Nýttu þér styrktargetu kolefnisstál skiptast niður í þrjár meginvélaeignir: teygjanleika, styrkleika og harðleika. Þegar við tölum um teygjanleika erum við að skoða hversu mikla kraft efni getur tekið áður en það brotnar sundur. Hávökvaðar stálir geta í raun náð yfir 800 MPa samkvæmt nýrri rannsókn sem birt var í fyrra. Hæfni er þegar málmur byrjar að breyta um lögun í stað þess að beygja sig. Lágkolvetnisútgáfur eru yfirleitt um 350 MPa marka, en þær sem eru meðhöndlaðar með hitaferli geta auðveldlega farið yfir 1000 MPa. Hvað varðar harðleika er þetta mæld með einhverju sem kallast Rockwell C mælikvarða. Því hærra sem kolefnismagnið er því harðari verður stálinn vegna þess að það eru meira af örlítilum galla innan kristallgrindasamsetningarinnar sem gera það þola ekki ris og slitna betur.
Teygjarstyrkurinn segir okkur í raun hversu mikið þyngd kolefnisstál geta haldið áður en þeir brjótast, sem skiptir miklu máli fyrir hluti eins og brú og þunga vélahluta. Tökum til dæmis ASTM A36 byggingarstál sem er yfirleitt milli 400 og 550 MPa í teygjarstyrk. En þegar við skoðum verkfæra stál eins og 1095, geta þau í raun farið langt yfir 1000 MPa þegar þau hafa verið rétt hitameðhöndluð. Nú er styrkur álagsins annar mikilvægur þáttur sem setur mörk fyrir það sem efnið getur tekið við í venjulegri notkun. Knúðarvélum úr 1045 miðlungs kolstáls verður yfirleitt óbrotinn við þrýsting upp á um 450 MPa. Hvað varðar harðleika er nokkuð mikið stökk frá um 70 HRB fyrir lágkolvetnistegundir allt upp í 65 HRC fyrir háan kolvetni. Þetta gerir kolvetnastál sérstaklega góð val fyrir klippa verkfæri þar sem þeir þurfa að standa gegn slit með tímanum.
Með því að stilla kolefnismagn úr um 0,05 prósentum í allt að 1,0 prósent geta framleiðendur lagað styrkleika sem þeir þurfa. Samkvæmt rannsóknum sem birtar eru í útgáfu 2023 í Materials Science Review eykur hækkun kolefnis innihalds úr 0,2% í 0,8% teygjanleika um tæp 60%, þó að það komi með kostnaði þar sem teygjanleiki lækkar um 70% á þessu tímabili. Verklegar afleiðingar eru hreinar. Lágkolt stáltegundir sem innihalda milli 0,05 og 0,3% kolt virka vel fyrir hluti eins og bílkarossíur sem þurfa að vera mótaðar án þess að springa. Á hinum endanum eru stál með hærra kolefnis innihald, allt frá 0,6 til 1,0%, mjög harð og þrautleg, sem gerir þau tilvalin valkostur fyrir skera verkfæri, hnífa og þær þunga fjöður sem eru notaðar í vélum.
Þegar meira kol er í stáli verður það sterkara vegna þess að járnkarbýður (Fe3C) myndast inni sem blokkar í raun þessar litlu hreyfingar sem kallast útrásar. Um 0,8% kolefnis innihald gefur okkur það sem er þekkt sem full pearlitic uppbyggingu. Hugsaðu um það sem lag af ferít blandað saman við sementít, skapa eitthvað sem er bæði nógu sterkt og enn hefur smá sveigjanleika. En ef við förum framhjá þessum sæta stað, of mikið af carbides byrja að mynda þessi spræka net í gegnum málmiðilinn. Þess vegna er rétt hitaskipti svo mikilvægt til að fá best út úr efninu. Nú á dögum nota framleiðendur aðferðir eins og stýrt velli til að gera korn minni, sem eykur styrk án þess að bæta við auknum kolefni í blönduna. Þessi aðferð hjálpar til við að ná betri eiginleikum og halda hlutunum hagkvæmum í framleiðslu.
Með kolefnisinnihaldi á bilinu 0,05% og 0,32%, nær kolefnislítið stál teygjarstyrkleika 20.30034.700 psi (ASTM A36 2023). Þessi flokkur hefur forgangsmál í þéttleika og suðuhæfni fyrir byggingarballar, bíla ramma og plötu málmforrit. Þróunþol þess 30 105 ksi-in1⁄2 gerir knúning og myndun án þess að springa.
| Eiginleiki | Lágkolsýni | Meðalkolt | Hávegis kolvetni |
|---|---|---|---|
| Þrekstyrkur (psi) | 20.300 34.700 | 39.900 72.000 | 48 400 101 000 |
| Hörð (Brinell) | 111150 | 170210 | 230375 |
| Hreinsun (% í lengd.) | 2340 | 1525 | 512 |
Meðalgráður eins og AISI 1045 eru með 0,30 0,60% kolefni og veita 72.000 psi teygjanleika 78% sterkari en kolefnishæfir. Hiti meðhöndlun með þurrkun og þurrkun eykur harðleika í 210 HB en viðhalda 18% lengingu (ASM International 2024). Þessi jafnvægi styður krókshöft, gír og vökvahlutar sem þurfa þreytuþol við hringrásarþyngd.
