แผ่นเหล็ก

เป็นเหล็กแบนที่หล่อด้วยเหล็กหลอมแล้วกดอัดหลังจากเย็นตัวลง
มีลักษณะแบน เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า และสามารถรีดหรือตัดจากแผ่นเหล็กกว้างได้โดยตรง
แผ่นเหล็กแบ่งตามความหนา แผ่นเหล็กบาง น้อยกว่า 4 มม. (บางที่สุดคือ 0.2 มม.) แผ่นเหล็กหนาปานกลาง 4-60 มม. และแผ่นเหล็กหนาพิเศษคือ 60-115 มม.
เหล็กแผ่นแบ่งออกเป็นแบบรีดร้อนและรีดเย็นตามการรีด
ความกว้างของแผ่นบางคือ 500~1500 มม. ความกว้างของแผ่นหนาคือ 600~3000 มม. แผ่นแบ่งตามประเภทของเหล็ก ได้แก่ เหล็กธรรมดา เหล็กคุณภาพสูง เหล็กโลหะผสม เหล็กสปริง เหล็กสแตนเลส เหล็กเครื่องมือ เหล็กทนความร้อน เหล็กแบริ่ง เหล็กซิลิกอน และเหล็กแผ่นบริสุทธิ์ทางอุตสาหกรรม ฯลฯ แผ่นเคลือบ แผ่นกันกระสุน ฯลฯ ตามการเคลือบพื้นผิว มีแผ่นสังกะสี แผ่นเคลือบดีบุก แผ่นเคลือบตะกั่ว แผ่นเหล็กคอมโพสิตพลาสติก ฯลฯ
เหล็กโครงสร้างโลหะผสมต่ำ
(หรือเรียกอีกอย่างว่าเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำธรรมดา HSLA)
1. วัตถุประสงค์
ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตสะพาน เรือ ยานพาหนะ หม้อไอน้ำ เรือแรงดันสูง ท่อส่งน้ำมันและก๊าซ โครงสร้างเหล็กขนาดใหญ่ ฯลฯ
2. ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
(1) ความแข็งแรงสูง: โดยทั่วไปความแข็งแรงของผลผลิตจะสูงกว่า 300MPa
(2) ความเหนียวสูง: การยืดตัวจะต้องเป็น 15% ถึง 20% และความเหนียวทนแรงกระแทกที่อุณหภูมิห้องมากกว่า 600kJ/m ถึง 800kJ/m สำหรับส่วนประกอบที่มีการเชื่อมขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีความทนทานต่อการแตกหักสูง
(3) ประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดีและประสิทธิภาพการขึ้นรูปเย็น
(4) อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านความเย็นและเปราะต่ำ
(5) ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี
3. ลักษณะส่วนผสม
(1) คาร์บอนต่ำ: เนื่องจากความต้องการสูงสำหรับความเหนียว ความสามารถในการเชื่อม และความสามารถในการขึ้นรูปเย็น ปริมาณคาร์บอนจึงไม่เกิน 0.20%
(2) เพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมที่มีแมงกานีส
(3) การเพิ่มองค์ประกอบเสริมเช่นไนโอเบียม ไทเทเนียม หรือวานาเดียม: ไนโอเบียม ไทเทเนียม หรือวานาเดียมจำนวนเล็กน้อยทำให้เกิดคาร์ไบด์ละเอียดหรือคาร์โบไนไตรด์ในเหล็ก ซึ่งเป็นประโยชน์ในการได้รับเม็ดเฟอร์ไรต์ละเอียดและปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียวของเหล็ก
นอกจากนี้การเติมทองแดงเล็กน้อย (≤0.4%) และฟอสฟอรัส (ประมาณ 0.1%) สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนได้ การเพิ่มธาตุหายากจำนวนเล็กน้อยสามารถกำจัดซัลเฟอร์และขจัดก๊าซ ทำให้เหล็กบริสุทธิ์ และปรับปรุงความเหนียวและประสิทธิภาพของกระบวนการ
4. เหล็กโครงสร้างโลหะผสมต่ำที่ใช้กันทั่วไป
16Mn เป็นเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงผสมต่ำชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและมีประสิทธิผลมากที่สุดในประเทศของฉัน โครงสร้างที่ใช้งานอยู่ในสถานะเป็นเฟอร์ไรท์-เพิร์ลไลต์เนื้อละเอียด และมีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กโครงสร้างคาร์บอนธรรมดา Q235 ประมาณ 20% ถึง 30% และความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศสูงกว่า 20% ถึง 38%
