Кремний в жаростойких сталях

Обновлено: 28.03.2024

Углерод — находится в стали обычно в виде химического соединения Fe3C, называемого цементитом. С увеличением содержания углерода до 1,2% твердость, прочность и упругость стали увеличиваются, но пластичность и сопротивление удару понижаются, а обрабатываемость ухудшается, ухудшается и свариваемость.

Кремний — если он содержится в стали в небольшом количестве, особого влияния на ее свойства не оказывает.(Полезная примесь; вводят в качестве активного раскислителя и остается в стали в кол-ве 0,4%)

Марганец — как и кремний, содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве и особого влияния на ее свойства также не оказывает. (Полезная примесь; вводят в сталь для раскисления и остается в ней в кол-ве 0,3-0,8%. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы.

Сера — является вредной примесью. Она находится в стали главным образом в виде FeS. Это соединение сообщает стали хрупкость при высоких температурах, например при ковке, — свойство, которое называется красноломкостью. Сера увеличивает истираемость стали, понижает сопротивление усталости и уменьшает коррозионную стойкость. В углеродистой стали допускается серы не более 0,06-0,07%. ( От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды MnS).

Фосфор — также является вредной примесью. Снижает вязкость при пониженных температурах, то есть вызывает хладноломкость. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

ЛЕГИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА СВОЙСТВА СТАЛИ

Хром (Х) — наиболее дешевый и распространенный элемент. Он повышает твердость и прочность, незначительно уменьшая пластичность, увеличивает коррозионную стойкость; содержание больших количеств хрома делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Никель (Н) — сообщает стали коррозионную стойкость, высокую прочность и пластичность, увеличивает прокаливаемость, оказывает влияние на изменение коэффициента теплового расширения. Никель – дорогой металл, его стараются заменить более дешевым.

Вольфрам (В) — образует в стали очень твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивающие твердость и красностойкость. Вольфрам препятствует росту зерен при нагреве, способствует устранению хрупкости при отпуске. Это дорогой и дефицитный металл.

Ванадий (Ф) — повышает твердость и прочность, измельчает зерно. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем, он дорог и дефицитен.

Кремний (С)- в количестве свыше 1% оказывает особое влияние на свойства стали: содержание 1-1,5% Si увеличивает прочность, при этом вязкость сохраняется. При большем содержании кремния увеличивается электросопротивление и магнитопроницаемость. Кремний увеличивает также упругость, кислостойкость, окалиностойкость.

Марганец (Г) — при содержании свыше 1% увеличивает твердость, износоустойчивость, стойкость против ударных нагрузок, не уменьшая пластичности.

Кобальт (К) — повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Молибден (М) — увеличивает красностойкость, упругость, предел прочности на растяжение, антикоррозионные свойства и сопротивление окислению при высоких температурах.

Титан (Т) — повышает прочность и плотность стали, способствует измельчению зерна, является хорошим раскислителем, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии.

Ниобий (Б) — улучшает кислостойкость и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Алюминий (Ю) — повышает жаростойкость и окалиностойкость.

Медь (Д) — увеличивает антикоррозионные свойства, она вводится главным образом в строительную сталь.

Церий — повышает прочность и особенно пластичность.

Цирконий (Ц) — оказывает особое влияние на величину и рост зерна в стали, измельчает зерно и позволяет получать сталь с заранее заданной зернистостью.

Лантан, цезий, неодим — уменьшают пористость, способствуют уменьшению содержания серы в стали, улучшают качество поверхности, измельчают зерно.

Жаростойкие стали: состав и марки жаропрочных сплавов

Жаропрочная сталь, представленная на современном рынке большим разнообразием марок, как и сплавы жаростойкой категории, признается большинством специалистов лучшим материалом для изготовления элементов конструкций и оборудования, которые эксплуатируются в постоянном контакте с агрессивными средами и в других сложных условиях.

