Rūpnieciskajā ražošanā nepareiza liešanas materiāla izvēle ir vairāk nekā tehniska pārraudzība-tas ir liels-finansiāls risks. Neatkarīgi no tā, vai projektējat vārstu korpusus augsta spiediena-tvaikiem vai nodilumizturīgām- čaulām kalnrūpniecībā, izvēle starp oglekļa tēraudu un leģēto tēraudu nosaka komponenta kalpošanas laiku un jūsu projekta kopējās īpašuma izmaksas (TCO).
Galvenā atšķirība: ķīmija pret iespējām
Vienkāršākajā gadījumā viss tērauds ir dzelzs un oglekļa sakausējums. Tomēr atšķirība liešanā slēpjas piedevu mērķtiecībā.
Oglekļa tērauda lējumi
Paļaujieties uz oglekli (0,05% līdz 1,0%+) un mangānu to mehāniskajām īpašībām. Tie ir rentabli un paredzami, taču tiem ir “veiktspējas griesti” attiecībā uz koroziju un ekstremālām temperatūrām.
Leģētā tērauda lējumi
Tie ir "inženierijas tēraudi". Pievienojot hromu (Cr), niķeli (Ni), molibdēnu (Mo) vai vanādiju (V), lietuve var manipulēt ar molekulāro struktūru, lai izdzīvotu vidē, kur standarta oglekļa tērauds neizdosies.
Liešanas piezīme
Nedomājiet, ka "vairāk sakausējuma" nozīmē "labāka daļa". Pārāk-noteikts sakausējuma lējums ir ne tikai nevajadzīgi izdevumi, bet arī to var būt grūtāk apstrādāt un metināt, radot slēptās izmaksas jūsu ražošanas līnijai.
Oglekļa tērauda lējumi: ekonomiski{0}}efektīvs darba zirgs
Oglekļa tērauds ir noklusējuma iestatījums lielākajai daļai konstrukciju un{0}}spiedienu saturošu lietojumu. Tas ir klasificēts pēc oglekļa satura, kas darbojas kā primārā "spēka svira".
Oglekļa hierarhija
Zems oglekļa saturs (<0.20%): Best for weldability and ductility (e.g., brackets,simple housings).
Vidēja ogleklis (0,20% – 0,50%): "Saldā vieta" daudzām industriālajām daļām. Tas piedāvā spēka un stingrības līdzsvaru.
High Carbon (>0,50%): izmanto vietās, kur cietība ir karalisks, bet par trauslumu.
Nozares standarti: ASTM A216 sērija
Vārstu un sūkņu nozarē ASTM A216 WCB ir visizplatītākā klase.
WCB: ideāli piemērots augstas{0}}temperatūras apkalpošanai vidē, kurā nav korozijas.
WCC: piedāvā nedaudz labāku tecēšanas izturību un metināmību augstākām{0}}spiediena prasībām.
LCB/LCC: (ASTM A352) Tie ir WCB "zemās -temperatūras" radinieki, kas ir būtiski kriogēniem vai arktiskajiem pakalpojumiem.
Leģētā tērauda lējumi: veiktspēja zem spiediena
Ja lietojums ir saistīts ar lielu-cikla nogurumu, abrazīvu nodilumu vai ārkārtēju termisko ciklu, oglekļa tērauds sasniedz savu robežu. Šeit leģētais tērauds izceļas.
Kāpēc sakausējuma elementi ir svarīgi
Hroms un molibdēns (Cr-Mo): bieži atrodams ASTM A217 WC6 vai WC9. Šie elementi nodrošina "šļūdes pretestību"-metāla spēju pretoties deformācijai pastāvīgā spriedzē augstā temperatūrā (līdz 1100 °F).
Niķelis: ļoti svarīgs stingrībai. Tas ļauj lējumam absorbēt enerģiju, nesadaloties, jo īpaši vidēs ar zemu{1}}temperatūru.
Mangāna-tērauds (Hadfīlda tērauds):{1}}iespējams kalnrūpniecības drupinātāju ražošanā. Tas "strādā-sacietē", kas nozīmē, jo vairāk tas tiek sists, jo cietāka kļūst virsma.
Salīdzinājuma tabula: parastās liešanas pakāpes
|
Parametrs |
Oglekļa tērauds (A216 WCB) |
Leģētais tērauds (4140 Cast) |
Leģētais tērauds (A217 WC9) |
|
Stiepes izturība |
485–655 MPa |
650–900+ MPa |
485–655 MPa |
|
Ražas spēks |
250 MPa (min) |
415+ MPa |
275 MPa (min) |
|
Primārā priekšrocība |
Zemas izmaksas, augsta pieejamība |
Augsta izturība un cietība |
Augsta -temp. šļūdes pretestība |
|
Labākais lietošanas gadījums |
Vispārējas nozīmes vārsti |
Zobrati, vārpstas, smagie savienojumi |
Elektrostaciju turbīnas |
Kritiskā tirdzniecība-: spēks pret stingrību
Izplatīta kļūda ir materiāla atlase, pamatojoties tikai uz stiepes izturību. Tomēr laukā triecienizturība (mērīta ar Charpy V{1}}notch testu) bieži ir svarīgākais atteices rādītājs.