Stál með 0,61 1,5% kolefnis innihald ná 230+ Brinell hörku og teygjanleika sem eru yfir 100.000 psi. -Hvađ er skipting? Lengd fellur niður í ≤12%, þannig að gerðir eins og 1095 henta ekki fyrir drifþyngd. Forrit nota þessar eiginleika:
Greining á stungusprettusnáðum árið 2023 leiddi í ljós að 1060 kolefnisstál (0,60% C) hélt við ≤0,01 mm brúnarbrot eftir 50.000 hringrásirframkvæmd en verkfæra stálsvið um 27% í kostnaðar-to-þolhlutfalli. Hörðleiki eftir slökktingu 62 HRC gerði það mögulegt að vinna blað úr málmi 19% hraðar án þess að grjóta (Journal of Manufacturing Systems).
Hitið er meðgreint með ýmsum aðferðum, svo sem að þurrka, þeyta og brenna, sem stuðlar að því að styrktareinkenni kolefnisstáls verði betri. Þegar við tölum um slökkvun, það sem gerist er að heitt stál verður kælt niður mjög hratt með annaðhvort vatni eða olíu. Þetta skapar harða martensítbyggingu inni í málmanum. Sumar rannsóknir frá ASM International árið 2023 sýndu að hár kolvetnisstál geta náð teygjanleika yfir 2000 MPa eftir réttan slökkvun. Eftir slökkvun kemur herðun þar sem stálinn er upphitaður aftur á bilinu 300 til 600 gráður. Með þessu verður málmið minna sprengjanlegt en harðleikurinn heldur áfram að vera í mesta lagi 85 til 90 prósentum. Svo er það brennsla sem virkar öðruvísi. Í stað þess að gera hlutina harðari mýkir það í raun stálinn með því að kæla hann hægt. Þetta ferli hjálpar til við að auka hversu mikið efnið getur teygja áður en brjóta, sem er mjög mikilvægt þegar vinna með meðal kolefni stál hlutar sem þurfa að móta eftir að þeir eru gerðir.
Þegar kolstál er þurrkað breytist það úr austeniti í ofsætur martensít sem skapar þá rásarbreytingar sem gera málmið harðari. En hér er gildrun vegna þess að þessi nýja uppbygging er alls ekki stöðug og byggir upp mikla innri álagningu inni í efninu. Þar kemur mótun í húfi, þar sem hún hjálpar til við að draga úr álagi í gegnum kolsýringsárárás. Taktu þeyttingu við 450 gráður í 1-2 klukkustundir og koltónatómarnir byrja að skipta sér upp og mynda stöðugar sementítteindir. Þessir þörungarnir bæta síðan þol stálsins án þess að fórna miklu í styrkleika. Hvað varð úr því? Hjartađ martensít er alveg tilvalið til ađ gera hluti eins og bor, ūví ūessi verkfæri ūurfa bæði góða slitstyrk og getu til ađ standast brot ūegar ūau eru sett undir þrýsting.
Framleiðendur fá í dag betri árangur af kolefnisstáli með því að fínstilla kælinguferli sitt. Þessi háþróuðu kerfi geta stjórnað kælingu innan um 5 gráður á sekúndu sem er mikill munur. Í samanburði við eldri tækni til að slökkva áfengi framleiða þessar nútíma aðferðir mun fínari korn. Aflinn? Stjórnstöðvarstál sýna um 12 til 15 prósent hærri styrkleika eftir vinnslu. Til að gæða eftirlit fylgir flestir verslanir leiðbeiningum ASTM A255-20 þegar þeir prófa harðleika. Þetta hjálpar til við að viðhalda samræmi í hlutum eins og bíla geir og byggingar festingar sem þurfa að standast álag með tímanum. Þegar þessar endurbætur eru sameinaðar snjalltækjum sem tengjast netinu minnka þær orkunotkun um um 20 prósent án þess að gera ráð fyrir vélrænni heilbrigðni lokavörunnar.
Mekaníska hegðun kolstálsins snýst í raun um að finna rétta jafnvægi milli mismunandi efniseiginleika. Þegar kolefnismagnið hækkar um 0,6 til 1,5 prósent sjáum við bæði þenslustyrk og harðleika aukast en samhliða því er þéttleika mjög háð. Tökum til dæmis ofurhávegan kolefnisstál, þeir með um 1% kolefnisinnihald ná yfirleitt teygjanleika yfir 1500 MPa, en þenslan þeirra fyrir brot fellur undir aðeins 10%. Þessi gagnstæða áhrif gerist vegna þess að kolin skapar harða sementítbyggingu sem kemur í veg fyrir hreyfingu atóma í málminu. Nýlegar rannsóknir á gerðum á heterostrúktúrum hafa þó sýnt fram á loforðandi niðurstöður. Með því að stjórna gróðurstærðinni vandlega á framleiðsluferlum hafa verkfræðingar náð að auka þéttleika um 15% í kolvetnisstálum, sem bendir til að það séu leiðir til að vinna í kringum þessar hefðbundnu takmarkanir með snjölluðum tækni í efnisverkfræði.