15MnVN เป็นเหล็กที่ใช้มากที่สุดในเหล็กที่มีความแข็งแรงปานกลาง มีความแข็งแรงสูง มีความเหนียวดี เชื่อมได้ และมีความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตโครงสร้างขนาดใหญ่ เช่น สะพาน หม้อไอน้ำ และเรือ
หลังจากที่ระดับความแข็งแรงเกิน 500MPa โครงสร้างเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์จะตอบสนองความต้องการได้ยาก ดังนั้นจึงมีการพัฒนาเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำไบนิติก การเพิ่ม Cr, Mo, Mn, B และองค์ประกอบอื่นๆ มีประโยชน์ในการได้รับโครงสร้างเบนไนต์ภายใต้สภาวะการระบายความร้อนด้วยอากาศ เพื่อให้มีความแข็งแรงสูงขึ้น ประสิทธิภาพความเป็นพลาสติกและการเชื่อมก็ดีขึ้นเช่นกัน และส่วนใหญ่จะใช้ในหม้อไอน้ำแรงดันสูง , ถังแรงดันสูง เป็นต้น
5. ลักษณะของการบำบัดความร้อน
โดยทั่วไปเหล็กชนิดนี้จะใช้ในสภาวะรีดร้อนและระบายความร้อนด้วยอากาศ และไม่ต้องการการอบชุบด้วยความร้อนเป็นพิเศษ โครงสร้างจุลภาคที่ใช้งานอยู่โดยทั่วไปคือเฟอร์ไรต์ + ซอร์ไบต์
โลหะผสมเหล็กคาร์บูไรซ์
1. วัตถุประสงค์
ส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตเกียร์ส่งกำลังในรถยนต์และรถแทรกเตอร์ เพลาลูกเบี้ยว หมุดลูกสูบ และชิ้นส่วนเครื่องจักรอื่นๆ บนเครื่องยนต์สันดาปภายใน ชิ้นส่วนดังกล่าวได้รับแรงเสียดทานและการสึกหรออย่างรุนแรงระหว่างการทำงาน และในขณะเดียวกันก็รับภาระสลับกันจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงกระแทก
2. ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
(1) ชั้นคาร์บูไรซ์ที่พื้นผิวมีความแข็งสูงเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานต่อการสึกหรอและความต้านทานความเมื่อยล้าจากการสัมผัสได้ดีเยี่ยม รวมถึงมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่เหมาะสม
(2) แกนมีความเหนียวสูงและมีความแข็งแรงสูงเพียงพอ เมื่อความเหนียวของแกนไม่เพียงพอ ง่ายต่อการแตกหักภายใต้แรงกระแทกหรือการโอเวอร์โหลด เมื่อความแข็งแรงไม่เพียงพอ ชั้นคาร์บูไรซ์ที่เปราะจะแตกและลอกออกได้ง่าย
(3) ประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดความร้อนที่ดี ภายใต้อุณหภูมิคาร์บูไรซิ่งสูง (900°C~950°C) เมล็ดออสเทนไนต์ไม่สามารถเติบโตได้ง่ายและมีความสามารถในการชุบแข็งที่ดี
3. ลักษณะส่วนผสม
(1) คาร์บอนต่ำ: โดยทั่วไปปริมาณคาร์บอนจะอยู่ที่ 0.10% ถึง 0.25% เพื่อให้แกนของชิ้นส่วนมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวเพียงพอ
(2) เพิ่มองค์ประกอบโลหะผสมเพื่อปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง: มักจะเพิ่ม Cr, Ni, Mn, B ฯลฯ
(3) เพิ่มองค์ประกอบที่เป็นอุปสรรคต่อการเจริญเติบโตของเมล็ดออสเทนไนต์: ส่วนใหญ่จะเติมองค์ประกอบการขึ้นรูปคาร์ไบด์ที่แข็งแกร่งจำนวนเล็กน้อย Ti, V, W, Mo ฯลฯ เพื่อสร้างโลหะผสมคาร์ไบด์ที่เสถียร
4. เกรดเหล็กและเกรด
เหล็กคาร์บูไรซ์โลหะผสมที่มีความแข็งต่ำ 20Cr เหล็กประเภทนี้มีความสามารถในการชุบแข็งต่ำและมีกำลังแกนต่ำ
เหล็กกล้าคาร์บอนผสมแข็งปานกลาง 20CrMnTi เหล็กประเภทนี้มีความสามารถในการชุบแข็งสูง มีความไวต่อความร้อนสูงเกินไปต่ำ ชั้นเปลี่ยนผ่านของคาร์บูไรซิ่งค่อนข้างสม่ำเสมอ และคุณสมบัติทางกลและเทคโนโลยีที่ดี