Типичные изделия из жаропрочной стали – печи, камины, котлы и металлические дымоходы

Типичные изделия из жаропрочной стали – печи, камины, котлы и металлические дымоходы

Жаропрочность и жаростойкость металла

Жаростойкость, которой обладают стали и другие металлические сплавы отдельной категории, имеет еще одно название – «окалиностойкость». Это свойство, которым отдельные металлы наделяют в процессе производства, заключается в их способности длительное время в условиях повышенных температур активно противостоять такому негативному явлению, как газовая коррозия. В отличие от жаростойких, жаропрочные стали и металлы другого типа обладают способностью не разрушаться и не деформироваться под длительным воздействием высоких температур.

Металлы, которые отличаются жаростойкостью, применяют преимущественно для изготовления ненагруженных конструкций, эксплуатируемых в условиях постоянного воздействия на них газовой окислительной среды и температуры, не превышающей 550°. К таким конструкциям, в частности, относятся элементы нагревательных печей.

Сплавы, выполненные на основе железа, даже если их отличает жаростойкость, при таких условиях эксплуатации и при воздействии температуры, превышающей 550°, начинают активно окисляться, что приводит к появлению на их поверхности пленки, состоящей из оксида железа. Формирующееся на поверхности такого металла химическое соединение железа и кислорода – это, по сути, окалина хрупкого типа. Ее характеризует элементарная кристаллическая решетка, содержащая недостаточное количество атомов второго вещества.

Свойства оксидов элементов, увеличивающих жаростойкость железа

Свойства оксидов элементов, увеличивающих жаростойкость железа

Чтобы улучшить такое свойство стали, как жаростойкость, в ее химический состав вводят хром, алюминий и кремний. Соединяясь с кислородом, эти элементы способствуют формированию в структуре металла плотных и надежных кристаллических структур, что и улучшает его способность безболезненно переносить воздействие повышенных температур.

Количество и тип легирующих добавок, вводимых в химический состав сплава, выполненного на основе железа, зависит от температурных условий эксплуатации изделий, которые будут из него изготовлены.

Лучшую жаростойкость демонстрируют стали, легирование которых выполнено на основе такого металла, как хром. К наиболее известным маркам таких сталей, которые называют сильхромами, относятся:

  • 08Х17Т;
  • 15Х25Т;
  • 15Х6СЮ;
  • 36Х18Н25С2.

Химический состав жаропрочных сталей марок 13Х11Н2В2МФ, 15Х11МФ, 20Х13, 20Х12ВНМФ

Химический состав жаропрочных сталей марок 13Х11Н2В2МФ, 15Х11МФ, 20Х13, 20Х12ВНМФ

Что характерно, жаростойкость стали повышается с увеличением в ее химическом составе количества хрома. Используя данный металл в качестве легирующего элемента, можно создавать марки сталей, изделия из которых не будут утрачивать своих первоначальных характеристик даже при длительном воздействии на них температуры, превышающей 1000 градусов.

Особенности материалов с жаропрочными свойствами

Жаропрочные стали и сплавы, как уже говорилось выше, способны успешно эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия высоких температур, при этом не проявляя склонности к ползучести. Суть этого негативного процесса, которому подвержены стали обычных марок и другие металлы, заключается в том, что материал, на который воздействуют неизменная температура и постоянная нагрузка, начинает медленно деформироваться, или ползти.

Ползучесть, которой и стараются избежать, создавая жаропрочные стали и металлы другого типа, бывает двух видов:

Для определения ползучести сплавов в иследовательских центрах используют комплекс испытательных машин

Для определения ползучести сплавов в иследовательских центрах используют комплекс испытательных машин

Чтобы определить параметры кратковременной ползучести, материалы подвергают специальным испытаниям, для чего их помещают в печь, нагретую до определенной температуры, и прикладывают к ним растягивающую нагрузку. Такое испытание проводится в течение ограниченного промежутка времени.

