Стеллит, его характеристики, свойства и назначение

Стеллит

Стеллиты В2К и ВЗК – литые сплавы на основе кобальта ( табл. 6.10) характеризуются высокой износостойкостью и повышенной вязкостью. Выпускаются в виде прутков диаметром 5 – 7 мм и длиной 250 – 300 мм и применяются для упрочнения различных деталей, работающих в условиях интенсивного истирания при высокой температуре. Наносятся эти сплавы электродуговой или газовой сваркой. Кроме указанных, к сплавам на основе никеля относятся нихромы Х15Н60 и Х2Н80, основным свойством которых является жаростойкость; нимоник-90 и нимоник-100, содержащие кобальт, молибден, ниобий и обладающие высокой жаропрочностью. Эти сплавы применяют для упрочнения деталей, длительно работающих в условиях высоких температур, и используют при наплавке седел клапанов двигателей внутреннего сгорания, уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры и других деталей.

Стеллиты характеризуются высокой твердостью, коррозионной стойкостью и низким коэффициентом трения. Применяются для повышения износостойкости деталей машин, металлургических установок, а также для изготовления деталей паропроводов, работающих под высоким давлением.

Стеллиты наплавляют с помощью ацетиленокислородного пламени на детали, изготовленные из углеродистой, низколегированной и нержавеющей сталей, а также из чугуна. Детали из марганцовистых сталей наплавляют электродуговым методом, применяя обмазку электродов из растворимого стекла и порошка алюминия.

Стеллиты применяются в основном для наплавки различных быстроизнашивающихся деталей. Эти сплавы выпускаются в виде прутков диаметром 5 – 7 мм и длиной до 250 – 300 мм. Детали армируют стеллитами при помощи ацетилено-кислородного пламени или электродуговым методом. В последнем случае прутки литого твердого сплава служат электродами.

Стеллиты – литые сплавы кобальта, хрома, вольфрама, никеля и углерода. Стеллитоподобные ( сормайт № 1 и 2) – хромоникелевые сплавы на железной основе, по свойствам и структуре близкие к стеллитам, но имеющие иной химический состав.

Стеллиты обладают также высокой антикоррозионностью. Хорошая свариваемость позволяет использовать стеллиты для наплавки на инструменты ( подвергающиеся износу), благодаря чему их стой кость значительно повышается.

Стеллиты используют только для наиболее ответственной и тяжелонагруженной арматуры. В остальных случаях применяют сплавы на основе никеля и железа. Большинство таких сплавов разработано на базе хромо-никелевой аустенитной стали Г2Х18Н9Т, обладающей высокой коррозионной и эрозионной стойкостью.

Конструкция простейшей рабочей лопатки.

Стеллит – сплав на основе кобальта ( 60 – 65 %), содержащий 25 – 28 % хрома и 4 – 5 % вольфрама. Он имеет высокую твердость и очень высокое сопротивление эрозии.

Стеллиты и их разновидности различного происхождения, например акрит, кардит, келсит, гиганит и перкит, имеют, как и твердые сплавы для режущего инструмента, высокую твердость и хорошие режущие свойства.

Стеллиты применяются в основном для наплавки различных быстроизнашивающихся деталей. Эти сплавы выпускаются в виде прутков диаметром 5 – 7 мм и длиной до 250 – 300 мм. Армирование деталей стеллитами производится при помощи ацетилено-кислород-ного пламени или электродуговым методом. В последнем случае прутки литого твердого сплава служат электродами.

Стеллит fn сормайт применяются для наплавки деталей, требующих механической обработки для получения ровной и чистой поверхности. Износоустойчивость деталей, наплавленных литыми сплавами, повышается в несколько раз.

Стеллит, содержащий в себе W и Со, обладает высокой коррозионной стойкостью, в частности в серной кислоте, высокой красностойкостью ( до 800 С), вследствие чего применяется для наплавки режущего инструмента.

Стеллиты В2К и ВЗК, отливаемые в прутки, используют для наплавки инструментов и деталей с целью повышения их твердости и износостойкости. Наплавку осуществляют при помощи ацетиле-но-кислородного пламени или электрической дуги, Наплавленный слой имеет твердость HRC6Q – 62 и высокую красностойкость ( до температур 700 – 800 С), а также сравнительно высокую коррозионную устойчивость в ряде сред.