Samkir þættir sem auka styrk minnka einnig brotsþol:
Þessi sprekkni verður mikilvæg í notkun við öflugar álagningar eins og jarðskjálftabyggingar. Framleiðendur bæta með því að blanda upp hitameðferð þurrkun fyrir harðleika sem fylgir með þurrkun við 400600 °C til að endurheimta hluta harðleika.
Sólgjanleiki er í öfugt samræmi við kolefnishlutfall vegna myndunar martensít og áhættu af vetnisskrokkun. Fyrir ál sem er með meira en 0,3% kolefnismagni:
Hybrid lásar-bóksuð er að koma fram sem lausn, sem nær 95% samlagshæfni í 1045 kolefnisstálum á meðan minnka hitamiðlað svæði (HAZ) harðleika spikes.
Styrk og þyngd kolefnisstáls hafa gert það að miklu leyti nauðsynlegt í byggingu nútímans. Flestir byggingarliðir eins og ballar, stöng og styrktarstöng sem við sjáum í betoni eru í raun háðir því sem kallast lág til meðal kolefnisstálsgráður sem er á bilinu 0,05% til 0,3% kolefnis innihald. Þessi svæði virkar best vegna þess að það gerir kleift að hafa góðar sveisiefni en er samt fær um að halda uppi undir þungum álag. Tökum ASTM A36 kolstál sem dæmi. Þetta efni er grunninn að mörgum skýjaklútum og brúum vegna þess hve þrekstyrk þess er milli 400 og 550 MPa. Hún gengur á við allar tegundir álagsbreytinga án þess að bila með tímanum. Og þegar byggingarmenn bera á þessar stálbyggingar verndarrúm fá þeir aukagildi af vörn gegn ryð og ryðjun, sem þýðir að þessar byggingar geta varað miklu lengur jafnvel í hörðum veðurskilyrðum eða ströndarsvæðum þar sem saltloft myndi venjulega éta úr málmum.
Bílaframleiðslan hefur forgangsmál meðalkolstofnastál (0,30,6% kol) fyrir krökkustang, gír og háskiptareiningar. Þessi flokkur jafnar styrk (550860 MPa styrk) við nægan þéttleika fyrir stemplun og formun. Til dæmis þolir 4140 ál, sem er slökkt og þeytt, hringrásaráhrif í vélhlutum og heldur jafnframt stærðarstöðugleika við háan hita.
Stál með mikinn kolefnismagn (> 0,6% kolefnismagn) er yfirhöfuð í skurðarvélum, blaðum og hlutum iðnaðarvéla. Stálgildingar eins og 1095 stál ná Rockwell C harðni 6065 eftir hitavinnslu, sem gerir nákvæmni vinnslu og lengri líftíma kleift. Meðal þeirra sem eru notuð eru:
Hafðu í huga þrjá þætti þegar þú velur kolstál:
Í verkefnum sem krefjast bæði styrkleika og sveigjanleika eru meðalkolt ál sem harðað eru með þurrkun og þurrkun oft besta jafnvægið.
Hverjar eru helstu vélrænar eiginleikar kolefnisstáls? Kolstál einkennist af teygjarstyrk, afköststyrk og hörðunni sem ákvarða endingarþol, mótaleika og slitstyrk.
Hvernig hefur kolefnismagn áhrif á styrkleika stálsins? Ef kolvetni er meira eykur það yfirleitt teygjanleika en minnkar teygjanleika og hefur áhrif á heildarvirkni stálsins.
Hvaða hlutverk gegnir hitameðferð við styrkingu kolefnisstáls? Hiti meðhöndlun ferli eins og slökkvun og herðing auka styrk og þrengd kolstál með því að fínstilla örbyggingu þess.
Hver eru iðnaðarlegar notkunar á kolefnisstáli? Kolstál er mikið notað í byggingu, bílaframleiðslu og verkfæraframleiðslu vegna styrkleika, þéttleika og fjölhæfni.
Hot News2025-01-03
2024-10-23
2024-11-15
TJYCT STEEL CO., LTD. sem sérhæfir sig í kolefnisstálvörum, ryðfríu stáli og álstáli meira en 16 ár. heiðarleiki, faglegur,
6. hæð, Norður C6, Aocheng handelshöll, Tianjin, Krína
Höfundarréttur © 2024 TJYCT Steel Co., Ltd Privacy Policy
EN