18Cr2Ni4WA และ 20Cr2Ni4A เหล็กคาร์บูไรซ์โลหะผสมที่มีความแข็งสูง เหล็กประเภทนี้มีองค์ประกอบมากกว่า เช่น Cr และ Ni มีความสามารถในการชุบแข็งสูง และมีความเหนียวที่ดีและมีความเหนียวทนต่อแรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ
5. คุณสมบัติการรักษาความร้อนและโครงสร้างจุลภาค
กระบวนการบำบัดความร้อนของโลหะผสมเหล็กคาร์บูไรซ์โดยทั่วไปแล้วจะทำการชุบแข็งโดยตรงหลังการคาร์บูไรซิ่ง จากนั้นจึงอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน โครงสร้างของชั้นคาร์บูไรซ์บนพื้นผิวคือโลหะผสมซีเมนไทต์ + มาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิ + ออสเทนไนต์ที่คงไว้จำนวนเล็กน้อย และมีความแข็งอยู่ที่ 60HRC ~ 62HRC โครงสร้างแกนกลางสัมพันธ์กับความสามารถในการชุบแข็งของเหล็กและขนาดหน้าตัดของชิ้นส่วน เมื่อชุบแข็งเต็มที่ มันจะเป็นมาร์เทนไซต์ที่มีคาร์บอนต่ำซึ่งมีความแข็ง 40HRC ถึง 48HRC ในกรณีส่วนใหญ่จะเป็น troostite, มาร์เทนไซต์ที่มีอุณหภูมิคงที่ และธาตุเหล็กในปริมาณเล็กน้อย ร่างกายองค์ประกอบความแข็งคือ 25HRC ~ 40HRC โดยทั่วไปความเหนียวของหัวใจจะสูงกว่า 700KJ/m2
โลหะผสมเหล็กดับและนิรภัย
1. วัตถุประสงค์
โลหะผสมเหล็กชุบแข็งและอบคืนตัวถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนที่สำคัญต่างๆ บนรถยนต์ รถแทรกเตอร์ เครื่องมือกล และเครื่องจักรอื่นๆ เช่น เกียร์ เพลา ก้านสูบ สลักเกลียว เป็นต้น
2. ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
ชิ้นส่วนที่ดับและชุบแข็งส่วนใหญ่รับภาระการทำงานที่หลากหลาย สถานการณ์ความเครียดค่อนข้างซับซ้อน และจำเป็นต้องมีคุณสมบัติทางกลที่ครอบคลุมสูง กล่าวคือ มีความแข็งแรงสูง และมีความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดี โลหะผสมเหล็กชุบแข็งและกระจกนิรภัยยังต้องมีการชุบแข็งที่ดี อย่างไรก็ตาม สภาวะความเค้นของชิ้นส่วนต่างๆ จะแตกต่างกัน และข้อกำหนดสำหรับการชุบแข็งก็แตกต่างกัน
3. ลักษณะส่วนผสม
(1) คาร์บอนปานกลาง: โดยทั่วไปปริมาณคาร์บอนจะอยู่ระหว่าง 0.25% ถึง 0.50% โดยส่วนใหญ่ 0.4%
(2) การเพิ่มองค์ประกอบ Cr, Mn, Ni, Si ฯลฯ เพื่อปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็ง: นอกเหนือจากการปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งแล้ว องค์ประกอบโลหะผสมเหล่านี้ยังสามารถสร้างอัลลอยด์เฟอร์ไรต์และปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็กได้ ตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพของเหล็ก 40Cr หลังจากการชุบแข็งและการอบคืนสภาพจะสูงกว่าเหล็ก 45 มาก
(3) เพิ่มองค์ประกอบเพื่อป้องกันความเปราะบางของอารมณ์ประเภทที่สอง: โลหะผสมเหล็กชุบแข็งและเหล็กกล้าผสมที่มี Ni, Cr และ Mn ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดความเปราะบางของอารมณ์ประเภทที่สองในระหว่างการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูงและการระบายความร้อนช้า การเติม Mo และ W ลงในเหล็กสามารถป้องกันอารมณ์เปราะชนิดที่สองได้ และปริมาณที่เหมาะสมคือประมาณ 0.15%-0.30% Mo หรือ 0.8%-1.2% W
การเปรียบเทียบคุณสมบัติของเหล็ก 45 และเหล็ก 40Cr หลังจากการชุบแข็งและการอบคืนตัว
เกรดเหล็กและสถานะการรักษาความร้อน ขนาดหน้าตัด/ มม. sb/ MPa ss/MPa d5/ % y/% ak/kJ/m2
