Части от въглеродна стомана
Въглеродната стомана е стомана със съдържание на въглерод от около 0,05 до 3,8 процента от теглото.Определението за въглеродна стомана от Американския институт за желязо и стомана (AISI) гласи:
1. не е посочено или изисквано минимално съдържание на хром, кобалт, молибден, никел, ниобий, титан, волфрам, ванадий, цирконий или всеки друг елемент, който да се добави, за да се получи желан легиращ ефект;
2. определеният минимум за мед не надвишава 0,40 на сто;
3. или максималното съдържание, определено за някой от следните елементи, не надвишава посочените проценти: манган 1,65 на сто;силиций 0,60 на сто;мед 0,60 на сто.
Терминът въглеродна стомана може също да се използва по отношение на стомана, която не е неръждаема стомана;при тази употреба въглеродната стомана може да включва легирани стомани.Високовъглеродната стомана има много различни приложения като фрезови машини, режещи инструменти (като длета) и високоякостни проводници.Тези приложения изискват много по-фина микроструктура, която подобрява издръжливостта.
Тъй като процентното съдържание на въглерод се повишава, стоманата има способността да става по-твърда и по-здрава чрез топлинна обработка;обаче става по-малко пластичен.Независимо от термичната обработка, по-високото съдържание на въглерод намалява заваряемостта.Във въглеродните стомани по-високото съдържание на въглерод понижава точката на топене.
Целта на топлинната обработка на въглеродната стомана е да промени механичните свойства на стоманата, обикновено пластичност, твърдост, граница на провлачване или устойчивост на удар.Имайте предвид, че електрическата и топлопроводимостта са само леко променени.Както при повечето техники за укрепване на стомана, модулът на Юнг (еластичност) не се влияе.Всички обработки на търговската пластичност на стоманата за повишена якост и обратно.Желязото има по-висока разтворимост за въглерод в аустенитната фаза;следователно всички термични обработки, с изключение на сфероидизацията и процеса на отгряване, започват с нагряване на стоманата до температура, при която може да съществува аустенитната фаза.След това стоманата се охлажда (отвежда се топлина) с умерена до ниска скорост, което позволява на въглерода да дифундира от аустенита, образувайки железен карбид (цементит) и оставяйки ферит, или с висока скорост, улавяйки въглерода в желязото, като по този начин образува мартензит .Скоростта, с която стоманата се охлажда през евтектоидната температура (около 727 °C), влияе върху скоростта, с която въглеродът дифундира от аустенита и образува цементит.Най-общо казано, бързото охлаждане ще остави железния карбид фино диспергиран и ще произведе финозърнест перлит, а бавното охлаждане ще даде по-груб перлит.Охлаждането на хипоевтектоидна стомана (по-малко от 0,77 тегл.% C) води до ламеларно-перлитна структура от слоеве железен карбид с α-ферит (почти чисто желязо) между тях.Ако е хиперевтектоидна стомана (повече от 0,77 тегл.% C), тогава структурата е пълна перлитна с малки зърна (по-големи от перлитната ламела) от цементит, образувани по границите на зърната.Евтектоидната стомана (0,77% въглерод) ще има перлитна структура в зърната без цементит по границите.Относителните количества на съставките се намират с помощта на правилото на лоста.Следва списък на възможните видове топлинна обработка.
Легираната стомана е стомана, която е легирана с различни елементи в общо количество между 1,0% и 50% от теглото, за да се подобрят нейните механични свойства.Легираните стомани се разделят на две групи: нисколегирани стомани и високолегирани стомани.Разликата между двете е спорна.Smith и Hashemi определят разликата на 4,0%, докато Degarmo, et al., я определят на 8,0%.Най-често фразата "легирана стомана" се отнася до нисколегирани стомани.
Строго погледнато, всяка стомана е сплав, но не всички стомани се наричат "легирани стомани".Най-простите стомани са желязо (Fe), легирано с въглерод (C) (около 0,1% до 1%, в зависимост от вида).Въпреки това, терминът "легирана стомана" е стандартният термин, отнасящ се до стомани с други легиращи елементи, добавени съзнателно в допълнение към въглерода.Общите сплави включват манган (най-често срещаният), никел, хром, молибден, ванадий, силиций и бор.По-рядко срещаните сплави включват алуминий, кобалт, мед, церий, ниобий, титан, волфрам, калай, цинк, олово и цирконий.
Следва набор от подобрени свойства на легираните стомани (в сравнение с въглеродните стомани): якост, твърдост, издръжливост, устойчивост на износване, устойчивост на корозия, закаляемост и твърдост на горещо.За да се постигнат някои от тези подобрени свойства, металът може да изисква топлинна обработка.
Някои от тях намират приложение в екзотични и високо взискателни приложения, като например в турбинните лопатки на реактивни двигатели и в ядрени реактори.Поради феромагнитните свойства на желязото, някои стоманени сплави намират важни приложения, където реакциите им към магнетизма са много важни, включително в електрически двигатели и трансформатори.