Стеллиты представляют сплав на основе кобальта с содержанием вольфрама, хрома и углерода.

Способы производства

Сегодня томпак может выпускаться при применении самых различных технологий. Наибольшее распространение получил вариант, который предусматривает использование электрической печи, которой происходит нагрев состава до 1400 градусов Цельсия. При воздействии подобной температуры происходит выделение силиката, который всплывает на поверхность и удаляется.

Среди других особенностей отметим следующее:

  1. Получается основной металл, который сливается в специальный контейнер. Встречается довольно большое количество различных устройств, предназначение которых заключается в выпуске томпака. Нагрев основного состава должен проводится до температуры 1400 градусов Цельсия. При этом нужно соблюдать определенные правила безопасности.
  2. Следующий шаг заключается в продувке полученного состава кислородом. Для этого также применяется специальное оборудование. Процедура продувки приводит к активному выделению тепловой энергии и химической реакции.
  3. В результате химической реакции в ходе воздействия кислорода образуется медь. Она характеризуется тем, что имеет большое количество различных примесей, за счет которых существенно снижаются свойства.
  4. Далее проводится электрическая очистка состава, при котором применяется специальный подкисленный медный купорос.
  5. В полученную расправленную медь проводится введение цинка. Этот материал повышает прочность и коррозионную стойкость.

Приведенная выше информация указывает на то, что процесс получения подобного состава довольно сложен и трудоемок. Именно поэтому стоимость томпака достаточно велика, однако намного меньше стоимости драгоценного металла.

Не стоит забывать о том, что томпак является сплавом меди и цинка. Этот состав обладает весьма привлекательными характеристиками, применяется при создании различного высокоточного измерительного и другого оборудования. Кроме этого, высоко ценятся декоративные характеристики. При определенном соотношении основных компонентов сплав напоминает золото, однако свойства серьезно отличаются.

Химические свойства

Являясь довольно химически активным металлом, алюминий активно сопротивляется коррозии. Это происходит благодаря образованию на его внешней поверхности очень прочной оксидной пленки под действием кислорода.

Прочная пленка оксида хорошо защищает поверхность даже от таких сильных кислот, как азотная и серная. Это качество нашло распространение в химии и промышленности для транспортировки концентрированной азотной кислоты.

Химические свойства алюминия

Разрушить пленку можно сильно разбавленной азотной кислотой, щелочами при нагреве или при контакте с ртутью, когда на поверхности образуется амальгама. В перечисленных случаях оксидная пленка не является защитным фактором и алюминий активно взаимодействует с кислотами, щелочами и окислителями. Оксидная пленка также легко разрушается в присутствии галогенов (хлор, бром). Таким образом, соляная кислота HCl, хорошо взаимодействует с алюминием при любых условиях.

Химические свойства алюминия зависят от чистоты металла. Использование состава легирующих присадок некоторых металлов, в частности марганца, позволяет увеличить прочность защитной пленки, повысив, таким образом, коррозионную устойчивость алюминия. Некоторые металлы, к примеру, никель и железо, способствуют снижению коррозионную стойкость, но повышают жароустойчивость сплавов.

Оксидная пленка на поверхности алюминиевых изделий играет отрицательную роль при проведении сварочных работ. Мгновенное окисление ванны расплавленного металла при сварке не позволяет сформировать сварочный шов, поскольку окись алюминия имеет очень высокую температуру плавления. Для сварки алюминия используют специальные сварочные аппараты с неплавящимся электродом (вольфрам). Сам процесс ведется в среде инертного газа – аргона. При отсутствии процесса окисления сварочный шов получается прочным, монолитным. Некоторые легирующие добавки в сплавы дополнительно улучшают сварочные свойства алюминия.

Чистый алюминий практически не образует ядовитых соединений, поэтому активно используется в пищевой промышленности при производстве кухонной посуды, упаковки пищевых продуктов, тары для напитков. Оказывать негативное действие могут лишь некоторые неорганические соединения. Исследованиями также установлено, что алюминий не используется в метаболизме живых существ, его роль в жизнедеятельности ничтожна.

