Ցածր լեգիրված պողպատն ընդդեմ. Բարձր լեգիրված պողպատ: Հիմնական տարբերություններ

1. Ներածություն

Պողպատը ժամանակակից ճարտարագիտության ամենակարևոր նյութերից մեկն է, աջակցել արդյունաբերությանը՝ սկսած շինարարությունից և ավտոմոբիլային արտադրությունից մինչև օդատիեզերական և էներգետիկ ենթակառուցվածքներ.

Այնուամենայնիվ, ոչ բոլոր պողպատներն են գործում նույնական. Կախված նրանից, թե որքան և ինչ համաձուլվածքային տարրեր են պարունակում, պողպատները բաժանվում են ցածր լեգիրված պողպատի և բարձր լեգիրված պողպատի ընտանիքների.

Կատարման և ծախսերի միջև ճիշտ հավասարակշռություն հաստատելը կախված է այս տարբերությունների ըմբռնումից.

Հետեւաբար, այս հոդվածը ուսումնասիրում է ցածր լեգիրված պողպատը (ԼԱՍ) և բարձր լեգիրված պողպատ (ՈՒՆԻ) մի քանի տեսանկյուններից՝ քիմ, մեխանիկա, Կոռոզիոն դիմադրություն, վերամշակում, տնտեսագիտություն, և իրական աշխարհի հավելվածներ՝ ձեր նյութի ընտրությունը ուղղորդելու համար.

2. Ինչ է ցածր լեգիրված պողպատը (ԼԱՍ)?

Ցածր լեգիրված պողպատը գունավոր նյութերի կատեգորիա է, որը մշակվել է բարձրակարգ մեխանիկական արդյունավետության և շրջակա միջավայրի դիմադրության հասնելու համար՝ մանրակրկիտ վերահսկվող համաձուլվածքային տարրերի ավելացման միջոցով:.

Սահմանված է Ամերիկյան երկաթի և պողպատի ինստիտուտի կողմից (AISI) որպես պողպատներ պարունակող համաձուլվածքի ընդհանուր պարունակությունը չի գերազանցում 5% քաշով,

ցածր լեգիրված պողպատներն առաջարկում են կատարելագործված հավասարակշռություն կատարման միջև, ԱՐՏԱԴՐՈՒՄ, և ծախսերը՝ դրանք դնելով որպես աշխատուժի նյութեր բազմաթիվ ոլորտներում.

Քիմիական կազմ եւ միկրոհամակարգում

Ի տարբերություն ածխածնային պողպատի, որը հիմնված է բացառապես երկաթ-ածխածնային համակարգի վրա,

ցածր լեգիրված պողպատները ներառում են մի շարք մետաղական տարրեր, որոնք սիներգետիկորեն բարելավում են նյութի հատկությունները՝ առանց էականորեն փոխելու պողպատի փուլային կառուցվածքը.

Ամենատարածված համաձուլվածքային տարրերը և նրանց բնորոշ դերերը ներառում են:

• Քրոմ (Խուզարկու): Բարձրացնում է կարծրությունը, օքսիդացման դիմադրություն, և բարձր ջերմաստիճանի ուժ.
• Նիկել (Մեջ): Բարելավում է կոտրվածքների ամրությունը, հատկապես զրոյից ցածր ջերմաստիճանում.
• Մոլիբդեն (Ժամանակ): Բարձրացնում է ուժը բարձր ջերմաստիճաններում և ուժեղացնում է սողացող դիմադրությունը.
• Վանադիում (Վիճակ): Նպաստում է մանր հատիկի չափին և նպաստում տեղումների կարծրացմանը.
• Պղնձ (Մգոհել): Ապահովում է չափավոր մթնոլորտային կոռոզիոն դիմադրություն.
• Տիտղոս (Է): Կայունացնում է կարբիդները և բարձրացնում միկրոկառուցվածքի կայունությունը.

Այս համաձուլվածքային տարրերը ազդում են փուլային կայունության վրա, պինդ լուծույթի ամրապնդում, և ցրված կարբիդների կամ նիտրիդների ձևավորում.