Проверить материал на его склонность к длительной ползучести и определить такой важный параметр, как предел ползучести, за короткий промежуток времени не получится. Для этого испытуемое изделие, помещенное в печь, необходимо подвергать длительной нагрузке. Важность такого показателя, как предел ползучести материала, заключается в том, что он характеризует наибольшее напряжение, которое приводит к разрушению разогретого изделия после воздействия в течение определенного промежутка времени.

Марки жаропрочных и жаростойких сталей

Стали, отличающиеся жаропрочностью и жаростойкостью, по состоянию внутренней структуры подразделяются на несколько категорий:

  • аустенитные;
  • мартенситные;
  • перлитные;
  • мартенситно-ферритные.

При этом стали, относящиеся к категории жаростойких, могут быть представлены еще двумя типами:

  • ферритные;
  • аустенитно-ферритные или мартенситные.

Основные свойства некоторых жароупорных сталей

Основные свойства некоторых жароупорных сталей (нажмите для увеличения)

Если рассматривать стали с мартенситной внутренней структурой, то их наиболее известными марками являются:

  • Х5 (из такой жаропрочной стали производят трубы, которые предполагается эксплуатировать при температурах, не превышающих 650°);
  • Х5М, Х5ВФ, Х6СМ, 1Х8ВФ, 1Х12Н2ВМФ (используются для производства изделий, эксплуатируемых при 500–600° на протяжении определенного периода времени (1000–10000 часов));
  • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 (изделия из данных марок могут успешно эксплуатироваться при 850–950°, поэтому из таких сталей производят клапаны двигателей транспортных средств);
  • 1Х8ВФ (изделия из жаропрочной стали этой марки могут успешно эксплуатироваться при температурах, не превышающих 500°, на протяжении 10000 часов и даже дольше; из данного материала, в частности, производят конструктивные элементы паровых турбин).

Листовая жаропрочная сталь используется там, где требуется хорошая стойкость к высокой температуре и к агрессивной среде

Листовая жаропрочная сталь используется там, где требуется хорошая стойкость к высокой температуре и к агрессивной среде

Основой мартенситной структуры стали является перлит, который меняет свое состояние в том случае, если в составе материала увеличить количественное содержание хрома. Перлитными являются следующие марки жаропрочных и жаростойких сталей, относящихся к хромомолибденовым и хромокремнистым: Х6С, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М и Х13Н7С2. Чтобы получить из этих сталей материал с внутренней структурой сорбита, который отличается высокой твердостью (не менее 25 единиц по шкале HRC), их сначала закаливают при 950–1100°, а затем подвергают отпуску.

Стальные сплавы с ферритной внутренней структурой, относящиеся к категории жаростойких материалов, содержат в своем химическом составе от 25 до 33% хрома, который и определяет их характеристики. Чтобы придать таким сталям мелкозернистую структуру, изделия из них подвергают отжигу. К сталям данной категории относят марки 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28. Следует иметь в виду, что при нагревании этих сталей до 850° и выше, зерно в их внутренней структуре начинает укрупняться, что приводит к увеличению их хрупкости.

Жаропрочная нержавеющая сталь применяется при производстве тонколистового проката, бесшовных труб и различных агрегатов пищевой и химической промышленности

Жаропрочная нержавеющая сталь применяется при производстве тонколистового проката, бесшовных труб и различных агрегатов пищевой и химической промышленности

Стали, основу структуры которых составляют мартенсит и феррит, активно применяются для производства изделий различного назначения, используемых в машиностроительной отрасли. Изделия, для изготовления которых применяют такие жаропрочные сплавы, даже на протяжении достаточно длительного времени могут успешно эксплуатироваться при температуре, находящейся в пределах 600°. Наиболее распространенными марками данных жаропрочных сталей являются Х6СЮ, 1Х13, 1Х11МФ, 1Х12В2МФ, 1Х12ВНМФ, 2Х12ВМБФР. Такие жаропрочные сплавы отличаются тем, что хром в их химическом составе содержится в пределах 10–14%, а легирующими добавками, при помощи которых улучшают их химический состав, являются вольфрам, молибден и ванадий.