Состав

Основа классического стеллита – кобальт (~50-60%) и хром (~30%) с добавкой порядка 10% вольфрама и небольших количеств других элементов (см. таблицу), в том числе углерода. Готовый материал представляет собой вязкую металлическую матрицу (кобальт, хром, вольфрам) с включёнными в неё твёрдыми карбидами хрома и вольфрама. Увеличение содержания углерода в сплаве приводит к выделению свободных карбидов, увеличению твёрдости и хрупкости, и наоборот – сплавы с меньшим содержанием углерода менее твёрды, но более прочны и вязки.

Известно множество стеллитов и стеллитоподобных сплавов, состав которых оптимизирован для работы в определенных температурных условиях, агрессивных средах, с учётом требований деформируемости, особенностей технологии нанесения и сочетания с металлом основы, приемлемой стоимости. Параметры отечественных стеллитовых прутков для наплавки марок Пр-С27 (фактически сормайт), Пр-В3К и Пр-В3К-Р регламентируются ГОСТ 21449-75; допуски по составу в данном стандарте достаточно велики (несколько процентов по основным элементам) и принимались в расчёте на неответственные применения типа деревообработывающих и землеройных машин. Получение более предсказуемых свойств сплава вблизи эвтектики требует точного соблюдения обоснованно выбранного состава.

Подвидами стеллита являются сплавы Talonite (материал для ножей, подвергаемый горячей прокатке и закалке) и Vitallium (для зубных протезов и имплантации). Родственный стеллиту сплав на основе железа – сормайт.

Химический состав, масс. %

Марка Co (основа) Cr W Fe C Si Mn Ni Mo Sb S P
ПР-С2725,0…28,00,2…0,4~64 (основа)3,3…4,51,0…2,01,0…1,51,5…2,00,08…0,120,070,06
ПР-В3К~ 5928,0…32,04,0…5,02,01,0…1,32,0…2,70,5…2,00,070,03
ПР-В3К-Р~ 5828,0…32,07,0…11,03,01,6…2,01,2…1,50,3…0,60,1…2,00,02…0,10,070,03
ВК247…5327…3313…172,01,8…2,51…21,0…1,52…3
ВК358…6228…324…52,01,0…1,52,5…2,82…3
КВ5Х3058…6228…324,5-52…41,0…1,51…21…2
Stellite 1~ 4833,013,0< 2,52,451,01,0< 2,5
Stellite 3~ 4830,013,0< 3,02,451,01,0< 2,5
Stellite 4~ 4830,014,0< 3,01,01,01,08< 2,0
Stellite 6~ 5828,04,5< 3,01,21,11,0< 3,0
Stellite 12~ 5329,58,5< 2,51,4…1,851,51,0< 3,0
Stellite 21~ 5927,0< 3,00,251,51,02,55,5
SP1040~ 4831,517,0< 1,02,01,0
SP1126~ 5324,513,5< 3,01,8< 1,61,51,0
Tribaloy T-400~ 578,5< 1,5< 0,082,6< 1,529,0

Классификация пластичных смазок

Классификация пластичных смазок основывается на типе загустителя и присадок, которые используются в процессе изготовления.

  1. Литиевые – производятся с добавлением литиевого мыла, отличаются долговечностью и нетерпимостью к воздействию воды.
  2. Натриевые – в основе загустителя выступают соли натрия, отличатся небольшой стоимостью и универсальностью. Не подходят для работы при высоких температурах и под воздействием воды.
  3. Алюминиевые – предназначены для работы при высоких температурах, а также в условиях повышенной влаги, когда требуются особые антикоррозийный свойства.
  4. Силиконовые – отличается высокой устойчивостью к воде, ее очень тяжело смыть. Обеспечивает минимальное трение рабочих механизмов. Также этот тип можно использовать как для металлических деталей, так и для изготовленных из резины и полимеров.
  5. Тефлоновые – может использоваться при высоких температурах, до 250 градусов, не изменяя консистенции, оставаясь густой и вязкой. Покрывает механизмы масленой пленкой, которая обладает отличными антифрикционными свойствами. Может применяется в оборудовании, где требуется обеспечить непроводимость тока.
  6. Полиуретановые – применяются в пищевом и медицинском оборудовании, так как абсолютно безвредные для человеческого организма. Отличаются тем, что со временем полностью разлагаются природным образом.