Сфероидизиране
Сфероидитът се образува, когато въглеродната стомана се нагрява до приблизително 700 °C за повече от 30 часа.Сфероидитът може да се образува при по-ниски температури, но необходимото време драстично се увеличава, тъй като това е процес, контролиран от дифузия.Резултатът е структура от пръчки или сфери от цементит в първичната структура (ферит или перлит, в зависимост от това от коя страна на евтектоида се намирате).Целта е да се смекчат стоманите с по-високо съдържание на въглерод и да се позволи по-голяма формоспособност.Това е най-меката и пластична форма на стомана.
Пълно отгряване
Въглеродната стомана се нагрява до приблизително 40 °C над Ac3 или Acm за 1 час;това гарантира, че целият ферит се трансформира в аустенит (въпреки че цементитът все още може да съществува, ако съдържанието на въглерод е по-голямо от евтектоида).След това стоманата трябва да се охлади бавно, в рамките на 20 °C (36 °F) на час.Обикновено се охлажда само в пещта, като пещта е изключена, а стоманата все още е вътре.Това води до груба перлитна структура, което означава, че "ивиците" на перлита са дебели.Напълно загрята стомана е мека и пластична, без вътрешни напрежения, което често е необходимо за рентабилно формоване.Само сфероидизираната стомана е по-мека и пластична.
Процес на отгряване
Процес, използван за облекчаване на напрежението в студено обработена въглеродна стомана с по-малко от 0,3% C. Стоманата обикновено се нагрява до 550–650 °C за 1 час, но понякога температури достигат до 700 °C.Изображението вдясно [необходимо е пояснение] показва зоната, в която протича процеса на отгряване.
Изотермично отгряване
Това е процес, при който хипоевтектоидната стомана се нагрява над горната критична температура.Тази температура се поддържа за известно време и след това се намалява до под долната критична температура и отново се поддържа.След това се охлажда до стайна температура.Този метод елиминира всякакъв температурен градиент.
Нормализиране
Въглеродната стомана се нагрява до приблизително 55 °C над Ac3 или Acm за 1 час;това гарантира, че стоманата напълно се трансформира в аустенит.След това стоманата се охлажда с въздух, което е скорост на охлаждане от приблизително 38 °C (100 °F) на минута.Това води до фина перлитна структура и по-равномерна структура.Нормализираната стомана има по-висока якост от загрята стомана;има относително висока якост и твърдост.
Закаляване
Въглеродната стомана с най-малко 0,4 тегл.% С се нагрява до нормални температури и след това бързо се охлажда (закалява) във вода, солен разтвор или масло до критичната температура.Критичната температура зависи от въглеродното съдържание, но като общо правило е по-ниска с увеличаване на въглеродното съдържание.Това води до мартензитна структура;форма на стомана, която притежава свръхнаситено съдържание на въглерод в деформирана центрирана в тялото кубична (BCC) кристална структура, правилно наречена центрирана в тялото тетрагонална (BCT), с голямо вътрешно напрежение.Така закалената стомана е изключително твърда, но крехка, обикновено твърде крехка за практически цели.Тези вътрешни напрежения могат да причинят пукнатини на повърхността.Закалената стомана е приблизително три пъти по-твърда (четири с повече въглерод) от нормализираната стомана.
Мартемпериране (маркиране)
Мартемперирането всъщност не е процедура на темпериране, откъдето идва и терминът marquenching.Това е форма на изотермична топлинна обработка, прилагана след първоначално охлаждане, обикновено в баня с разтопена сол, при температура точно над "началната температура на мартензита".При тази температура остатъчните напрежения в материала се освобождават и малко бейнит може да се образува от задържания аустенит, който не е имал време да се трансформира в нещо друго.В индустрията това е процес, използван за контролиране на пластичността и твърдостта на материала.При по-продължително маркиране пластичността се увеличава с минимална загуба на якост;стоманата се държи в този разтвор, докато вътрешната и външната температура на частта се изравнят.След това стоманата се охлажда при умерена скорост, за да се поддържа минимален температурен градиент.Този процес не само намалява вътрешните напрежения и пукнатините от напрежение, но също така повишава устойчивостта на удар.
Закаляване
Това е най-често срещаната термична обработка, тъй като крайните свойства могат да бъдат точно определени от температурата и времето на темперирането.Закаляването включва повторно нагряване на закалената стомана до температура под евтектоидната температура, след което охлаждане.Повишената температура позволява да се образуват много малки количества сфероидит, който възстановява пластичността, но намалява твърдостта.Реалните температури и времена са внимателно подбрани за всеки състав.
Остемпериране
Процесът на закаляване е същият като закаляването, с изключение на това, че охлаждането се прекъсва и стоманата се държи в банята с разтопена сол при температури между 205 °C и 540 °C и след това се охлажда с умерена скорост.Получената стомана, наречена бейнит, създава игловидна микроструктура в стоманата, която има голяма якост (но по-малка от мартензитната), по-голяма пластичност, по-висока устойчивост на удар и по-малко изкривяване от мартензитната стомана.Недостатъкът на аустемперирането е, че може да се използва само върху няколко стомани и изисква специална солна баня.
Въглеродна стомана cnc
въртяща се втулка за вал
Въглеродна стомана cnc
механична обработка черно анодиране
Буш части с
лечение на почерняване
Струговане на въглеродна стомана
части с шестоъгълник
Въглеродна стомана
DIN зъбни части
Въглеродна стомана
коване машинни части
Въглеродна стомана cnc
стругови части с фосфатиране
Буш части с
лечение на почерняване