Oglekļa tērauds parasti ir "izturīgs" istabas temperatūrā, taču, pazeminoties temperatūrai, tas var kļūt "stikls{0}}trausls".
Leģētais tērauds var saglabāt augstu izturību, vienlaikus saglabājot elastību. Piemēram, 2-3% niķeļa pievienošana ievērojami samazina kaļamā-uz trausluma pārejas temperatūru (DBTT), novēršot katastrofālu atteici aukstā klimatā.
Termiskā apstrāde: spēka reizinātājs
Lējuma īpašības tiek noteiktas tikai tad, kad tas iziet no termiskās{0}}apstrādes krāsns. Lai gan oglekļa tērauds bieži tiek vienkārši normalizēts, lai uzlabotu graudu struktūru, leģētajam tēraudam parasti ir nepieciešama dzesēšana un rūdīšana (Q&T).
Rūdīšana
Ātra dzesēšana, lai "iesaldētu" vēlamo molekulāro struktūru.
Rūdīšana
Atkārtoti karsē līdz noteiktai temperatūrai, lai noteiktu cietību pret stingrību.
Tehniskais ieskats
Leģētajiem tēraudiem ir augstāka "rūdāmība". Tas nozīmē, ka lējumos ar biezām -sienām (piemēram, 5{{5} collu biezā sūkņa korpusā) leģētais tērauds sasniegs vienmērīgu izturību visā šķērsgriezumā, savukārt oglekļa tērauds var būt ciets tikai uz virsmas.
Ražošanas apsvērumi: mehāniskā apstrāde un metināšana
Materiālu izvēle viļņojas visā ražošanas procesā:
Apstrādājamība
Oglekļa tēraudu ir ievērojami vieglāk un lētāk apstrādāt. Augsti-leģētie tēraudi, īpaši tie ar augstu Cr vai Mo, palielina instrumentu nodilumu un cikla laiku.
Metināmība
Tērauds ar zemu-oglekļa saturu ir piedodošs. Leģētajiem tēraudiem bieži nepieciešama iepriekšēja-apstrāde un pēc-metināšanas termiskā apstrāde (PWHT), lai novērstu ūdeņraža plaisāšanu karstuma ietekmētajā zonā (HAZ).
Precīzijas liešana
Ja jūsu daļai ir sarežģīta ģeometrija, Investment Casting leģētais tērauds var ietaupīt naudu, samazinot vajadzību pēc dārgas apstrādes vēlāk.
Kā izvēlēties pareizo?
Lai izvēlētos pareizo atveidojumu, uzdodiet savai inženieru komandai šos četrus jautājumus:
Kāda ir darba temperatūra?
Ja tas ir virs 800 grādiem F (427 grādi) vai zemāks par -20 grādiem F (-29 grādi), pārejiet uz leģēto tēraudu.
01
Vai vide ir kodīga?
Oglekļa tēraudam ir nepieciešami dārgi pārklājumi. Ja šķidrums ir "skābs" (H2S), jānorāda NACE{2}}atbilstoši leģētie tēraudi.
02
Kāda ir trieciena slodze?
Augstas{0}}trieciena ieguvei vai celtniecībai ir nepieciešama 4340 vai mangāna sakausējuma izturība.
03
Kādas ir dzīves cikla izmaksas?
Oglekļa tērauds sākotnēji ir par 20–50% lētāks, taču, ja tas ir jāmaina ik pēc 12 mēnešiem, salīdzinot ar sakausējuma daļu, kas kalpo 5 gadus, sakausējums ir lētāks risinājums.
04
FAQ
FAQ
J: Vai leģētais tērauds vienmēr ir stiprāks par oglekļa tēraudu?
A: Vispār, jā. Izmantojot termisko apstrādi un ķīmiskās piedevas, leģētie tēraudi var sasniegt daudz augstāku stiepes un tecēšanas izturību, nekļūstot pārāk trausliem.
J: Kad man vajadzētu pieturēties pie oglekļa tērauda?
A. Izmantojiet oglekļa tēraudu izmaksu ziņā jutīgiem-, vispārīgiem{1}} lietojumiem, kur darba temperatūra ir no -20 °F līdz 800 °F un vide nav korozīva.
J: Vai leģētā tērauda lējumus var metināt?
A: Jā, bet tie ir vairāk "tehnikā{0}}jutīgāki". Lielākajai daļai sakausējumu kategoriju nepieciešama īpaša iepriekšēja-sildīšana un pēc-metināšanas termiskā apstrāde (PWHT), lai saglabātu lējuma integritāti.
Nav "izcila" materiāla-tikai "pareizais" materiāls izmantošanai. Oglekļa tērauds joprojām ir izmaksu-efektīvas, vispārējas nozīmes-inženierijas karalis. Tomēr, ja parametri ietver lielu karstumu, aukstumu vai nodilumu, leģētais tērauds nodrošina jūsu aprīkojumam nepieciešamo apdrošināšanas polisi.
Vai meklējat tehnisku konsultāciju par savu nākamo aktieru atlases projektu? Mūsu lietuvju inženieri specializējas gan ASTM A216, gan A217 standartos. Sazinieties ar mums jau šodien, lai pārskatītu savus rasējumus un optimizētu materiālu izvēli attiecībā uz veiktspēju un izmaksām.