Универсальных смазок, в понимании этого слова, не существует. Да в некоторых схожих сферах, можно использовать один и тот же состав, но его лучше подбирать в каждом отдельном случае. Различные марки пластических смазок имеют подробные инструкции, указывающие как, в каких условиях и механизмах можно их использовать.

Свойства аустенитных сталей и где их используют

Само состояние железа в Y-фазе (аустенит) уникально, благодаря ему металл является жаропрочным (+850 ºC), холодостойким (-100 ºC и ниже t), способен обеспечивать коррозионную и электрохимическая стойкость и другие важнейшие свойства, без которых были бы немыслимы многие технологические процессы в:

  • нефтеперерабатывающей и химической отраслях;

медицине;

космическом и авиастроении;
электротехнике.

Жаропрочность — свойство стали не менять своих технических свойств при критических температурах с течением времени. Разрушение происходит при неспособности металла противостоять дислокационной ползучести, т. е. смещению атомов на молекулярном уровне. Постепенно происходит разупрочнение, и процесс старения металла начинает происходить все быстрее. Это происходит с течением времени при низких или высоких температурах. Так вот, насколько этот процесс растянется во времени — это и есть способность металла к жаропрочности.

Коррозионная стойкость — способность металла противостоять разрушению (дислокационной ползучести) не только с течением времени и при криогенных и высоких температурах, но еще и в агрессивных средах, т. е. при взаимодействии с веществами активно вступающих в реакцию с одним или несколькими компонентных элементов. Разделяют 2 типа коррозии:

  1. химическая — окисление металла в таких средах, как газовая, водная, воздушная;
  2. электрохимическая — растворение металла в кислотных средах, имеющих положительно или отрицательно заряженные ионы. При разности потенциалов между металлом и электролитом, происходит неизбежная поляризация, приводящая к частичному взаимодействию двух веществ.

Холодостойкость — способность сохранять структуру при криогенных температурах с течением длительного времени. Из-за искажения кристаллической решетки структура стали холодостойкой способна принимать строение присущее обычным малолегированным сталям, но уже при очень низких температурах. Но этим сталям присущ один недостаток — иметь полноценные свойства они могут только при минусовых температурных значениях, t — ≥ 0 для них недопустимы.

Хладостойкие аустенитные стали

Хромоникелевые аустенитные стали

. Широкое применение в технике низких температур (криогенной техники) получили хромоникелевые аустенитные стали, содержащие 17-25% Cr и 8-25% Ni. Хромоникелевые аустенитные стали сохраняют высокую пластичность и вязкость в широком температурном диапазоне, а также сочетают коррозионную стойкость с хорошими технологическими свойствами.

К недостаткам этих аустенитных сталей относится низкая прочность при комнатной температуре, особенно по пределу текучести, а также сравнительно высокая стоимость, обусловленная высоким содержанием дорогого никеля.

Примечание: Аустенитный экономнолегированный чугун для изготовления деталей машин, работающих без изменения размеров в агрессивных средах при температурах до -60°: см. Нирезист.

К хладостойким аустенитным сталям также относятся хромомарганцевые стали

(аустенитные стали, в которых никель полностью или частично заменён марганцем);стабильные аустенитные хромоникельмарганцевые стали с азотом (аустенитные стали, одновременно легированные хромом, никелем и марганцем) иметастабильные аустенитные стали .

Лит.:

  1. Гуляев А.П. Металловедение. — М.: Металлургия, 1977. — УДК669.0(075.8)
  2. Иванов В.Н. Словарь-справочник по литейному производству. – М.: Машиностроение, 1990. – 384 с.: ил. ISBN 5-217-00241-1
  3. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И., Войткун Ф. Материаловедение: Учебник для вузов. — М.: МИСИС, 1999. — 600 с. — УДК 669.017

Конкурс «Я и моя профессия: металловед, технолог литейного производства». Узнать, участвовать >>>

Физические свойства

Износостойкость, как и коррозионная, сохраняется при повышенных температурах. Однако вследствие этого стеллит трудно обрабатывается. Температура плавления равна 1260–1300 °C.

Для ПР-ВЗК и ПР-ВЗК-Р максимальная температура наплавок – 750 и 800 °C соответственно. Данные сплавы характеризуются износостойкостью к влиянию механических нагрузок, химически активных сред, высоких температур, хорошо затачиваются.