Аустенитные и аустенитно-ферритные стальные сплавы

Наиболее значимые особенности аустенитных сталей заключаются в том, что их внутренняя структура формируется за счет наличия в их составе никеля, а такое свойство, как жаростойкость, связано с присутствием хрома. В сплавах подобной категории, отличающихся незначительным содержанием углерода в своем химическом составе, в некоторых случаях могут присутствовать такие легирующие элементы, как ниобий и титан. Стали, основу внутренней структуры которых составляет аустенит, относятся к категории нержавеющих, а при длительном воздействии высоких температур (до 1000 градусов) успешно противостоят формированию слоя окалины.

Аустенитные сплавы марок Х17Н13М2 и Х17Н13М3 оптимально подходят для конструкций, работающих под воздействием кислот

Аустенитные сплавы марок Х17Н13М2 и Х17Н13М3 оптимально подходят для конструкций, работающих под воздействием кислот

К наиболее распространенным на сегодняшний день сталям с аустенитной внутренней структурой относятся сплавы дисперсионно-твердеющей категории. Для улучшения качественных характеристик в их состав добавляют интерметаллические или карбидные упрочнители, в зависимости от чего такие материалы и относят к определенной категории.

Наиболее популярными марками жаропрочных сталей, основу внутренней структуры которых составляет аустенит, являются:

  • дисперсионно-твердеющие Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М (из этих жаропрочных сталей, относящихся к категории нержавеющих, изготавливают конструктивные элементы турбин и клапаны двигателей транспортных средств);
  • гомогенные 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР (из материалов данных марок преимущественно производят арматуру и трубы, эксплуатируемые под воздействием значительных нагрузок, агрегаты сверхвысокого давления, элементы выхлопных систем).

Труба жаропрочная из стали марки 20Х23Н18 (она же Х23Н18 или ЭИ417) используется для изготовления печного оборудования, поковок и бандажей

Труба жаропрочная из стали марки 20Х23Н18 (она же Х23Н18 или ЭИ417) используется для изготовления печного оборудования, поковок и бандажей

Стальные сплавы, основу внутренней структуры которых составляет смесь аустенита и феррита, отличает исключительная жаропрочность, превышающая по своим показателям аналогичный параметр даже высокохромистых материалов. Такие характеристики жаропрочности достигаются за счет высочайшей стабильности внутренней структуры сталей данной категории. Изделия из них могут успешно эксплуатироваться даже при температурах, доходящих до 1150°.

Между тем для жаропрочных сталей с аустенитно-мартенситной внутренней структурой характерна повышенная хрупкость, поэтому их нельзя использовать для производства изделий, эксплуатируемых под высокой нагрузкой.

Из жаропрочных сталей данной категории производят изделия следующего назначения:

  • пирометрические трубки (Х23Н13);
  • конвейеры для печей, жаропрочные трубы, емкости для осуществления процедуры цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).

Стали и металлы, отличающиеся тугоплавкостью

Стальные сплавы, основу которых составляют тугоплавкие металлы, используют для производства изделий, эксплуатируемых при 1000–2000°.

Тугоплавкие металлы, входящие в химический состав таких сталей, характеризуются следующими температурами плавления (см. таблицу).

Температура плавления тугоплавких металлов

Температура плавления тугоплавких металлов

За счет того, что тугоплавкие стали данной категории характеризуются высокой температурой перехода в хрупкое состояние, при значительном нагреве они деформируются. Чтобы повысить жаропрочность таких сталей, в их химический состав водятся специальные добавки, а для увеличения жаростойкости их легируют такими элементами, как титан, молибден, тантал и др.

Наиболее распространенными соотношениями химических элементов в составе тугоплавких сплавов являются:

  • основа – вольфрам и 30% рения;
  • 60% ванадия и 40% ниобия;
  • основа – 48% железа, 15% ниобия, 5% молибдена и 1% циркония;
  • 10% вольфрама и тантал.