Արդյունքում, ցածր լեգիրված պողպատները սովորաբար ցուցադրում են միկրոկառուցվածքներ՝ կազմված ֆերիտ, մարգարիտ, բեյնիտ, կամ մարտենսիտ, կախված կոնկրետ ջերմային մշակումից և խառնուրդի պարունակությունից.

Օրինակ, քրոմ-մոլիբդենային պողպատներ (ինչպիսին է AISI-ն 4130 կամ 4140 պողպատ) հանգցնելուց և կոփելուց հետո ձևավորում են մարտենզիտային կառուցվածքներ, առաջարկելով բարձր ամրություն և մաշվածության դիմադրություն՝ առանց ճկունության զոհաբերության.

Դասակարգում և նշանակում

Ցածր լեգիրված պողպատները դասակարգվում են՝ ելնելով դրանց մեխանիկական վարքագծից, ջերմային բուժման արձագանքը, կամ նախատեսված սպասարկման միջավայրը. Ընդհանուր կատեգորիաները ներառում են:

• Մարած և կոփված պողպատներ: Հայտնի է բարձր ամրությամբ և ամրությամբ.
• Բարձր ամրության ցածր խառնուրդ (HSLA) Պողպատներ: Օպտիմիզացված է կառուցվածքային կիրառությունների համար՝ ուժեղացված ձևավորման և եռակցման համար.
• Սողուն-դիմացկուն պողպատներ: Նախատեսված է բարձր ջերմաստիճաններում ամրությունը պահպանելու համար.
• Եղանակային պողպատներ (Է.Գ., ASTM A588 / Corten): Մշակված է մթնոլորտային կոռոզիոն դիմադրության բարելավման համար.

AISI-SAE նշանակման համակարգում, ցածր լեգիրված պողպատները հաճախ նույնացվում են ըստ «41»-ով սկսվող քառանիշ թվեր, «43», «86», կամ «87», ցույց տալով համաձուլվածքների հատուկ համակցություններ (Է.Գ., 4140 = 0.40% Գ, Cr-Mo պողպատ).

3. Ինչ է բարձր լեգիրված պողպատը (ՈՒՆԻ)?

Բարձր լեգիրված պողպատը վերաբերում է պողպատների լայն դասին, որոնք պարունակում են ավելի լեգիրված տարրերի ընդհանուր պարունակությունը 5% քաշով, հաճախ հասնելով մակարդակների 10% դեպի 30% կամ ավելին, կախված դասարանից և կիրառությունից.

Ի տարբերություն ցածր լեգիրված պողպատի, որը բարելավում է հատկությունները համեստ հավելումներով, բարձր լեգիրված պողպատը հիմնված է տարրերի զգալի կոնցենտրացիաների վրա

ինչպիսիք են քրոմ (Խուզարկու), նիկել (Մեջ), մոլիբդեն (Ժամանակ), վոլֆրամ (Վ), վանադիում (Վիճակ), և կոբալտ (Կառք) բարձր մասնագիտացված կատարողական բնութագրերի հասնելու համար.

Այս պողպատները նախագծված են պահանջկոտ միջավայրերի համար, որոնք պահանջում են բացառիկ կոռոզիոն դիմադրություն, Մեխանիկական ուժ, Բարձր ջերմաստիճանի կայունություն, կամ մաշվածության դիմադրություն.

Ընդհանուր օրինակները ներառում են չժանգոտվող պողպատներ, Գործիք steels, մարաժինգային պողպատներ, մի քանազոր գերհամաձուլվածքներ.

Քիմիական կազմ եւ միկրոհամակարգում

Բարձր լեգիրված պողպատներն ունեն բարդ քիմիա, որը նախատեսված է պողպատի միկրոկառուցվածքը կառավարելու համար ինչպես սենյակում, այնպես էլ բարձր ջերմաստիճանում. Յուրաքանչյուր համաձուլվածքային տարր ճշգրիտ դեր է խաղում:

• Քրոմ (≥12%): Նպաստում է պասիվացմանը՝ ձևավորելով բարակ, կպչուն օքսիդային շերտ, որը կարևոր է չժանգոտվող պողպատներում կոռոզիոն դիմադրության համար.
• Նիկել: Բարձրացնում է ամրությունը, Ազդեցության դիմադրություն, եւ կոռոզիոն դիմադրություն, միաժամանակ կայունացնելով աուստենիտիկ փուլը.
• Մոլիբդեն: Բարձրացնում է ամրությունը բարձր ջերմաստիճաններում և բարելավում դիմադրությունը փոսերի և ճեղքերի կոռոզիայի նկատմամբ.
• Վանադիում և վոլֆրամ: Նպաստել նուրբ կարբիդի ձևավորմանը մաշվածության դիմադրության և տաք կարծրության համար.
• Կոբալտ և տիտանի: Օգտագործվում է գործիքների և մարաժինգային պողպատների մեջ՝ պինդ լուծույթների ամրապնդման և տեղումների կարծրացման համար.

Այս համաձուլման ռազմավարությունները հնարավորություն են տալիս ճշգրիտ փուլային մանիպուլյացիա, ներառյալ աուստենիտի պահպանումը, մարտենզիտի ձևավորում, կամ միջմետաղական միացությունների և բարդ կարբիդների կայունացում.

Օրինակ:

• Austenitic չժանգոտվող պողպատներ (Է.Գ., 304, 316): Cr-ի և Ni-ի բարձր պարունակությունը կայունացնում է ոչ մագնիսական դեմքի կենտրոնացված խորանարդը (FCC) կառուցվածքը, պահպանել ճկունությունը և կոռոզիոն դիմադրությունը նույնիսկ կրիոգեն ջերմաստիճանում.
• Մարտենզիտային և տեղումներով կարծրացած դասարաններ (Է.Գ., 17-4PH, H13 գործիքային պողպատ): Առանձնացրեք մարմնի կենտրոնացված քառանկյունը (BCT) կամ մարտենզիտային կառուցվածք, որը կարող է զգալիորեն կարծրանալ ջերմային մշակմամբ.

Բարձր լեգիրված պողպատների դասակարգում

Բարձր լեգիրված պողպատները սովորաբար դասակարգվում են հետևյալ հիմնական տեսակների:

Կարգավիճակ	Բնորոշ համաձուլվածքներ	Առաջնային առանձնահատկություններ	Ընդհանուր դիմումներ
Չժանգոտվող պողպատ	304, 316, 410, 17-4PH	Կոռոզիոն դիմադրություն Cr-պասիվացման միջոցով; որոշ գնահատականներ տալիս են ուժ + առաձգականություն	Քիմիական սարքավորումներ, բժշկական գործիքներ, ճարտարապետություն
Գործիք պողպատ	Հ13, D2, M2, T1	Բարձր կարծրություն, քայքայում դիմադրություն, կարմիր կարծրություն	Մեռնում է, կտրող գործիքներ, կաղապարներ
Maraging Steels	18Մեջ(250), 18Մեջ(300)	Գերբարձր ուժ, կոշտություն; Ni-ով հարուստ մարտենզիտի տեղումների կարծրացում	Օդատիենտ, պաշտպանություն, բարձրորակ մեխանիկական մասեր
Superalloys	Ինքնորոշ 718, Հաստելո, Ռենե 41	Բացառիկ ուժ + կոռոզիայից/օքսիդացման դիմադրություն բարձր ջերմաստիճաններում	Տուրբիններ, ռեակտիվ շարժիչներ, միջուկային ռեակտորներ

4. Ցածր խառնուրդով ընդդեմ բարձր լեգիրված պողպատի կատարողականի բնութագրերը

Ինժեներների և դիզայներների համար անհրաժեշտ է հասկանալ, թե ինչպես է ցածր լեգիրված պողպատը տարբերվում մեխանիկական և բնապահպանական կատարողականությամբ:

կառուցվածքային ամբողջականության համար նյութեր ընտրելիս, ծառայության երկարակեցություն, և ծախսարդյունավետություն.

Այս կատարողական հատկանիշները առաջանում են ոչ միայն քիմիական կազմից, այլ նաև ջերմամեխանիկական մշակումներից և միկրոկառուցվածքային հսկողությունից.