Стеллит 6 устойчив к многим химическим и механическим факторам в обширном температурном диапазоне (до 950 °C), а также кавитационной коррозии и ударно вязок. Плавление происходит в диапазоне 1285–1410 °C. Плотность равна около 8,44 г/см3 (8,7 г/см3 по другим данным).

Стеллит 1 отличается немного сниженной вязкостью, что компенсируется повышенной устойчивостью к истиранию и пологой эрозии. Также по сравнению с прочими вариантами сплава более подвержен растрескиванию, поэтому требует более медленного охлаждения при наплавке. Плотность равна 8,7 г/см3, температурный диапазон плавления – 1190–1345 °C.

Стеллит 12 совмещает качества двух предыдущих типов. От первого он отличается лучшей устойчивостью к скольжению, трению, истиранию, пологой эрозии, термическому влиянию при стойкости к кавитации и высокой ударной вязкости. Предельная температура применения составляет 700 °C, а плавление происходит в интервале 1200-1365 °C. Плотность равна 8,5 г/см3.

Как было отмечено, параметры стеллита 21 в значительной степени определяются историей обработки. В любом случае он ориентирован на устойчивость к износу при истирании и скольжении. Более того, возможно существенное упрочнение поверхности при износе. Однако данный тип сплава плохо переносит истирание твердыми частицами. Кроме того, рассматриваемый сплав устойчив к термическому влиянию и ударам.

Стеллит может быть окрашен в антрацитово-серый, золотистый, красно-коричневый цвета и промежуточные оттенки. Блеск незначителен. Поверхность шероховата, что определяется технологией производства.

Плавление стеллена происходит в диапазоне 1285–1410 °C либо 1295-1480 °C. Как и стеллит, данные сплавы обладают устойчивостью к износу, кавитации, эрозии, истиранию, коррозии, абразивному и химическому влиянию.

Свойства аустенитных сталей

Сталь аустенитного класса образует 1-фазную структуру во время процесса кристаллизации. Ее кристаллическая решетка не изменяется даже при резком охлаждении до отрицательных температур (–200 °C). Основными компонентами аустенитных железных сплавов являются хром и никель. От доли их содержания зависят технологичность, пластичность, прочность и жаростойкость материала. Для легирования применяют следующие материалы:

  1. Ферритизаторы: титан, кремний, молибден, ниобий. Они стабилизируют структуру аустенитов и формируют объемноцентрированную кубическую решетку.
  2. Аустенизаторы: азот, марганец и углерод. Они присутствуют в избыточных фазах, формирующихся во время термообработки железных сплавов.

По свойствам материалов аустенитные модификации железа делятся на следующие типы:

  1. Коррозионностойкие (нержавеющие). В их состав входит хром (18%), никель (30%) и углерод (0,25%). Эти высоколегированные стали применяются в промышленном производстве с 1910 г. Их главным преимуществом является устойчивость к коррозии. Материал сохраняет это свойство даже при сильном нагревании, что обусловлено низким содержанием углерода. Коррозионностойкие железные сплавы производятся, согласно ГОСТ 5632-2014. В них могут присутствовать добавки из кремния, марганца, и молибдена.
  2. Жаростойкие. Они обладают ГЦК-решеткой и устойчивы к воздействию высоких температур. Этот материал можно нагревать до 1100 °C. Жаропрочные аустенитные стали применяются при изготовлении печных устройств, турбин роторов электростанций и иных приборов, работающих при помощи дизельного топлива. При производстве данной модификации железа используются дополнительные добавки из бора, ниобия, ванадия, молибдена и вольфрам. Эти химические элементы повышают жаропрочность материала.
  3. Хладостойкие. В составе этих высоколегированных сталей присутствуют хром (19%) и никель (25%). Главным достоинством материала является высокая вязкость и пластичность. Также эта модификация железа располагает высокой стойкостью к коррозии. Хладостойкие металлы сохраняют данные свойства даже при резком понижении температуры. Их главным недостатком является низкая прочность во время работы при комнатной температуре.

Аустенитная высоколегированная сталь является одной из самых дорогих модификаций железа, потому что в них содержится большое количество дорогостоящих материалов: хрома и никеля. Также на ее стоимость влияет количество дополнительных легирующих компонентов, позволяющих создавать железные сплавы с особыми свойствами. Дополнительные элементы легирования подбираются в зависимости от сложности работ, где применяются аустенит.

