Наибольшая твердость достигается после закалки. В этом состоянии сталь обладает наивысшей коррозионной стойкостью, т.к Cr находится в твердом растворе. Если требуется сохранить твердость и коррозионную стойкость, то отпуск стали проводят при температуре 250-350º С. А если требуется повышенная вязкость, то проводят высокий отпуск (650º С).
Состав, структура и свойства хромистых сталей.
Основные легирующие элементы:
Cr- 13-28%.
С - 0,05-1%.
Ti, Nb< 1% - вводятся для стабилизации стали.
Ni, Cu, Mo- вводятся для повышения коррозионной стойкости и вязкости.
Хромистые стали делят на:
Cr 13%.
Cr 17%.
Cr 25-27%.
Увеличение содержания углерода вызывает в хромистых сталях мартенситное превращение, так же появление карбидов. Чем больше карбидов и С, тем
По содержанию углерода стали делят на:
Стали ферритного класса (08Х13, 08Х17, 05Х27).
Стали ферритно-мартенситного класса (12Х13).
Стали мартенситного класса (20Х13, 30Х13, 40Х13).
Стали с мартенситом + карбиды (65Х16, 95Х18Ш).
В зависимости от структуры стали изменяются ее свойства и назначение. Стали ферритного класса из всех хромистых отличаются наилучшей пластичностью. Из них изготавливают листы и другие полуфабрикаты для изготовления деталей с применением сварки. Из всех хромистых стали ферритного класса хорошо поддаются сварке. При использовании стали следует помнить, что она может охрупчиваться при медленном охлаждении, а так же при увеличении зерна. Поэтому в эти стали добавляют Tiи Nb, которые образуют карбиды. Такие стали называют стабилизированными. Для сталей ферритного класса применяют отжиг в разных вариантах - 1, 2, иногда 3.
Стали мартенситного класса отличаются высокой твердостью и прочностью, поэтому их используют для изготовления деталей, которые должны сохранять высокую прочность и твердость при работе в агрессивных средах. Для таких сталей проводят закалку + низкий отпуск.
Стали со структурой мартенсит + карбиды имеют большое количество карбидов хрома. Они используются для изготовления деталей, которые работают в агрессивных средах при температуре от -150 до +250º С. Твердость 57 HRC. Термообработка: закалка (1000-1150º С - воздух) + отжиг (250-350º С).
Хромоникелевые стали.
Если сталь кроме Cr содержит еще Ni, Mn, Mo, то ее структура из ферритной может измениться на ферритно-аустенитную или даже на чистую аустенитную. Т.е. после охлаждения на воздухе сталь сохраняет аустенитную структуру, которая не меняется ни при каких вариантах термообработки. При содержании Ni>10% сталь становится аустенитной. Аустенит позволяет получить не только коррозионную стойкость, но так же и высокие технические свойства. Сталь хорошо поддается обработке давлением, сварке, сохраняет свойства до 600-700º С, не охрупчивается, не чувствительна к хладноломкости, но сталь склонна к межкристаллитной коррозии и ее невозможно упрочнять закалкой. Термообработка: закалка + отжиг.
И после закалки и после отжига структура одинаковая, одинаковые и свойства. Закалке подвергают тонкостенные изделия простой формы и небольшого размера. Температура и закалки, и отжига одинакова и зависит от состава стали. Если сталь содержит только Cr, Ni, то температура не должна превышать 950-1000º С. Увеличение температуры вызывает резкий рост зерна и снижение характеристик. Охлаждение при закалке должно быть таким, чтобы не попасть в область выделения карбидов Cr. Уменьшения стоимости хромоникелевых сталей можно добиться, если вместо Ni вводить Mn.
Для того, чтобы стабилизировать структуру, необходимо, чтобы Cr<15%, Mn>15%. Если условие не выполняется, то мы получаем сталь с неустойчивым структурным состоянием. Для получения стабильной аустенитной структуры Ni заменяют частично (10Х14Г14Н4Т, 20Х13Н4Г9). Термообработка принципиально не отличается от термообработки хромоникелевых сталей. Такой недостаток хромоникелевых сталей, как склонность к росту зерна, можно устранить, используя для сварных деталей стали ферритно-аустенитного класса (15Х22Н5М5Т) или аустенитно-мартенситного класса (08Х15Н5Д2Т). Стали аустенитно-мартенситного класса обладают повышенной твердостью. Чисто аустенитные стали склонны к коррозии под напряжением. Даже самые лучшие аустенитные стали оказываются недостаточно стойкими при контакте с кислотами. Поэтому разработаны коррозионно-стойкие сплавы:
Fe - Ni - Cr (04ХН40МДТЮ).
