع شفرات التوربينات الهيدروليكية والمضخات الهيدروليكية ومراوح السفن والأجزاء الأخرى التي تعمل في ظل ظروف التآكل بسبب تآكل التجويف، يتم استخدام الفولاذ ذو الأوستينيت غير المستقر 30X10G10 و0X14АГ12 و0Х14Г12M، والذي يخضع للتحول الجزئي للمارتنسيت أثناء التشغيل.
عندما يتلامس سطحان، يحدث تآكل على كلا السطحين. يعتمد معدل تآكل الأسطح على خصائص كل سطح، ووجود مواد كاشطة بين السطحين الأول والثاني، وسرعة التلامس، والظروف البيئية الأخرى.
الطلاءات الصلبة أو عمليات إعادة الشحن المطبقة بواسطة عمليات اللحام، والمعروفة أيضًا باسم التسطيح، هي طلاءات تتميز بـ الخصائص الميكانيكيةيتفوق على المعادن التقليدية التي يتم تطبيقها على الأسطح لتقليل التآكل الناتج عن التآكل أو التأثير أو التآكل أو الاحتكاك المنزلق أو التجويف أو مزيج منها.
أثناء تشغيل المنتجات المعرضة لتآكل التجويف، يؤدي إلى تشوه وتدمير الطبقات السطحية
إلى حقيقة أن طبقة جديدة من المارتنسيت ذات قوة عالية تتشكل على السطح تحت تأثير الصدمات الهيدروليكية. التكرار المتكرر لهذه العملية يفسر المقاومة العالية للفولاذ مع الأوستينيت شبه المستقر.
إن فهم هذه الأنواع من التآكل يوفر قاعدة معرفية لاختيار الأسطح الصلبة لتطبيق معين بنجاح. سيكون من السهل اختيار مادة الطلاء إذا كانت جميع المكونات المعدنية عرضة لنوع واحد فقط من التآكل. ومع ذلك، فإن الجزء المعدني يتدهور من خلال مزيج من نوعين أو أكثر من التآكل، مما يجعل الاختيار صعبًا.
يركز اختيار السبائك للطلاءات الصلبة بشكل أساسي على التآكل والتكلفة، بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل بيئةوالتصنيع، مثل المعادن الأساسية وعملية الترسيب والتأثير والتآكل والأكسدة والمتطلبات الحرارية. يحدث التآكل الكاشط، وهو الأكثر شيوعًا في الصناعة، بسبب جزيئات الكاشطة الصلبة التي تحركها الشحنات وتتحرك على السطح أو ضده، مما يؤدي إلى إنشاء أخاديد أو قنوات عن طريق إزالة المواد اللينة.
- 630 مشاهدة