В аустенитных сталях могут осуществляться следующие разновидности превращений:

  1. Образование феррита при нагреве железного сплава до высоких температур.
  2. При нагреве до температуры 900 °C из аустенита начинают выделяться избыточные карбидные фазы. Во время этого процесса на аустенитной поверхности образуется межкристаллическая коррозия, постепенно разрушающая материал.
  3. Во время охлаждения аустенита до температуры 730 °C происходит эвтектоидный распад. В результате образуется перлит – модификация железных сплавов. Его микроструктура представлена в виде небольших пластин или округлых зерен.
  4. При резком понижении температуры металлического изделия формируется мартенсит – микроструктура, состоящая из пластин игольчатого или реечного вида.

Время, требуемое для превращения аустенитной стали в иные модификации железа, определяется содержанием углерода в твердом растворе и количеством дополнительных легирующих компонентов. Чем ниже эти показатели, тем быстрее охлаждается металлическое изделие.

Применение

Область применения фехраля узконаправлено. Решение производится как набор комплектующих для нагревательных элементов. К ним относятся различные домашние бытовые приборы: например, фен или духовка.

Состав также используется на производстве: промышленные печи, лаборатории или другое оборудование, для которого необходимы элементы с сопротивляемостью к высокой температуре.

Повышенная сопротивляемость к активным химическим веществам, постоянный коэффициент торможения при любом процессе нагревания увеличивают срок эксплуатации конечной поделки.

Компактный размер, благодаря оптимальному значению удельной плотности, позволяет использовать товары в тормозных резисторах.

Классификация

От особенностей химического состава и способов производства, все литиевые смазки подразделяются на несколько классов:

  • Минеральные. Предназначаются для эксплуатации в диапазоне температур от минус 40 до плюс 150 градусов. Имеют высокие характеристики, обуславливающие широкое применение. По своей стоимости минеральная литиевая смазка значительно дешевле синтетических или силиконовых аналогов. Среди недостатков минеральных составов нужно отметить способность разрушать пластмассовые и резиновые детали;
  • Синтетические. В основе такой смазки лежит не натуральная нефть, а искусственно синтезированные материалы. Составы обладают высокой стоимостью, но в то же время более термостойкие и обладают высокой химической и физической стабильностью. Поэтому минеральные литиевые смазки допускаются для обработки узлов, содержащих пластиковые или резиновые детали;
  • Эфирные. Изготавливаются подобные составы на основе искусственных эфирных масел и предназначаются для обработки механизмов, работающих на высоких скоростях. Максимально допустимый показатель динамической скорости для эфирных смазок составляет 1 300 000 мм⋅об/мин, а в отдельных случаях даже выше. Имеют повышенными влагоотталкивающими и антикоррозийными свойствами, шумопоглощающим эффектом;
  • ПАО-смазки. Создаются на основе синтетического вещества полиальфаолефина. Среди всех литиевых синтетических составов, ПАО смазка имеет самую низкую стоимость. Благодаря этому ПАО-составы нашли широкое применение в промышленности для обработки трущихся деталей различных механизмов. Среди особенностей, которыми обладает эта смазка: низкие to застывания на морозе, стойкость к окислению, антикоррозийные свойства;
  • Комплексная смазка. В составе загустителем нефтяных масел являются такие компоненты, как соли уксусной, адипиновой и прочих кислот. Основные эксплуатационные свойства их такие же, как у других литиевых составов, но отличаются они более высокими предельными температурами работы, которые в отдельных случаях могут достигать +230 градусов.

Среди популярных отечественных литиевых составов можно назвать Циатим-201, , Литол-24. Иностранный аналог, весьма распространённый в России, выпускается компанией EFELE. Это смазки MG-211…214, SG-311 и другие.

Физические свойства

Алюминий не имеет каких-либо уникальных физических свойств, но их сочетание делает металл одним из самых широко востребованных.

Твердость чистого алюминия по шкале Мооса равняется трем, что значительно ниже, чем у большинства металлов. Данный факт является практически единственным препятствием для использования чистого металла.