Сплавы на основе никеля и смеси никеля с железом

Сплавы на никелевой основе (55% никеля) или выполненные на базе смеси никеля с железом (65%) являются жаропрочными и обладают достойными жаростойкими качествами. Базовым легирующим элементом для любых сталей данной категории является хром, которого в них может содержаться от 14 до 23%.

Если говорить о стойкости и прочности, высокие показатели которых сохраняются при повышенных температурах, то такими качествами обладают стальные сплавы, выполненные на основе никеля. К наиболее популярным из них относятся ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ. Часть сталей данных марок являются жаропрочными, а остальные – жаростойкими. При нагреве на поверхности изделий из сплавов данных марок появляется оксидная пленка на основе хрома и алюминия, а в твердых растворах структуры таких металлов формируются соединения алюминия с никелем или титана с никелем, что и обеспечивает устойчивость таких материалов к воздействию высоких температур. Более подробно с характеристиками жаропрочных сплавов никелевой группы можно познакомиться, изучив специальные справочники.

Влияние кремния на свойства стали

Влияние кремния на свойства стали
Влияние кремния на свойства стали
Влияние кремния на свойства стали
Влияние кремния на свойства стали
Влияние кремния на свойства стали
Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - image-10-1.png

Это свойство кремния используется при легировании мягкой стали. Кремний снижает концентрацию углерода в перлите и снижает предел растворимости углерода в аустените. То есть на железоуглеродной диаграмме точки 5 и Е смещены влево. Рисунок 36 представляет собой структурный вид Кремниевой стали, из этого рисунка видно, что чем выше содержание кремния в стали, тем меньше углерода

На рисунке 37 показано влияние кремния на диаграмму состояния системы Fe-C. Чем выше содержание кремния при воздействии кремния на свойства стали, тем выше 105 В сплавах температура превращения перлита выше, а концентрация углерода в перлите ниже.

Например, в случае 2% Si точка превращения перлита повышается до 780°, а концентрация углерода в перлите не превышает 0,6%. При 4% Si точка превращения перлита повышается до 860°, концентрация углерода перлита составляет менее 0,5%, etc. So, с увеличением содержания кремния, область FeT постепенно сужается, и при 8% Si исчезает. 1600. Я ^ 1200 Ко мне. 800. м Дж г с > Как О Рис.37.

  • Влияние кремния на диаграмму Fe-C В технологии используются изделия, изготовленные из чрезвычайно прочного карбида кремния. Эмери камень, нагревательного элемента (кварцевого стержня) и т. д. Однако в сплавах Fe — C химическое сродство кремния к железу выше, чем у углерода, и карбид кремния не препятствует его образованию, но является одним из самых мощных графитизирующих элементов. 1 например, в высокоуглеродистых негабаритных тектидных сталях, содержащих более 1% Si, при длительном нагреве в зоне критической точки цементация начинает графитироваться, и сталь подвергается черной деструкции, аналогичной деструкции серого чугуна.

Согласно микроструктуре, Кремниевая сталь класса перлита, которая обычно отожжена (не графитизирована), совсем не отличается от простой углеродистой стали. То есть кремний не производит новых структурных компонентов или фаз стали. В отожженном один-сплав кремния стали, не содержит легирующих элементов, перлит будет иметь слегка шероховатую структуру под воздействием кремния. Увеличьте температуру преобразования перлита, приводя к плита цементита большая. На рисунке 38 показано влияние кремния на критическую точку стали.

На рисунке 39 показано влияние кремния на критическую скорость упрочнения стали 0,5 и 0,8% С. Из этого рисунка видно, что критическая скорость упрочнения стали под воздействием кремния значительно снижается даже в 1,5-2,0 раза.%Si составляет около 150 град / С; при такой скорости детали толщиной или диаметром до 25-30 мм можно гасить маслом. Понижая критическую скорость упрочнения, кремний повышает упрочняющие свойства стали. На рисунке 40 показано влияние кремния на закаливаемость предэвтектоидной стали −0,5% С.

