Лекція №40

Навчальні питання:

1. Характеристика нержавіючої сталі.

2. Основні галузі застосування нержавіючої сталі.

3. Електротехнічні сталі.

Навчальне питання 1. Характеристика нержавіючої сталі.

Легована сталь - це та сталь. яка в побуті носить назву нержавійки. Головною властивістю нержавіючої сталі служить стійкість до появи іржі в атмосферної та інших середовищах, а також пож дією різних речовин. Основу складу легованої сталі складає хімічний елемент Хром (Cr), його вміст коливається в районі 12-20%. Також до складу сталі можуть входити: нікель, магній, сірка, фосфор та інші.

Чим вище процентне співвідношення хрому в сталі, тим більшою стійкістю до корозії вона володіє. При 12-17 відсотковий вміст вироби здатні витримати слабоагресивні і атмосферну середу, а якщо до складу металу входить 17 і більше відсотків хрому, то став можливим чинити опір кислот, лугів т.д.

Нержавіюча сталь пручається корозії через те, що поверхня через деякий час покривається плівкою з оксидів, що виконує захисну функцію. Якщо виріб отримує пошкодження, то вона має властивість відновлюватися з часом. Чималу роль грає якість сталі, щільність нержавійки, її однорідність-ось, що становить високий захист.

Корозія виникає в тому випадку, коли використовуються прилади з нержавіючої сталі, які пропускають струм високої напруги, при цьому порушується цілісність сплаву. У кислотному середовищі використовується складнолегована сталь і сплав з присадками з нікелю, міді, молібдену, креми. В залежності від умов експлуатації, склад підбирається індвідідуально, враховуючи при цьому кислотність, щільність і температуру даного середовища.

Нержавійка класифікується на:

1) хромиста

2) хромонікелева

3) хромомарганцевоникельовая.

Хромиста, в свою чергу поділяється на:

1) полуфферітная

2) феритної

3) мартенситних.

Феритної і мартенситних підрозділяється на:

1) аустенітна

2) аустенитно-феритної

3) мартенситних

4) карбідна.

Усі гілки класифікації знаходять своє застосування в предметах домашнього вжитку, в будівництві та машинобудуванні.

Навчальне питання 2. Основні галузі застосування нержавіючої сталі.

Хімічна промисловість. Аустенітна сталь використовується для виробництва різних ємностей, посудин, гофрованих труб з нержавіючої сталі, що пояснюється тривалим терміном служби і стійкістю до хімічного впливу. У хімічній промисловості найчастіше використовую сталь марки AISI 316L, стійку до міжкристалічної корозії завдяки вмісту молібдену (близько 6%).

Харчова промисловість. Нержавіюча сталь, скло і деякі види пластмас - єдині матеріали, допустимі для застосування в харчовій промисловості, що пов'язано з високими вимогами до гігієни і токсичності. З неї виготовляють обладнання для виробництва харчових продуктів (ванни, фритюрниці, лист нержавіючий жароміцний, парогенератори), їх зберігання і транспортування (камери, блоки). Найчастіше перевага віддається сталі марок AISI 304 і AISI 316, які зберігають свої властивості, як при низьких, так і при високих температурах. Важливою умовою використання нержавіючої сталі в харчовій промисловості є її відмінний стан, без відколів і подряпин.

Будівництво та дизайн. З точки зору дизайну, нержавіюча сталь є джерелом нових ідей для дизайнерів, оскільки, по-перше, добре поєднується з іншими матеріалами, а по-друге, практично не зношується і зберігає первинний вигляд. З нержавіючої сталі виготовляють меблі, використовують її як покрівельний матеріал і матеріал для обробки (зокрема, не так давно широке застосування знайшов нержавіючий куточок, використовуваний для обробки кутів будівель як всередині, так і зовні). Особливої популярності набувають також сходи з нержавіючої сталі, особливо в інтер'єрах офісів та адміністративних будівель, оскільки вони довговічні та не потребують значного догляду.