Если внимательно рассмотреть таблицу физических свойств алюминия, то можно выделить такие качества, как:

  • Малую плотность (2.7 г/см3);
  • Высокую пластичность;
  • Низкое удельное электрическое сопротивление (0,027 Ом·мм2/м);
  • Высокую теплопроводность (203.5 Вт/(м·К));
  • Высокую светоотражательная способность;
  • Низкую температуру плавления (660°С).

Такие физические свойства алюминия, как высокая пластичность, низкая температура плавления, отличные литейные качества, позволяют использовать данный металл в чистом виде и в составе сплавов на его основе для производства изделий любой самой сложной конфигурации.

Вместе с этим, это один из немногих металлов, хрупкость которого не возрастает при охлаждении до сверхнизких температур. Данное свойство определило одну из областей применения в конструктивных элементах криогенной техники и аппаратуры.

Детали из алюминия

Существенно более высокую прочность, сравнимую с прочностью некоторых сортов стали, имеют сплавы на основе алюминия. Наибольшее распространение получили сплавы с добавлением магния, меди и марганца – дюралюминиевые сплавы и с добавлением кремния – силумины. Первая группа отличается высокой прочностью, а последняя одними из самых лучших литейных качеств.

Невысокая температура плавления снижает затраты на производство и себестоимость технологических процессов при производстве конструкционных материалов на основе алюминия и его сплавов.

Для изготовления зеркал используется такое качество, как высокий коэффициент отражения, сравнимый с показателем серебра, легкость и технологичность вакуумного напыления алюминиевых пленок на различные несущие поверхности (пластики, металл, стекло).

https://youtube.com/watch?v=IMf_Q5np_BM

При плавке алюминия и выполнения литья особое внимание обращается на способность расплава поглощать водород. Не оказывая действий на химическом уровне, водород способствует уменьшению плотности и прочности за счет образования микроскопических пор при застывании расплава

Благодаря низкой плотности и малому электрическому сопротивлению (ненамного выше меди), провода из чистого алюминия находят преимущественное применение при передаче электроэнергии в линиях электропередач, всего диапазона токов и напряжений в электротехнике, как альтернатива медным силовым и обмоточным проводам. Сопротивление меди несколько меньше, поэтому провода из алюминия необходимо использовать большего сечения, но итоговая масса изделия и его себестоимость оказываются в несколько раз меньше. Ограничением служит только несколько меньшая прочность алюминия и высокая сопротивляемость пайке из-за пленки окислов на поверхности. Большую роль играет наличие сильного электрохимического потенциала при контакте с таким металлом, как медь. В результате, в месте механического контакта меди и алюминия образуется прочная пленка окисла, имеющего высокое электрическое сопротивление. Это явление приводит к нагреву места соединения вплоть до расплавления проводников. Существуют жесткие ограничения и рекомендации по применению алюминия в электротехнике.

Алюминий в строительстве

Высокая пластичность позволяет изготавливать тонкую фольгу, которая используется в производстве конденсаторов высокой емкости.

Легкость алюминия и его сплавов стали основополагающими при использовании в авиакосмической отрасли при изготовлении большинства элементов конструкции летательных аппаратов: от несущих конструкций, до элементов обшивки, корпусов приборов и оборудования.

Материалы для производства силикатных бетонов

Основным вяжущим компонентом в силикатном бетоне выступает тонкомолотая известь кипелка или известь-пушонка, которая в сочетании с заполнителями и составляет основное сырье для производства силикатных бетонов. После добавления воды и последующей тепловой обработки в автоклавах, силикатобетонная смесь превращаться в прочное бетонное изделие.

Известь, применяемая для производства силикатных смесей должна отвечать следующим свойствам:

  • средняя скорость гидратации;
  • умеренный экзотермический эффект;
  • вся фракция должна быть одинаково обожженной;
  • MgO менее 5%;
  • время гашения извести — 20 мин не более.

Недожог известковой массы приводит к повышенному расходу материала. Пережог снижает время гидратации извести, что приводит к вспучиванию, появлению трещин на поверхности изделий и др.

Известь

Известь, применяемая для производства силикатобетона, обычно используется в виде тонкомолотых известковых смесей следующего состава:

  • известково-кремнеземистые — соединение извести и кварцевого песка;
  • известково-шлаковые (известь и доменный шлак);
  • известково-зольные — топливная сланцевая или угольная зола и известь;
  • известково-керамзитовые и другие подобные компоненты, получаемые из отходов промышленного производства пористых заполнителей;
  • известково-белитовые вяжущие, получаемые при низкотемпературном обжиге известково-кремнеземистой сухой смеси и кварцевого песка.