In кроме того, инструмент из стали, легированной только кремнием, не обладает хорошими режущими свойствами, так как карбиды, образующиеся на такой стали, не обладают высокой твердостью и не повышают износостойкость стали. Кремнистая среднеуглеродистая конструкционная сталь, содержащая 1,5-2,0% Si при нагреве до нормальной температуры Крысы при температуре 30-40° 60. Четыре г Тридцать В \ Н \ Н \ Дж О 10 20 30 Л ТАК Расстояние от конца отверждения, мм 60. Рисунок 40.

Влияние кремния на прокаливаемость Yeo-конструкционной стали 0,5% C Превышение критической точки сделает его менее склонным к перегреву, чем обычный углерод, но при более высоких температурах нагрева он будет перегреваться больше, чем углеродистая сталь. Поэтому во время других процессов отжига, упрочнения и термообработки кремниевых стальных изделий не рекомендуется нагревать их выше оптимальной температуры. Кремний до 2,0-2,5% мало влияет на температуру мартенситного превращения при закалке стали(точка м) и количество удерживаемого аустенита в структуре закаленной стали(рис.41).

Кремний за-эвтектоидная инженерии не чувствительны к скорости охлаждения после высокотемпературного отпуска. То есть кремний не вызывает отпускной хрупкости стали. Однако в присутствии других легирующих элементов, вызывающих выделение хрупкости, таких как марганец и хром, кремний увеличивает отпускную хрупкость стали. Когда закаленная сталь закалена под влиянием кремния, стабильность мартенсита улучшена и своя температура разложения перенесена к максимуму temperature. In добавление, сталь кремния 108 Когда Кремниевая сталь высвобождается, мелкодисперсные частицы карбидной фазы объединяются с очень низкой скоростью, поэтому структура сорбита Кремниевой стали также размягчается при высоких температурах.

Поэтому закаленная Кремниевая сталь обладает повышенной стойкостью к отпуску. Он определяет, используется ли кремний для легированных сталей, которые производят высокотемпературные инструменты (штампы, пуансоны, штампы для термической деформации металлов, ножи, ножницы, пилы для резки горячих металлов и др.), которые работают при высоких температурах. Пятнадцать Что это? I-5 200. 150. Один — •г Си г. Диаграмма 41.Влияние количества иремия, ми и остаточного аустенита на структуру закаленной эвтектоидной стали 100200300 Вт) 1 ′ температура выхлопных газов, х 500. Рис.42.Влияние кремния на стабильность закаленной стали при 0,7%С при отпуске: / −0.2%Си; 2-2. 7%Си

На рис. 42 показано влияние температуры отпуска на твердость углеродистой и Кремниевой стали при закалке от 800 и 880°С до 0.7%.As как видно из рисунка, твердость Кремниевой стали после отпуска при 400-500°примерно на 10 HRC выше, чем у углеродистой стали. Свойства диаграммы с-формы при изотермическом превращении аустенита перлитной структуры Кремниевой стали, содержащей

То есть диапазон температур торутита (500-550°) и промежуточных (250-300°) метаморфоз. Во время цементной фиксации стали кремний снижает скорость диффузии углерода и затрудняет цементацию поверхности. Например, железо Si 2.0-2.5% совершенно не подвержено науглероживанию. Поэтому 1 легирующий элемент-кремний-сталь для цементации не используется.