Մանրամասն համեմատություն տրամադրելու համար, հիմնական բնութագրերը ներկայացված են ստորև:

Ունեցվածք	Ցածր լեգիրված պողպատ	Բարձր լեգիրված պողպատ
Առաձգական ուժ	Սովորաբար տատանվում է 450-850 ՄՊա, կախված ջերմային բուժումից և աստիճանից	Հաճախ գերազանցում է 900 MPA, հատկապես կարծրացված գործիքների պողպատներում կամ մարաժինգի դասարաններում
Բերք տալ ուժ	Կարող է հասնել 350-700 ՄՊա մարելուց և կոփելուց հետո	Կարող է գերազանցել 800 MPA, հատկապես տեղումներով կարծրացած և մարտենզիտային պողպատներում
Առաձգականություն (Երկարացում %)	Չափավորից լավ ճկունություն (10– 25%), հարմար է ձևավորման համար	Լայնորեն տարբերվում է; austenitic դասարանների առաջարկ >30%, մինչդեռ գործիքային պողպատները կարող են լինել <10%
Կարծրություն	Հասնում է 200– 350 HB; սահմանափակված ածխածնի և համաձուլվածքների մակարդակներով	Կարող է գերազանցել 600 Վեր (Է.Գ., M2 կամ D2 պողպատներում); իդեալական մաշվածության համար կրիտիկական ծրագրերի համար
Հագուստի դիմադրություն	Ընդլայնված է կարբիդներով Cr/Mo դասարաններում, բայց ընդհանուր առմամբ չափավոր	Գերազանց է գործիքների և ձուլվածքների պողպատների մեջ՝ շնորհիվ կարբիդի բարձր ծավալային մասնաբաժնի
Կոտրվածքային ամրություն	Ընդհանուր առմամբ լավ է ցածր և միջին ուժի մակարդակներում	Օստենիտիկ պողպատներն առաջարկում են բարձր ամրություն; որոշ բարձր ամրության դասարաններ կարող են զգայուն լինել
Հոգնածության դիմադրություն	Բավարար է դինամիկ բեռնվածության ծրագրերի համար; զգայուն է մակերեսի հարդարման և սթրեսի նկատմամբ	Գերազանց լեգիրված մարտենզիտային և մարաժինգային պողպատների մեջ; ուժեղացված ճաքերի դիմադրություն
Սողացող դիմադրություն	Սահմանափակ երկարաժամկետ ուժ վերևում 450° C	Գերազանց է նիկելով հարուստ բարձր լեգիրված պողպատներում; օգտագործվում է տուրբիններում, կաթսաներ
Ջերմային կայունություն	Ֆազային կայունությունը և ամրությունը նվազում են վերևում 500-600°C	Պահպանում է կառուցվածքային ամբողջականությունը մինչև 1000° C գերհամաձուլվածքներում և բարձր Cr դասակարգերում
Կոռոզիոն դիմադրություն	Վատից չափավոր; հաճախ անհրաժեշտ է ծածկույթներ կամ արգելիչներ	Գերազանց, հատկապես չժանգոտվող պողպատներում >12% Խուզարկու Եվ դուք լրացումներ
Ջերմային մշակելիություն	Հեշտ կարծրանում է մարման և ջերմության ցիկլերի միջոցով	Կոմպլեքս բուժում: լուծույթի կռում, տեղումների կարծրացում, կրիոգեն քայլեր
Զոդում	Ընդհանրապես լավ; ածխածնային բարձր տարբերակներով ճեղքման որոշակի ռիսկ	Տատանվում է; austenitic դասարանները լավ զոդում, մյուսները կարող են պահանջել նախնական տաքացում կամ լցնող մետաղներ
Մեքենայություններ	Արդարից լավ, հատկապես կապարով կամ ռեծուլֆուրացված տարբերակներում	Կարող է դժվար լինել կարծրության և կարբիդի պարունակության պատճառով (խորհուրդ է տրվում օգտագործել ծածկված գործիքներ)
Առողջություն	Հարմար է կռելու և պտտվելու համար կռվող վիճակներում	Գերազանց է կռվող ավստենիտիկ պողպատներում; սահմանափակված է կարծրացված գործիքների պողպատներում

Հիմնական դիտարկումներ:

• Ուժ ընդդեմ. Կոշտության փոխզիջում: Բարձր լեգիրված պողպատները հաճախ ավելի բարձր ամրություն են հաղորդում, բայց որոշ դասարաններ կարող են կորցնել ճկունությունը կամ ամրությունը.
  Ցածր լեգիրված պողպատները արդյունավետորեն հավասարակշռում են այս հատկությունները կառուցվածքային օգտագործման համար.
• Ջերմաստիճանի կատարում: Բարձր ջերմաստիճանի գործառնությունների համար (Է.Գ., Էլեկտրաէներգիա, ռեակտիվ շարժիչներ), բարձր լեգիրված պողպատները զգալիորեն գերազանցում են ցածր խառնուրդ ունեցող գործընկերներին.
• Կոռոզիայի պաշտպանություն: Մինչդեռ ցածր խառնուրդով պողպատները հաճախ ապավինում են արտաքին ծածկույթներին, բարձր լեգիրված պողպատները, հատկապես չժանգոտվող և գերհամաձուլվածքները, ապահովում են ներքին կոռոզիայից պաշտպանություն պասիվ օքսիդային թաղանթների միջոցով.
• Արժեքը ընդդեմ. Կատարումը: Ցածր լեգիրված պողպատն առաջարկում է ծախսերի և կատարողականի բարենպաստ հարաբերակցություն ընդհանուր օգտագործման համար,
  մինչդեռ բարձր լեգիրված պողպատը վերապահված է մասնագիտացված ֆունկցիոնալություն պահանջող սցենարների համար.

5. Ծրագրեր արդյունաբերության մեջ

Ցածր լեգիրված պողպատ

• Շինարարություն: Կամուրջներ, կռունկներ, ամրան, կառուցվածքային ճառագայթներ
• Ավտոմոբիլային: Առանցքներ, շրջանակներ, Կասեցման բաղադրիչներ
• Յուղել & Գազ: Խողովակաշարերի պողպատներ (API 5L X70, X80)
• Ծանր տեխնիկա: Հանքարդյունաբերության սարքավորումներ, Press նշման անոթներ

Բարձր լեգիրված պողպատ

• Օդատիենտ: Տուրբինային շեղբեր, ռեակտիվ շարժիչի բաղադրիչներ, վայրէջքի հանդերձանք
• Քիմիական մշակում: Ռեակտորներ, He երմափոխանակիչներ, պոմպեր
• Բժշկական: Վիրաբուժական գործիքներ, Օրթոպեդիկ իմպլանտներ (316L չժանգոտվող)
• Էներգիա: Միջուկային ռեակտորի ներքին կառուցվածքը, գերկրիտիկական գոլորշու գծեր

6. Եզրափակում

Թե՛ ցածր լեգիրված պողպատը և թե՛ բարձր լեգիրված պողպատն առաջարկում են կարևոր առավելություններ, կախված տվյալ հավելվածի կատարողականի կարիքներից և բնապահպանական մարտահրավերներից.

Ցածր խառնուրդով պողպատները բարենպաստ հավասարակշռություն են պահպանում ամրության միջև, մշակելիություն, և արժեքը, դարձնելով դրանք իդեալական ընդհանուր ինժեներական օգտագործման համար.

Բարձր լեգիրված պողպատներ, մյուս կողմից, ապահովել անզուգական մեխանիկական և բնապահպանական արդյունավետություն բարձր ցցերի արդյունաբերության համար, ինչպիսիք են օդատիեզերքը, բժշկական, և էլեկտրաէներգիայի արտադրություն.

Հասկանալով քիմիական, մեխանիկական, և այս պողպատե ընտանիքների տնտեսական տարբերությունները,

որոշում կայացնողները կարող են օպտիմալացնել նյութերը անվտանգության համար, ամրություն, և սեփականության ընդհանուր արժեքը՝ ապահովելով ինժեներական հաջողությունը նախագծից մինչև վերջնական արտադրանք.

Սա Ձեր արտադրության կարիքների համար կատարյալ ընտրություն է, եթե ձեզ հարկավոր է որակյալ Ալյումինե պողպատ մասեր.

Կապվեք մեզ հետ այսօր!

 

ՀՏՀ

Չժանգոտվող պողպատը համարվում է բարձր լեգիրված պողպատ?