В качестве кремнеземистых заполнителей используют следующие материалы:

  • кварцевый молотый песок;
  • металлургические (доменные) шлаки;
  • зола ТЭЦ.

Наиболее часто в качестве заполнителей выступают кварцевые пески средней и мелкой фракции, которые по своему составу должны выглядеть следующим образом:

  • 80% и более кремнезема;
  • менее 10% глинистых включений;
  • 0,5% и меньше примесей слюды.

Крупные включения глины в структуре кварцевого песка снижают морозостойкость и прочность силикатного бетона.

Кварцевый песок

Тонкомолотый кварцевый песок оказывает значительное влияние на формирование высоких эксплуатационных свойств силикатных бетонов. Так, с повышением дисперсности частиц песка увеличивается морозостойкость, прочность и другие характеристики силикатных материалов.

При выборе составляющих для изготовления силикатного бетона необходимо знать следующее:

  1. Расход вяжущего увеличивается пропорционально увеличению прочности бетона.
  2. Снижение расхода вяжущих в составе силикатной смеси наблюдается при повышении дисперсности мелкого кварцевого песка, и увеличивается при повышении формовочной влажности силикатобетонного раствора.
  3. Дисперсность молотого кварцевого песка должна быть в 2,5 раза ниже дисперсности молотой извести.

Сплавы, устойчивые к коррозии и перепадам температур

Широкий спектр добавок позволяет создать особые стали, которые будут применены для изготовления компонентов конструкций и будут работать в криогенных, высокотемпературных и коррозионных условиях. Поэтому составы разделяют на три типа:

  • Жаропрочные и жаростойкие.
  • Стойкие к коррозии.
  • Устойчивы к воздействию низких температур.

Жаростойкие сплавы не разрушаются под влиянием химикатов в агрессивных средах, могут использоваться при температуре до +1150 градусов. Из них изготавливают:

  • Элементы газопроводов;
  • Арматуру для печей;
  • Нагревательные компоненты.

Жаропрочные марки на протяжении длительного времени могут оказывать сопротивление нагрузкам в условиях повышенных температур, не теряя высоких механических характеристик. При легировании используются молибден и вольфрам (на каждое дополнение может отводиться до 7%). Для измельчения зерен в небольших количествах применяется бор.

Аустенитные нержавеющие стали (стойкие к коррозии) характеризуются незначительным содержанием углерода (не более 0,12%), никеля (8−30%), хрома (до 18%). Проводится термическая обработка (отпуск, закалка, отжиг). Она важна для изделий из нержавейки, ведь дает возможность хорошо держаться в самых разных агрессивных средах — кислотных, газовых, щелочных, жидкометаллических при температуре 20 градусов и выше.

У хладостойких аустенитных композициях содержится 8−25% никеля и 17−25% хрома. Применяют в криогенных агрегатах, но стоимость производства существенно возрастает, потому используются очень ограниченно.

Твердость

Данный показатель для стеллита составляет 370–475 HV либо 7,5–8,5 по шкале Мооса.

  • Твердость стеллита 6 составляет 36–46 HRC и сохраняется до 500 °C (она сокращается с 410 HV при 20 °C до 301 HV, к 900 °C она снижается до 95 HV).
  • Для стеллита 12 данный показатель составляет 46–51 HRC. При температурном влиянии сокращается с 347 HV при 20 °C до 197 HV при 500 °C и 92 HV при 900 °C.
  • Стеллит 21 имеет твердость 27–40 HRC. С ростом температуры она снижается с 546 HV при 20 °C до 371 HV при 500 °C и 153HV при 900 °C.
  • Для стеллита 1 твердость составляет 51–60 HRC и сохраняется до 760 °C.

Твердость наплавленного слоя из ПР-ВЗК составляет 40 HRC, ПР-ВЗК-Р – 45,9 HRC, ВЗК – 43–45 (37–42) HRC, В2К – 45–48 HRC, ВХН1 – 20–25 HRC, ПР-С27 – 48 HRC в виде прутков и 50 HRC в виде порошка, М – 52 HRC.

Для стеллена твердость составляет 20–59 HRC.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector