Lietojo plieno pranašumai ir trūkumai: techninis vadovas

Išsami analizė: plieno plieno pranašumai ir trūkumai pramonėje

 

 

Lietas plienas yra kertinis sunkiosios pramonės akmuo, jungiantis atotrūkį tarp dizaino laisvės liejant ir tvirtų anglinio arba legiruotojo plieno mechaninių savybių. Skirtingai nuo ketaus, kuriame yra didesnis anglies kiekis, lietinis plienas pasižymi puikiu lankstumu ir atsparumu smūgiams, todėl jis yra būtinas geležinkelio komponentams, kasybos mašinoms ir konstrukcijų inžinerijai.

 

 

Pagrindiniai liejamo plieno pranašumai

 

1. Puikus mechaninis stiprumas ir tvirtumas

Pagrindinė priežastis, kodėl renkamasi plieną, o ne alternatyvas, tokias kaip ketus, yra jo mechaninis vientisumas. Standartinis vidutinio -anglies liejimo plienas, pvzASTM A27 70-36 klasė, paprastai minimalus tempiamasis stipris yra 485 MPa (70 ksi) ir takumo riba 250 MPa (36 ksi). Kai legiruotas su tokiais elementais kaip chromas ar nikelis, baininio liejinio plieno tempiamasis stipris gali viršyti 795 MPa. Tai užtikrina, kad komponentai gali atlaikyti dideles-smūgines apkrovas ir sudėtingą įtempių pasiskirstymą be trapios gedimo.

 

2. Universalus dizaino lankstumas

Liejimas leidžia sukurti sudėtingas formas ir tuščiavidurius skerspjūvius{0}}, kuriuos būtų pernelyg brangu arba fiziškai neįmanoma padirbti. Inžinieriai gali optimizuoti komponentų geometriją, kad medžiaga būtų dedama tik ten, kur jos reikia stiprumui, taip sumažinant bendrą svorį. Be to, lietinį plieną galima suvirinti, o tai leidžia "lieti suvirinti" konstrukcijas, kuriose sujungiami keli liejiniai ir sudaro masyvius mazgus, tokius kaip laivo laivagalio rėmai arba turbinų korpusai.

 

3. Puikus atsparumas dilimui ir karščiui

Naudojant specialų legiravimą, lietinis plienas gali būti pritaikytas ekstremalioms aplinkoms. Mažo-lydinio variantai, naudojami kasyboje (pvz., žandikaulio trupintuvų plokštės), dažnai pasižymi HRC 45+ kietumu ir puikiu smūginiu atsparumu. Aukštos-chromo klasės, pvzZG40Cr25Ni20yra skirti karščiui{0}}atsparioms reikmėms, išlaikant konstrukcijos stabilumą darbinėje temperatūroje nuo 950 laipsnių iki 1100 laipsnių, o atsparumu oksidacijai žymiai pranoksta standartinius konstrukcinius plienus.

 

Trūkumai ir techniniai iššūkiai

 

1. Gamybos sudėtingumas ir kaina

Liejimo plieno gamybai sunaudojama daugiau energijos, nes liejimo temperatūra paprastai siekia 1500–1600 laipsnių. Skirtingai nuo daugelio pilkojo ketaus liejinių, beveik visiems plieno liejiniams reikalingas terminis apdorojimas po-liejimo (pvz., atkaitinimas, normalizavimas arba grūdinimas ir grūdinimas), kad būtų patobulinta grūdelių struktūra ir sumažintas vidinis įtempis. Šis papildomas žingsnis padidina pristatymo laiką ir bendras gamybos sąnaudas maždaug 8–12%.

 

2. Vidinių liejimo defektų rizika

Plienas pasižymi didesniu susitraukimo nuo skysčių{0}}prie-kietumo greičiu nei ketaus. Dėl to medžiaga tampa jautri vidiniams defektams, įskaitant susitraukimo ertmes, poringumą ir karštus plyšimus. Siekdami užtikrinti svarbiausių komponentų patikimumą, gamintojai turi naudoti neardomojo bandymo (NDT) metodus, pvz., radiografinį testavimą (RT) arba ultragarsinį testavimą (UT). Sudėtingų vartų ir stovų sistemų reikalavimas šiam susitraukimui valdyti taip pat sumažina bendrą metalo išeigą.

 

3. Paviršiaus kokybė ir atsparumas korozijai

Anglies plienas neturi natūralaus atsparumo korozijai, kuris yra nerūdijančiojo lydinio arba apsauginių ketaus grafito dribsnių. Be apsauginių dangų ar specifinio legiravimo (pvz., pridedant chromo ir molibdeno), komponentai greitai oksiduojasi drėgnoje ar aukštoje temperatūroje. Be to, norint pasiekti aukštą-tikslumo paviršiaus apdailą, paprastai reikia atlikti išsamesnį antrinį apdirbimą, palyginti su štampuotu -lietimu spalvotųjų metalų

 

Lietas plienas ir kaltas plienas: greitas palyginimas

Funkcija	Lietas plienas (ASTM A27 / A216)	Kaltas plienas (ASTM A105)
Dizaino sudėtingumas	Aukštas (sudėtingos ir didelės formos)	Ribotas (paprastesnės geometrijos)
Struktūrinis vienodumas	Izotropinis (vienodas visomis kryptimis)	Anizotropinis (stipresnis grūdelių kryptimi)
Vidinis vientisumas	Poringumo/susitraukimo pavojus	Didelis tankis (be tuštumų)
Maža partijos kaina	Vidutinis (rašo kaina)	Aukšta (štampavimo kaina)

 

 

Dažnai užduodami klausimai

 

Kl .: Kodėl geležinkelių dalims pirmenybė teikiama plienui, o ne ketui?

A: Lietas plienas pasižymi daug didesniu tvirtumu ir pailgėjimu. Esant ciklinei apkrovai ir geležinkelių aplinkai būdingiems poveikiams, ketaus trapumas sukeltų katastrofišką gedimą, o plienas gali sugerti energiją ir atsispirti įtrūkimams.

 

Kl .: Kaip apsaugote nuo korozijos plieniniuose komponentuose?

A: Įprasti metodai apima paviršiaus apdorojimą, pvz., smėliavimą, po kurio dengiamas epoksidine danga, cinkavimas arba atmosferos poveikiui atsparaus plieno naudojimas. Aukštos temperatūros oksidacijai reikalingas legiravimas su chromu ir nikeliu.

 

Kl .: Ar galima lengvai suvirinti lietinį plieną?

A: Mažai{0}}anglies plienas puikiai suvirina. Didėjant anglies ir lydinio kiekiui, reikalingas išankstinis pašildymas ir po-suvirinimo terminis apdorojimas (PWHT), siekiant išvengti vandenilio įtrūkimų ir užtikrinti, kad suvirinimo zona atitiktų netauriojo metalo savybes.