Maraging çeliği - Maraging steel

Çelikler
FagerstaRAÄ2.jpg
Aşamalar
mikro yapılar
sınıflar
Diğer demir bazlı malzemeler

Maraj çelikler (a portmanteau "bir martensitik " ve "yaşlanma") olan çelikler ( demir alaşımları kaybetmeden üstün dayanım ve dayanıklılığın bulunduğu sahip bilinmektedir) süneklik . Yaşlandırma , uzatılmış ısıl işlem sürecini ifade eder. Bu çelikler, güçlerini karbondan değil, metaller arası bileşiklerin çökeltilmesinden alan düşük karbonlu ultra yüksek mukavemetli çeliklerin özel bir sınıfıdır . Ana alaşım elementi ağırlıkça % 15 ila % 25 nikeldir . Metaller arası çökeltiler üretmek için kobalt , molibden ve titanyum içeren ikincil alaşım elementleri eklenir . Orijinal geliştirme (1950'lerin sonlarında Bieber of Inco tarafından), küçük alüminyum , titanyum ve niyobyum ilavelerinin yapıldığı ağırlıkça %20 ve %25 Ni çelikler üzerinde gerçekleştirildi; 1970'lerin sonlarında kobalt fiyatlarındaki artış, kobalt içermeyen maraging çeliklerinin geliştirilmesine yol açtı.

Yaygın, paslanmaz olmayan kaliteler ağırlıkça %17–19 nikel, ağırlıkça %8–12 kobalt, ağırlıkça %3–5 molibden ve ağırlıkça %0,2–1,6 titanyum içerir. Krom ilavesi, korozyona dayanıklı paslanmaz kaliteler üretir. Bu aynı zamanda daha az nikel gerektirdiğinden sertleşebilirliği dolaylı olarak artırır ; yüksek kromlu, yüksek nikelli çelikler genellikle östenitiktir ve ısıl işlem gördüklerinde martensite dönüşemezler , düşük nikelli çelikler ise martensite dönüşebilir. Nikel azaltılmış maraging çeliklerinin alternatif çeşitleri, demir ve manganez alaşımlarına ve ayrıca küçük alüminyum, nikel ve titanyum ilavelerine dayanır, burada ağırlıkça % Fe-9 Mn ila ağırlıkça % Fe-15 Mn arasındaki bileşimler kullanılır. Manganez nikel ile benzer bir etkiye sahiptir, yani ostenit fazını stabilize eder. Bu nedenle, manganez içeriğine bağlı olarak, Fe-Mn maraging çelikleri, yüksek sıcaklıkta ostenit fazından söndürüldükten sonra tamamen martensitik olabilir veya tutulmuş ostenit içerebilir. İkinci etki, TRIP'in Transformation-Induced-Plasticity anlamına geldiği, maraging-TRIP çeliklerinin tasarımını mümkün kılar.

Özellikler

Düşük karbon içeriği nedeniyle maraging çelikleri iyi işlenebilirliğe sahiptir . Yaşlanmadan önce, çatlama olmadan %90'a kadar soğuk haddelenebilirler. Maraging çelikleri iyi kaynaklanabilirlik sunar , ancak orijinal özelliklerini ısıdan etkilenen bölgeye geri kazandırmak için daha sonra eskitilmelidir .

Ne zaman ısıl işlem görmüş genellikle nihai boyutlara makinede işlenir böylece alaşım, çok az boyutsal değişiklik vardır. Yüksek alaşım içeriği nedeniyle maraging çelikleri yüksek bir sertleşebilirliğe sahiptir. Sünek FeNi martensitleri soğutma üzerine oluştuğundan, çatlaklar yoktur veya ihmal edilebilir düzeydedir. Çelikler, kasa sertliğini artırmak için nitrürlenebilir ve ince bir yüzey kalitesi elde etmek için parlatılabilir.

Paslanmaz olmayan maraging çeliği çeşitleri orta derecede korozyona dayanıklıdır ve stres korozyonuna ve hidrojen gevrekleşmesine karşı dayanıklıdır . Korozyon direnci, kadmiyum kaplama veya fosfatlama ile arttırılabilir .

maraging çelik kaliteleri

Maraging çelikleri genellikle bir sayı (200, 250, 300 veya 350) ile tanımlanır, bu da yaklaşık nominal çekme mukavemetini inç kare başına binlerce pound olarak gösterir; bileşimler ve gerekli özellikler MIL-S-46850D'de tanımlanmıştır. Daha yüksek kaliteler alaşımda daha fazla kobalt ve titanyuma sahiptir; aşağıdaki bileşimler MIL-S-46850D'nin Tablo 1'inden alınmıştır:

Maraging çelik bileşimleri
eleman 200 derece 250 derece 300. sınıf 350 derece
Demir denge denge denge denge
Nikel 17.0-19.0 17.0-19.0 18.0-19.0 18.0-19.0
Kobalt 8.0–9.0 7.0–8.5 8.5–9.5 11.5–12.5
Molibden 3.0–3.5 4.6–5.2 4.6–5.2 4.6–5.2
Titanyum 0.15-0.25 0,3–0,5 0,5–0,8 1.3–1.6
Alüminyum 0,05-0,15 0,05-0,15 0,05-0,15 0,05-0,15
Çekme Dayanımı (MPa) 1379 1724 2068 2413

Bu aile, nikel yüzdesinden 18Ni maraging çelikleri olarak bilinir. Ayrıca, daha ucuz ama o kadar güçlü olmayan bir kobalt içermeyen maraging çelikleri ailesi de vardır; bir örnek Fe-18.9Ni-4.1Mo-1.9Ti'dir. Fe-Ni-Mn maraging alaşımlarında Rus ve Japon araştırmaları yapılmıştır.