Електроенергетика. Вимоги до нержавіючої сталі гранично високі в цій сфері: на всіх видах електростанцій використовується спеціальна, високолегована нержавіюча сталь.

Транспорт. У сфері транспорту нержавіючу сталь застосовують як для виготовлення посудин для транспортування тих або інших продуктів, речовин, рідин, так і для виробництва деталей для автомобілів. У цих випадках мова йде про застосування сталі марки AISI 316, з високим вмістом молібдену і стійкістю до перепадів температур.

Домашнє господарство. Безсумнівно, без посуду з нержавіючої сталі не обійтися на кухні. Кухонні вироби з нержавійки - це і каструлі, сковорідки, виделки, ложки, які користуються популярністю завдяки привабливому зовнішньому вигляду, який довго зберігається, і гігієнічності.

Захист навколишнього середовища. У цій сфері використання нержавіючої сталі є необхідним, особливо при установці систем закритого типу для газу та рідин. Це дозволяє знизити негативний вплив промислового виробництва на природу.

Таким чином, нержавіюча сталь є лідером серед матеріалів для виробництва устаткування, деталей, посуду в самих різних областях промисловості.

Навчальне питання 3. Електротехнічні сталі.

Сталі і сплави цього типу використовують як матеріал, що має мінімальний електроопір, або, навпаки, для перетворення електричної енергії на теплову. Друга група електротехнічних сплавів має високий електроопір і використовується для виготовлення електронагрівальних елементів і реостатів.

Для провідникових матеріалів застосовують мідь, алюміній, рідко — срібло. Провідникові матеріали повинні містити мало домішок, оскільки легувальні домішки підвищують електроопір.

Особливу групу провідникових матеріалів становлять спеціальні провідники. Зі зниженням температури відбувається монотонне падіння електроопору. Проте за температур, що наближаються до абсолютного нуля (такі температури називають критичними), опір деяких металів і сплавів різко зменшується. Для таких провідників використовують сплави Nb — Ті, Nb — Zn, Nb — Zn — Cu, Nb — Ge та ін.

Для електронагрівників використовують феритні низьковуглецеві сталі, леговані хромом і алюмінієм (хромалі), й сплави нікелю і хрому (ніхроми), які працюють в умовах температур 1100... 1200 °С. Молібденові нагрівники, хоча і мають високу допустиму температуру експлуатації (до 1500 °С), через низьку жаростійкість можуть працювати тільки у вакуумі або в середовищі інертних газів.

Для реостатів використовують мідно-нікелеві сплави з добавленням мангану (константан), електроопір яких мало змінюється за коливальних температур. Константан МНМц40-1,5 містить 40 % Ni і 1,5 % Μn.

Сплави з малим температурним коефіцієнтом лінійного розширення. Малий температурний коефіцієнт лінійного розширення мають сплави системи Fe — Ni в інтервалі концентрації 29...45%Ni.

Залежність температурного коефіцієнта лінійного розширення від вмісту нікелю наведено на рис. Найменше значення коефіцієнта α має інвар 36Н — сплав, який містить 36 % нікелю (а = 1,5•10-6 К-1). Ще нижче значення коефіцієнта лінійного розширення (а = 1,0•10_6 К-1) в температурному інтервалі від —60 до +100 °С досягається при використанні суперінвару 32НКД — сплаву, додатково легованого кобальтом і міддю (31,5...33,0 % Ni, 3,2...4,2 % Co, 0,6...0,8 % Сu).

Інформаційні джерела:

1. Технологія конструкційних матеріалів./За ред. А.М. Сологуба. - К.: Вища школа, 1993 –

300 с.

2. Большаков В.І., Береза О.Ю., Харченко В.І. Прикладне матеріалознавство: Підручник. Дніпропетровськ: РВА „Дніпро VAL”.2000 – 290 с.

3. Технология конструкционних материалов. /Г.А. Прейс, М.А. Сологуб, И.А. Рожнецкий/ - К.: Вища школа 1991 – 391 с.

4. Дальский А.М. и др. Технология конструкционных материалов, М.: Машиностроение. 1990 - 351 с.