Ni- Cr (ХН45В).
Ni- Mo (Н70МФ).
Cr - Ni - Mo (ХН65МВ).
Сталеплавильным заводам требуется высокопроцентный металлический лом с высокой плотностью, который используется для загрузки в сталеплавильные печи. Однако большая часть высокопроцентного лома содержит значительное количество загрязнений, которые оказывают отрицательное воздействие на физические и химические свойства сталей, получаемых с использованием такого лома.
Одним из основных источников низкопроцентного стального лома являются старые автомобили, которые перед использованием подвергают механическому уплотнению. Обычно с автомобиля сначала снимают двери, крышку багажника и капот, а оставшийся кузов и (или) раму разрезают с образованием относительно больших панелей или секций, которые в свою очередь обрабатывают в каландрирующем устройстве, получая металлические фрагменты небольших размеров. Иногда полученное таким образом сырье подвергают магнитной сепарации для грубого разделения черных и цветных металлов. Затем материал сжимают прессом или с помощью падающего молота для получения листов, которые затем режут на полосы и пакетируют. Иногда пакетирование проводят сразу после каландрирования, а в некоторых случаях пакетируют и крупные части без предварительного разрезания. В любом случае в результате описанных процессов получают металлический лом с относительно низкой плотностью и высоким содержанием примесей.
Существует значительное число предприятий по переработке корпусов автомобилей в металлический лом или для получения из автомобилей стали. Однако этим предприятиям свойственен ряд недостатков. Так, например, на них часто используется очень доростоящее топливо, а тепло, выделяющееся в плавильных печах, используется неэффективно. Кроме того, в соответствии с требованиями охраны окружающей среды, такие предприятия должны быть оборудованы эффективными средствами для очистки отходящих газов от содержащихся в них загрязняющих веществ.
В некоторых случаях для уменьшения содержания примесей проводят их выжигание из корпусов автомобилей. Однако при этом не удалось достичь удовлетворительных результатов, поскольку горение на открытом воздухе происходит при относительно низких температурах. Кроме того, во многих районах проведение такого процесса выжигания запрещено законодательством по охране окружающей среды. Лом, получаемый из автомобилей описанными выше способами, не находит широкого применения и спрос на старые автомобили для получения металлолома невелик. В результате этого все большее количество брошенных утильных автомобилей скапливается на улицах и дорогах некоторых районов. Ввиду большого количества таких автомобилей удаление их на свалку, после демонтажа деталей, которые могут быть использованы повторно, становится серьезной проблемой.
Процесс, разработанный П.Е. Райнхартом осуществляется на установке по переработке автомобилей, где автомобили по крайней мере частично разбирают, перерабатывают и превращают в продукты. Установка предназначена для переработки корпусов и частей автомобилей с использованием дешевых источников топлива при эффективном использовании остаточного тепла, образующегося в процессе горения. Установка для переработки автомобилей позволяет максимально использовать тепло, выделяющееся при плавлении автомобилей, и не вызывает существенного загрязнения окружающей атмосферы.
Расположение оборудования, используемого для проведения такого процесса, показано на рис.1. Установка состоит из печи 7, в которую через люк 3 подаются использованные автомобильные шины, являющиеся источником топлива. Для загрузки шин в печь может быть использован ленточный транспортер 4. В печи находится несколько горелок 5, которые служат для воспламенения шин в печи, а также для дополнительного нагрева. Горелки могут работать на любом известном топливе.
Нижняя часть печи выполнена в виде наклонной поверхности 6 с отверстиями 7, предназначенными для удаления золы из печи. Таким путем из системы удаляется не только зола, но и стальные шипы, которые накапливаются при сжигании шипованных шин. Стальные шипы удаляют через центральное отверстие 8, расположенное на гребне наклонной поверхности. Желательно расположить в нижней части печи вибратор 6, способствующий удалению золы и стальных шипов из печи.