Oglekļa konstrukciju tēraudi.

glekļa konstrukciju tēraudi.

Apmēram 90% no visa ražotā tērauda apjoma sastāda oglekļa konstrukciju tēraudi. Oglekļa tēraudiem ir pietiekami labas mehāniskās īpašības, augsts tehnoloģiskums apstrādē ar griezējinstrumentiem un spiedapstrādē, tie ir samērā lēti.

Oglekļa tēraudiem piemīt arī trūkumi, kas sevišķi izpaužas termiskajā apstrādē. Tiem ir maza dziļrūdāmība un liels rūdīšanas kritiskais ātrums. Līdz ar to rūdīšanā rodas lieli iekšējie spriegumi un deformācijas.

Ražo parastās kvalitātes un kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudus.

Parastās kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudi. Šajos tēraudos pieļauj paaugstinātu nevēlamo piemaisījumu, gāzu un nemetālisko ieslēgumu daudzumu. Pa

a
arastās kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudus ražo dažādu normalizētu velmējumu (lokšņu, stieņu, siju u.c.) veidā. Atkarībā no pielietojuma un garantētajām īpašībām šos tēraudus piegādā 3 grupās.

1. grupas tēraudiem garantē mehāniskās īpašības. Ķīmiskais sastāvs nav reglamentēts, tādēļ tos nepakļauj termiskajai apstrādei. Marka sastāv no burtiem un cipariem, kas norāda markas numuru. Jo lielāks markas numurs, jo lielāka tērauda stiprība un zemāks plastiskums.

2. grupas tēraudus izmanto tādā stāvoklī, kādā tos piegādā saglabājot normalizācijas struktūru un garantētas mehāniskās īpašības.

Tēraudiem ir garantēts ķīmiskais sastāvs.. Šīs grupas tēraudus li
i
ieto izstrādājumiem, kuru izgatavošanā izmanto karsto apstrādi (kalšanu, metināšanu u.c.). Ķīmiskais sastāvs ļauj izvēlēties pareizu karstās apstrādes režīmu, tā rezultātā mainās tēraudu struktūra un mehāniskās īpašības.

3. grupas tēraudiem ir garantētas mehāniskās īpašības un garantēts ķīmiskais sastāvs. Šīs grupas tēraudus izmanto metinātām ko
o
onstrukcijām. To sākotnējās mehāniskās īpašības saglabājas tikai tajās konstrukcijas daļās, kuras metināšanas laikā nesakarst. Zināt grupas tērauda ķīmisko sastāvu ir nepieciešams, lai pareizi izvēlētos metināšanas režīmu un elektrodu markas.

Tēraudus ar mazu oglekļa saturu izmanto celtniecības konstrukcijās un sastiprināšanas detaļu izgatavošanai. Tēraudiem ar vidēju oglekļa saturu ir lielāka stiprība, un tos izmanto dzelzceļa sliežu, vārpstu, zobratu, celšanas un lauksaimniecības mašīnu detaļu izgatavošanai.

Kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudi. Šos tēraudus raksturo pazemināts nevēlamo piemaisījumu, gāzu un nemetālisko ieslēgumu saturs. Tos izgatavo velmējumu, kalumu un citādu pusfabrikātu veidā, tiem ir garantēts ķīmiskais sastāvs un garantētas mehāniskās īpašības. Markā uzrāda oglekļa saturu procenta simtdaļās, to pierakstot ar diviem cipariem. Tā, piemēram, tērauds 08 satur vidēji 0,08% C utt.

Kvalitātes oglekļa konstrukciju tēraudus plaši lieto mašīnbūvē un aparātu būvē, jo
o
o tiem atkarībā no oglekļa satura un termiskās apstrādes ir ļoti plašs mehānisko un tehnoloģisko īpašību diapazons.

Tēraudi ar vidēju oglekļa saturu, tie ir plastiski, labi deformējas un metinās. Normalizētā stāvoklī tos lieto nelielas stiprības mašīnu un aparātu detaļu izgatavošanai. Plašāk šos tēraudus izmanto neliela izmēra cementējamu un cianējamu detaļu izgatavošanai, kurām jānodrošina nodilumizturīga virskārta un stigra serdes daļa. Pēc cementēšanas detaļas rūda un izdara zemo atlaidināšanu.

Tēraudiem ar vidēju oglekļa saturu pēc normalizācijas ir liela stiprība, bet pazemināta stigrība un plastiskums. To
o
os var lietot gan normalizētā, gan arī uzlabotā stāvoklī, t.i., pakļaut rūdīšanai, kurai seko augstā atlaidināšana.

Uzlabotā stāvoklī šiem tēraudiem ir liela stigrība, maza jutība pret sprieguma koncentratoriem, liela ilgizturība, un tos izmanto cikliski slogotu detaļu (zobratu, nelielu vārpstu, kloķu) izgatavošanai.

Pēc rūdīšanas un vidējās atlaidināšanas tie kļūst ļoti elastīgi. Tos lieto atsperu, atspergredzenu un citu atsperveida detaļu izgatavošanai. Normalizētā stāvoklī šo marku tēraudus izmanto vārpstu, velmju un citu liela izmēra detaļu izgatavošanai.

Šīs grupas tēraudiem ar paaugstinātu mangāna saturu ir lielāka stiprība un elastība.

Automātu tēraudi. Automātu tēraudus izmanto detaļu izgatavošanai ar metālapstrādes automātiem, sasniedzot labu virsmas kvalitāti. Labu apstrādājamību ar griezējinstrumentiem šiem tēraudiem nodrošina paaugstinātais sēra un fosfora saturs. Automātu tēraudu marka sastāv no burta A un divciparu skaitļa, kas norāda vidējo oglekļa saturu procenta simtdaļās. Sērs automātu tēraudos atrodas mangāna sulfīda savienojumu veidā, kas izvietojušies garenvirzienā. Apstrādājot ar griezējinstrumentiem, veidojas trausla īsa skaida, kas labi novada siltumu un līdz ar to ļauj strādāt ar lielāku griešanas ātrumu, saglabājot griezējinstrumentu asumnoturību. Fosfors paaugstina ferīta trauslumu un veicina gludas virsmas iegūšanu. Sērs un fosfors uzlabo apstrādājamību, bet pazemina mehāniskās ōpašības, it sevišķi ilgizturību. Automātu tēraudus izmanto sastiprināšanas un maz slogotu mašīnu detaļu izgatavošanai.

Leģētie konstrukciju tēraudi. Leģētajiem konstrukciju tēraudiem tikai pēc termiskās apstrādes ir labākas īpašības nekā oglekļa konstrukciju tēraudiem; atkvēlinātā stāvoklī tie maz atšķiras no oglekļa konstrukciju tēraudiem. Leģējošie elementi ietekmē fāzu pārvērtību procesus un apgrūtina difūziju, tādēļ pēc rūdīšanas leģētie tēraudi jāatlaidina augstākās temperatūrās. Atlaidināšana likvidē iekšējos spriegumus un rada labāku stiprības un stigrības kompleksu. Leģējošie elementi nocietina ferītu un nodrošina smalkgraudainas struktūras veidošanos.

Leģētajiem tēraudiem ir mazāks rūdīšanas kritiskais ātrums un līdz ar to lielāka dziļrūdāmība, tādēļ tos var lietot liela izmēra detaļām. Bez tam leģētie tēraudi ļauj sarežģītas formas detaļas rūdīšanas procesā atdzesēt lēnāk, tādējādi samazinot deformēšanās un plaisu rašanās iespējas.

Oglekļa saturs leģētajos konstrukciju tēraudos parasti ir no 0,12% līdz 0,45% un tie pieder pie perlīta klases tēraudiem. Galvenās leģēto konstrukciju tēraudu grupas ir kvalitātes tēraudi (<0,035% S, <0,035% P) un augstas kvalitātes tēraudi, kuri satur vēl mazāk nevēlamo piemaisījumu (<0,025% S, <0,025% P). Atkarība no pielietojamās termiskās apstrādes leģētos konstrukciju tēraudus iedala cementējamos un uzlabojamos.

Cementējamie leģētie tēraudi. Pie šīs grupas pieder mazleģētie vai vidēji leģētie konstrukciju tēraudi ar mazu oglekļa saturu (0,1.0,3%). Pēc virskārtas cementēšanas, rūdīšanas un zemās atlaidināšanas šiem tēraudiem ir liela virskārtas cietība un pietiekami liela serdes daļas stiprība un stigrība. Tos lieto berzei pakļautu un mainīgas slodzes apstākļos strādājošo mašīnu un aparātu detaļu (zobratu, izciļņvārpstu u.c.) izgatavošanai.

Uzlabojamie leģētie tēraudi. Par uzlabojamiem leģētajiem konstrukciju tēraudiem sauc tēraudus, kuri satur 0,3.0,5% C un līdz 5% leģējošos elementus un kurus pakļauj termiskajai uzlabošanai – rūdīšanai, kam seko augstā atlaidināšana. Uzlabojamos leģētos tēraudus izmanto atbildīgu mašīnu detaļu izgatavošanai, kas strādā mainīgas vai triecienveida slodzes apstākļos. Šiem tēraudiem jābūt ar augstu tecēšanas robežu, lielu plastiskumu un stigrību, mazu jutību pret iegriezumiem un zemām temperatūrām. Labu mehānisko īpašību kompleksu var nodrošināt tikai liela dziļrūdāmība un materiāla smalkgraudaina uzbūve.

Karstumizturīgie konstrukciju tēraudi. Par karstumizturību sauc materiāla spēju pretoties deformācijai un sagraušanai augstās temperatūrās. Mūsdienās karstumizturīgie materiāli ir ļoti nepieciešami. Tos lieto gāzu turbīnās, reaktīvajos dzinējos, raķetēs, iekšdedzes dzinējos, dažādos mehānismos un konstrukcijās. Atkarībā no temperatūras ražīma un darbības ilguma izstrādājumu materiāliem uzstādītās prasības ir dažādas. Tā piemēram, tvaika iekārtu detaļām jādarbojas tūkstošiem stundu, reaktīvo dzinēju detaļām – simtiem stundu, bet raķešu detaļām – tikai dažas minūtes.

Temperatūras paaugstināšana izmaiņa materiāla elastību, palielina plastiskumu un pazemina stiprību. Ilgstoši darbojoties pastāvīgām slodzēm zem tecēšanas robežas, materiāls pakļauts lēnai plastiskai deformācijai, kuru sauc par šļūdi un kuras rezultātā izstrādājums var pat sagrūt.

Karstumizturīgo materiālu raksturošanai izmanto šļūdes un ilgstošu robežstiprību.

Par karstumizturīgiem materiāliem uzskata konstrukciju tēraudus, kuri var atrasties zem slodzes noteiktu laiku temperatūrā, kas augstāka par 500ºC.

Darbam temperatūrā 850.900ºC izmanto karstumizturīgos tēraudus un sakausējumus, kas izveidoti uz dzelzs-niķeļa un niķeļa bāzes. Augstākās temperatūrās lieto grūti kūstošu metālu sakausējumus, kas izveidoti uz molibdēna, tantala un volframa bāzes.

Karstumizturīgie perlīta tēraudi. Iekārtām, kuras darbojas 500.800ºC temperatūrā, daudzas detaļas izgatavo no perlīta klases tēraudiem, kas satur hromu, molibdēnu un vanādiju. Perlīta tēraudus pakļauj normalizācijai 950.1050ºC temperatūrā un augstai atlaidināšanai 650.700ºC temperatūrā. Iegūtā smalkā plākšņveida perlīta struktūra nodrošina ilgstošu karstumizturību.

Karstumizturīgie martensīta tēraudi. Ļoti spriegotām detaļām ekspluatācijai temperatūrā 450.550ºC nereti lieto hroma tēraudus. No šiem tēraudiem izgatavo tvaika turbīnu lāpstiņas. Visbiežāk tvaika un gāzu turbīnās lieto kompleksi leģētos martensīta tēraudus. Optimālo karstumizturību šiem tēraudiem sasniedz pēc termiskās apstrādes: rūdot eļļā 1000.1060ºC temperatūrā un atlaidinot 700.740ºC temperatūrā. Augstā rūdīšanas temperatūra nepieciešama, lai karbīdus izšķīdinātu austenītā.

Karstumizturīgie austenīta tēraudi. Austenīta struktūru tēraudos iegūst, tos leģējot ar hromu, niķeli un mangānu lielā daudzumā. Papildu leģējošie elementi – W, V, Nb, un B paaugstina tēraudu karstumizturību. Austenīta tēraudu karstumizturība sasniedz 600.750ºC, tie ir plastiski, tos var labi metināt, bet to apstrāde ar griezējinstrumentiem ir apgrūtināta.

Leave a Comment