45 เหล็ก 850 ℃การชุบน้ำ 550 ℃การแบ่งเบาบรรเทา f50 700 500 15 45 700
เหล็ก 40Cr 850 ℃ การชุบน้ำมัน 570 ℃ การแบ่งเบาบรรเทา f50 (แกน) 850 670 16 58 1,000
4. เกรดเหล็กและเกรด
(1) เหล็กชุบแข็งและอบคืนตัวที่มีความแข็งต่ำ 40Cr: เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤติของการชุบน้ำมันของเหล็กประเภทนี้คือ 30 มม. ถึง 40 มม. ซึ่งใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสำคัญในขนาดทั่วไป
(2) โลหะผสมที่มีความแข็งปานกลาง 35CrMo เหล็กชุบแข็งและเหล็กนิรภัย: เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤติของการชุบน้ำมันของเหล็กประเภทนี้คือ 40 มม. ถึง 60 มม. การเติมโมลิบดีนัมไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความสามารถในการชุบแข็งเท่านั้น แต่ยังป้องกันความเปราะบางของอารมณ์ประเภทที่สองอีกด้วย
(3) โลหะผสมที่มีความแข็งสูง 40CrNiMo เหล็กชุบแข็งและเหล็กนิรภัย: เส้นผ่านศูนย์กลางวิกฤตของการชุบน้ำมันของเหล็กประเภทนี้คือ 60 มม. - 100 มม. ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็กโครเมียม - นิกเกิล การเติมโมลิบดีนัมที่เหมาะสมลงในเหล็กโครเมียม-นิกเกิลไม่เพียงแต่มีความสามารถในการชุบแข็งที่ดีเท่านั้น แต่ยังช่วยลดความเปราะบางทางอารมณ์ประเภทที่สองอีกด้วย
5. คุณสมบัติการรักษาความร้อนและโครงสร้างจุลภาค
การอบชุบด้วยความร้อนขั้นสุดท้ายของโลหะผสมเหล็กชุบแข็งและเหล็กกล้านิรภัยคือการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิสูง (การชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา) โลหะผสมเหล็กชุบแข็งและอบคืนตัวมีความสามารถในการชุบแข็งสูงและโดยทั่วไปจะใช้น้ำมัน เมื่อความสามารถในการชุบแข็งมีขนาดใหญ่เป็นพิเศษ ก็สามารถระบายความร้อนด้วยอากาศได้ ซึ่งสามารถลดข้อบกพร่องในการรักษาความร้อนได้
คุณสมบัติสุดท้ายของโลหะผสมเหล็กชุบแข็งและเหล็กนิรภัยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิการอบคืนตัว โดยทั่วไปจะใช้การอบคืนตัวที่ 500°C-650°C โดยการเลือกอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทา สามารถรับคุณสมบัติที่ต้องการได้ เพื่อป้องกันไม่ให้อารมณ์เปราะประเภทที่สอง การระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว (การระบายความร้อนด้วยน้ำหรือการระบายความร้อนด้วยน้ำมัน) หลังจากการอบคืนตัวจะเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงความเหนียว
โครงสร้างจุลภาคของโลหะผสมเหล็กชุบแข็งและเหล็กกล้าเทมเปอร์หลังการอบชุบด้วยความร้อนแบบธรรมดาคือซอร์ไบต์แบบเทมเปอร์ สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการพื้นผิวที่ทนทานต่อการสึกหรอ (เช่น เกียร์และสปินเดิล) จะมีการชุบพื้นผิวการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำและการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำ และโครงสร้างพื้นผิวเป็นแบบมาร์เทนไซต์ที่ถูกทำให้ร้อน ความแข็งพื้นผิวสามารถเข้าถึง 55HRC ~ 58HRC
ความแข็งแรงของผลผลิตของโลหะผสมเหล็กชุบแข็งและเหล็กนิรภัยหลังจากการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทาอยู่ที่ประมาณ 800MPa และความทนทานต่อแรงกระแทกคือ ​​800kJ/m2 และความแข็งของแกนสามารถเข้าถึง 22HRC~25HRC หากขนาดหน้าตัดมีขนาดใหญ่และไม่แข็งตัว ประสิทธิภาพจะลดลงอย่างมาก