1.Jak odzwierciedla się wysoka wytrzymałość i twardość rur stalowych-walcowanych na zimno ze stali stopowej?
Wzmacniające działanie pierwiastków stopowych:
Dodatek Cr (chromu) poprawia hartowność i twardość stali, Mo (molibdenu) poprawia wielkość ziaren i zwiększa-wytrzymałość temperaturową, a Mn (mangan) znacznie zwiększa wytrzymałość na rozciąganie. Na przykład:
40Cr (zawierający 0,8%-1,1% Cr) może osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie przekraczającą 980 MPa po walcowaniu na zimno i odpuszczaniu (hartowanie, a następnie odpuszczanie w wysokiej temperaturze), znacznie przekraczającą stal węglową 20# (około 590 MPa po odpuszczaniu).
42CrMo (zawierający 0,9%-1,2% Cr i 0,15%-0,25% Mo) ma granicę plastyczności przekraczającą 800 MPa i jest w stanie wytrzymać długotrwałe wysokie ciśnienia (takie jak te w układach hydraulicznych przekraczające 30 MPa) bez odkształceń plastycznych. Walcowanie na zimno Wzmocnienie superpozycji:
„Efekt umocnienia przez zgniot” podczas walcowania na zimno powoduje, że wewnętrzne ziarna stali stopowej są silnie zorientowane wzdłuż kierunku walcowania, co dodatkowo zwiększa twardość powierzchni. Twardość powierzchniowa stali 40Cr po walcowaniu na zimno i odpuszczaniu wynosi w przybliżeniu HB 220-250, podczas gdy twardość powierzchniowa stali węglowej 20# po walcowaniu na zimno wynosi tylko HB 140-180. Dlatego rury walcowane na zimno ze stali stopowej zapewniają doskonałą odporność na zużycie (w przypadku kół zębatych i wałów) oraz odporność na zarysowania.
2. Jaka jest odporność zmęczeniowa rur ze stali stopowej-walcowanej na zimno?
W przekładniach mechanicznych (takich jak wrzeciona i śruby pociągowe) oraz sprzęcie inżynieryjnym (takim jak drążki hydrauliczne koparek) elementy poddawane są powtarzającym się zmiennym naprężeniom, co czyni je podatnymi na awarie w wyniku pękania zmęczeniowego. Stal stopowa poprawia odporność na zmęczenie za pomocą następujących metod:
Pierwiastki takie jak Mo i Ni zmniejszają wrażliwość stali na karb, minimalizując inicjację pęknięć spowodowaną koncentracją naprężeń.
Wysoka-precyzyjna powierzchnia (Ra 0,4-0,8 μm) osiągnięta w procesie walcowania na zimno zapobiega powstawaniu uszkodzeń powierzchni (takich jak zadrapania i wżery) jako źródeł zmęczenia, zwiększając trwałość zmęczeniową 2-3 razy w porównaniu z rurami walcowanymi na gorąco z tego samego materiału. Na przykład rury walcowane na zimno 20Cr (nawęglane) stosowane w samochodowych przekładniach zębatych wytrzymują cykle zmęczeniowe przekraczające 10⁷, znacznie przekraczające cykle 5×10⁶ przekładni ze stali węglowej.
3. Jaka jest odporność cieplna stali stopowej?
Pierwiastki stopowe rdzenia: Cr (zwiększa odporność na utlenianie-w wysokiej temperaturze), Mo (hamuje pełzanie-w wysokiej temperaturze) i Ti (zapobiega korozji międzykrystalicznej).
Typowe zastosowania i wyniki:
Rury walcowane na zimno 15CrMo (zawierające 1,0%-1,5% Cr i 0,4%-0,6% Mo)-na zimno zachowują ponad 70% swojej normalnej-wytrzymałości w temperaturze 500 stopni i są odporne na tworzenie się kamienia na powierzchni. Dlatego są szeroko stosowane w rurach przegrzewaczy kotłów, kanałach powietrznych turbin parowych (w energetyce) i rurociągach reaktorów chemicznych (które są narażone na długotrwałe działanie mediów o wysokiej temperaturze).
Rury ze stali nierdzewnej 321 (zawierające Ti)-walcowane na zimno nie stwarzają ryzyka korozji międzykrystalicznej nawet po spawaniu w temperaturze 600 stopni i mogą być stosowane w-rurociągach do transportu płynów o wysokiej temperaturze w przemyśle lotniczym.
4.Jak odporna na korozję jest stal stopowa?
Chociaż odporność na korozję stali stopowej nie jest tak dobra jak stali nierdzewnej (takiej jak 304 i 316), dodatek chromu znacznie poprawia jej odporność na korozję w porównaniu ze stalą węglową, dzięki czemu nadaje się do stosowania w mniej korozyjnych środowiskach.
Rura walcowana na zimno-20Cr (zawierająca 0,7%-1,0% Cr) koroduje zaledwie w 1/3-1/2 szybkości stali węglowej 20# w wilgotnym powietrzu. Może być stosowany na elementy konstrukcyjne maszyn pracujących na wolnym powietrzu (takie jak tuleje żurawi wieżowych) bez konieczności częstej obróbki antykorozyjnej.
Rura walcowana na zimno 16Mn (Q345B, zawierająca 1,2%-1,6% Mn)-wykazuje lepszą odporność na korozję w porównaniu ze stalą węglową Q235 w środowiskach lekko kwaśnych i zasadowych (takich jak ścieki przemysłowe o pH 5-9), dzięki czemu nadaje się do niskociśnieniowych rur kanalizacyjnych w przemyśle chemicznym.
5. Jaka jest wytrzymałość stali stopowej w niskich temperaturach?
Stale stopowe-z dodatkiem niklu (takie jak 12CrNi3A) wykazują doskonałą udarność w niskich-temperaturach. Zachowują dobrą plastyczność (wydłużenie większe lub równe 15%) w temperaturach tak niskich jak -40 stopni, a nawet -60 stopni, unikając problemu „kruchości na zimno” typowego dla stali węglowej w niskich temperaturach. Na przykład rury stalowe walcowane na zimno z tego stopu są często stosowane w rurociągach naftowych w zimnych regionach północnych oraz w elementach konstrukcyjnych sprzętu do badań polarnych, aby zapewnić bezpieczeństwo i niezawodność w niskich temperaturach.