Այո. Չժանգոտվող պողպատը բարձր լեգիրված պողպատի տարածված տեսակ է. Այն սովորաբար պարունակում է առնվազն 10.5% քրոմ, ինչը հնարավորություն է տալիս ձևավորել պասիվ օքսիդ թաղանթ, որը դիմադրում է կոռոզիային.

Շատ չժանգոտվող պողպատներ պարունակում են նաև նիկել, մոլիբդեն, և այլ համաձուլվածքների տարրեր.

Կարո՞ղ է ցածր խառնուրդով պողպատը օգտագործվել քայքայիչ միջավայրում?

Առաջարկվում են ցածր լեգիրված պողպատներ չափավոր կոռոզիոն դիմադրություն, հատկապես, երբ համաձուլված է այնպիսի տարրերի հետ, ինչպիսիք են պղնձը կամ քրոմը.

Սակայն, նրանք հաճախ պահանջում են Պաշտպանիչ ծածկույթներ (Է.Գ., ցինկապատում, նկարչություն) կամ կաթոդիկ պաշտպանություն երբ օգտագործվում է ագրեսիվ կամ ծովային միջավայրում.

Ինչպե՞ս է խառնուրդի պարունակությունը ազդում եռակցման վրա?

Ավելի բարձր համաձուլվածքի պարունակությունը կարող է նվազեցնել եռակցման ունակությունը` պայմանավորված կարծրության բարձրացման և ճեղքման վտանգի պատճառով.

Ցածր լեգիրված պողպատները սովորաբար ավելի լավ զոդում են ցուցադրում, չնայած նախնական տաքացում և եռակցումից հետո ջերմային բուժում կարող է դեռ անհրաժեշտ լինել.

Բարձր լեգիրված պողպատները հաճախ պահանջում են մասնագիտացված եռակցման պրոցեդուրաներ և լցնող մետաղներ.

Կա՞ն միջազգային ստանդարտներ, որոնք տարբերում են ցածր և բարձր լեգիրված պողպատները?

Այո. Ստանդարտներ այնպիսի կազմակերպություններից, ինչպիսիք են ASTM, Ասիմ, Iso, և SAE/AISI սահմանել քիմիական կազմի սահմանները և համապատասխանաբար դասակարգել պողպատները.

Այս ստանդարտները սահմանում են նաև մեխանիկական հատկություններ, ջերմային բուժման պայմանները, եւ դիմումներ.

Ալեգիրված պողպատի ո՞ր տեսակն է ավելի լավ բարձր ջերմաստիճանի կիրառման համար?

Բարձր լեգիրված պողպատներ, մասնավորապես Նիկելի վրա հիմնված գերհարկատներ կամ բարձր քրոմով չժանգոտվող պողպատներ,

զգալիորեն ավելի լավ են գործում բարձր ջերմաստիճանի պայմաններում՝ սողացող դիմադրության պատճառով, օքսիդացում, և ջերմային հոգնածություն.

Ցածր լեգիրված պողպատները սովորաբար քայքայվում են 500°C-ից բարձր ջերմաստիճանում.

Արդյո՞ք բարձր խառնուրդով պողպատներն ավելի դժվար են մշակել և պատրաստել?

Այո, ընդհանուր առմամբ. Բարձր լեգիրված պողպատներ, հատկապես գործիքների պողպատներ և կարծրացած չժանգոտվող դասարաններ, կարող է լինել դժվար է մեքենայացնել բարձր կարծրության և կարբիդի պարունակության պատճառով.

Նրանց եռակցումը կարող է նաև սահմանափակվել որոշ դասարաններում. Ընդհակառակ, շատ ցածր լեգիրված պողպատներ ավելի հեշտ են եռակցվում, ապարատ, և ձև.

Որ պողպատի տեսակն է ավելի ծախսարդյունավետ?

Ցածր լեգիրված պողպատներ սովորաբար ավելի ծախսարդյունավետ են նախնական գնման գինը և արտադրությունը.

Սակայն, բարձր լեգիրված պողպատներ կարող է առաջարկել ա սեփականության ավելի ցածր ընդհանուր արժեքը պահանջատիրական դիմումներում՝ պայմանավորված դրանց ամրություն, դիմադրություն ձախողման, և սպասարկման կարիքների կրճատում.