ısıl işlem döngüsü

Tamamen östenitlenmiş bir yapının oluşmasını sağlamak için çelik ilk önce ince kesitler için 15–30 dakika ve ağır kesitler için 25 mm kalınlık başına 1 saat yaklaşık 820 °C'de (1,510 °F) tavlanır . Bunu, yumuşak, çok yer değiştirmiş bir demir-nikel çıta (ikizlenmemiş) martensit oluşturmak için havayla soğutma veya oda sıcaklığına soğutma takip eder . Daha sonra yaşlanma ( çökelme sertleşmesi 480 ila 500 arasındaki bir sıcaklıkta, yaklaşık 3 saat boyunca daha yaygın alaşımları) ° C arasındaki bir ince üreten dispersiyon Ni 3 (X, Y) X ve Y martensitik dönüşüm, bıraktığı dislokasyon boyunca fazların bu tür çökeltme için eklenen çözünen elementler. Aşırı yaşlanma, birincil, yarı kararlı, uyumlu çökeltilerin stabilitesinde bir azalmaya yol açar, bu da bunların çözünmesine ve Fe 2 Ni/Fe 2 Mo gibi yarı uyumlu Laves fazları ile değiştirilmesine yol açar. Daha fazla aşırı ısıl işlem, martensitin ayrışmasına neden olur ve ostenite dönüş.

Maraging çeliklerinin daha yeni bileşimleri, eşkenar dörtgen ve masif kompleks Ni 50 (X,Y,Z) 50 ( basitleştirilmiş gösterimde Ni 50 M 50 ) dahil olmak üzere ana martensit ile diğer intermetalik stokiyometrileri ve kristalografik ilişkileri ortaya çıkarmıştır .

kullanır

Maraging çeliğinin ön yaşlandırma aşamasındaki gücü ve dövülebilirliği, diğer çeliklere göre daha ince roket ve füze kaplamaları haline getirilmesine izin vererek, belirli bir güç için ağırlığı azaltır. Maraging çelikleri çok kararlı özelliklere sahiptir ve aşırı sıcaklık nedeniyle aşırı yaşlanmadan sonra bile sadece hafifçe yumuşar. Bu alaşımlar, hafif yükseltilmiş çalışma sıcaklıklarında özelliklerini korurlar ve maksimum hizmet sıcaklıkları 400 °C'nin (752 °F) üzerindedir. Krank milleri ve dişliler gibi motor bileşenleri ve önemli yük altındayken tekrar tekrar sıcaktan soğuğa dönen otomatik silahların ateşleme pimleri için uygundurlar. Tek tip genişlemeleri ve eskimeden önce kolay işlenebilirlikleri, maraging çeliğini montaj hatlarının ve kalıpların yüksek aşınma bileşenlerinde kullanışlı hale getirir . AerMet alaşımları gibi diğer ultra yüksek mukavemetli çelikler, karbür içerikleri nedeniyle işlenebilir değildir.

Eskrim sporunda , Fédération Internationale d'Escrime himayesinde düzenlenen yarışmalarda kullanılan bıçaklar genellikle maraging çelikten yapılır. Maraj bıçaklar için üstün olan folyo ve epee çelik Maryaşlama çatlaklara az bıçak kopması ve az yaralanma ile sonuçlanan 10 kat daha yavaş karbon çelik daha uzun olduğundan. Paslanmaz maraging çeliği, bisiklet çerçevelerinde (örn. Reynolds 953) ve golf sopası kafalarında kullanılır. Ayrıca cerrahi bileşenlerde ve hipodermik şırıngalarda kullanılır, ancak karbon eksikliği iyi bir keskin uçlu tutmasını engellediğinden neşter bıçakları için uygun değildir.

Amerikan müzik enstrümanı teli yapımcısı Ernie Ball , bu alaşımın daha fazla çıkış ve gelişmiş ton tepkisi sağladığını iddia ederek, marangoz çelikten özel bir tür elektro gitar teli yaptı .

Amerika Birleşik Devletleri gibi belirli devletler tarafından maraging çelik üretimi, ithalatı ve ihracatı, özellikle uranyum zenginleştirme için gaz santrifüjlerinde kullanım için uygun olduğu için uluslararası yetkililer tarafından yakından izlenmektedir ; maraging çeliğinin olmaması bu süreci önemli ölçüde engeller. Daha eski santrifüjlerde alüminyum tüpler kullanılıyordu; modern olanlar, karbon fiber kompozit.

Fiziki ozellikleri

  • Yoğunluk : 8,1 g/cm³ (0,29 lb/in³)
  • Özgül ısı , 0–100 °C (32–212 °F) için ortalama: 452 J/kg·K (0.108 Btu/lb·°F)
  • Erime noktası : 2.575 °F, 1.413 °C
  • Termal iletkenlik : 25,5 W/m·K
  • Ortalama termal genleşme katsayısı : 11.3×10 −6
  • Verim çekme mukavemeti : tipik olarak 1.400–2.400 MPa (200.000–350.000 psi)
  • Nihai çekme mukavemeti : tipik olarak 1,6–2,5 GPa (230.000–360.000 psi). 3.5 GPa'ya (510.000 psi) kadar notlar mevcuttur
  • Kopma uzaması: %15'e kadar
  • K IC kırılma tokluğu: 175 MPa·m'ye kadar 1 ⁄ 2
  • Young modülü : 210 GPa (30.000.000 psi)
  • Kesme modülü : 77 GPa (11.200.000 psi)
  • Toplu modül : 140 GPa (20.000.000 psi)
  • Sertlik (yaşlı): 50 HRC (sınıf 250); 54 HRC (derece 300); 58 HRC (350 kalite)

Ayrıca bakınız

Referanslar


Dış bağlantılar