Образовательный сайт для студентов и школьников

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Высококремнистая сталь с особыми физико-химическими свойствами

Высококремнистая сталь с особыми физико-химическими свойствами
Высококремнистая сталь с особыми физико-химическими свойствами
Высококремнистая сталь с особыми физико-химическими свойствами
Это изображение имеет пустой атрибут alt; его имя файла - image-10-1.png

  • Высокая Кремниевая сталь со специальными физико-химическими свойствами Кремний широко применяется в производстве высококремнистых ферритовых сталей с особыми физико-химическими свойствами(магнитомягкость, кислотостойкость и др.). a. электрическая сталь Среди сталей с высоким содержанием кремния, обладающих особыми физическими свойствами, наиболее широко распространены ферритовые электромагнитные мягкие Динамо-и трансформаторные стальные пластины с 0,025-0,040% C до 1,0-4,5% Si.

Такая сталь используется в магнитопроводах кремния, что резко повышает электрическое сопротивление стали, тем самым уменьшая потери мощности из-за вихревых токов при реверсировании намагничивания во время работы электрической машины. Для такой электротехнической стали кремний является единственным незаменимым легирующим элементом. Электротехническая технология согласно содержанию

Кремний марганцевая сталь 115 Холоднокатаная сталь, как Э310, Э320, ЭЦЦО, ЕТК., помечается в конце цифрой 0, что указывает на то, что поверхность стали текстурирована. Термическая обработка электротехнической Кремниевой стали в Динамо-машинах и трансформаторах заключается в длительном отжиге при 900-950°С для декарбонизации стали с одной стороны или разложения цементита в структуре на феррит и и отжиг углерода.

  • С другой стороны, чтобы вырастить кристаллические зерна, такие как карбид в стальной структуре мал, чем больше кристаллических зерен, его магнитные свойства будут лучше, поэтому коэрцитивная сила будет ниже, а проницаемость будет выше. Рисунок 45.Влияние кремния на вязкость технически чистого железа при различных температурах / / _— У • ТАК-Х О ТАК 100150200250300 Температура испытания. °С Для улучшения магнитных свойств Кремниевой стали на некоторых заводах лист трансформаторной стали отжигают в водороде или диссоциированном аммиаке при температуре около 1000-1100°.

Такая высокая температура и восстановительная среда создают условия для роста зерна и удаления вредных примесей (кислорода, углерода и др.), в результате чего магнитные свойства стали значительно повышаются. Чем выше содержание кремния в трансформаторной стали, тем больше электрическое сопротивление и меньше потери мощности из-за вихревых токов при работе трансформатора. Однако если содержание кремния превышает 4-5%, пластичность и вязкость стали резко снижается, что ухудшает вероятность ее механической обработки

Поэтому, сталь формата 4.0-4.5% кремния в трансформаторе не была введена. На рисунке 45 показано влияние кремния на вязкость электрического железа при различных температурах. Из рисунка видно, что в чугуне меньше кремния, чем в Кремниевой стали. (-0,1%) становится хрупким только при минус 50-70°, в то время как 2,5% Si-железа уже холодно-хрупким при комнатной температуре, а при −4% Si-даже при 100-120°. Поэтому при холодной работе электротехнической стали с высоким содержанием кремния, например, штамповке и вытягивании деталей из листового трансформаторного чугуна, лист нагревают до 250-300°, так как чугун обладает достаточной вязкостью при этой температуре.

После различных технических операций по снятию закалки и восстановлению магнитных свойств изделия Электросталь снова отжигают в течение 2-3 часов. На 800-850°. b. Кислотоупорная сталь высок-кремния До 15% кремния вводится в сталь для создания особых химических свойств. Например, сталь с высоким содержанием кремния 12-14% Si, используемая в промышленности, устойчива к коррозии серной, азотной, уксусной и многими другими кислотами (кроме соляной и плавиковой).

Кислотостойкость этой стали препятствует дальнейшему окислению металла, так как под действием кислот поверхность покрывается плотной коркой оксида кремния. Высоко-кремний-кислотоупорная сталь часто использована в химической промышленности, по мере того как она имеет в частности хорошую химическую устойчивость в термальной серной кислоте. Сталь с содержанием кремния более 10-12% очень хрупка и непригодна для горячей или холодной работы, ее изделия получают только в виде стальных отливок.

Читайте также: