Нержавеющие стали

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

БЕЛОРУСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Механико-технический факультет

Кафедра «Материаловедение в машиностроении»

Реферат

По дисциплине "Материаловедение"

на тему: “Нержавеющие стали”

качество коррозия сварка нержавеющая сталь

Выполнил:

студент уч. гр. 134521

С.И. Гембиц

Проверил:

Преподаватель

Г.А. Ткачено

Минск - 2012

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ

ROSTFREI в переводе с немецкого языка - нержавеющий. (rost - ржавчина» «frei»- свободный). EDELSTAHL благородная сталь. ROSTFREISTA нержавеющая сталь. По-английски нержавеющая сталь STAINLESSSTEEL. По-русски попросту НЕРЖАВЕЙКА. Нержавеющие сплавы были известны с очень древних времен. Примером может служить знаменитая железная колонна в мечети КутубМинар в Индии. Этот 6-тонный железный столб находится на территории архитектурного комплекса мечети, строительство которой датируется XII веком н.э. 7-метровая железная колонна Победы была воздвигнута королем Чандрагупта II в V веке. Первоначально она располагалась в Удайагири, в центральной Индии, в храме индуистского бога Вишну, а в Дели ее перевезли гораздо позже в XIII веке. За столько веков памятник не был затронут ржавчиной, что заставляло многих верить в его мистические свойства. Ученые из Технологического института Канпур обнаружили, что колонна содержит неожиданно многофосфора, который, реагируясжелезом, водоикислородом, создал своего рода защитный антикоррозийный поверхностный слой. На протяжении многих веков легенды о колонне не сходили с уст местных жителей. Существует даже поверье - для того, чтобы исполнилось заветное желание, надо встать спиной к колонне и свести за ней руки.

Из истории нержавеющей стали - кем и когда была произведена впервые

Открытие нержавеющей стали история приписывает английскому ученому Гарри Бреарли (Шеффилд, Англия). Забракованный образец, долго пролежавший без смазки и краски, сохранил, тем не менее, свой первоначальный вид и не покрылся традиционной ржавчиной. Так в 1913 году было обнаружено, что сталь, содержащая хром, более устойчива к коррозии, чем обычные сорта стали. Это событие сильно заинтересовало общественность, в газете NewYorkTimes появилась публикация, посвященная открытию нового материала. Это открытие имело огромное значение для развития мировой индустрии. Нержавеющая сталь начала быстро завоевывать различные отрасли промышленности, вытесняя обычные стали.

Химический состав

При выборе химического состава коррозионностойкого сплава руководствуются так называемым правилом : если к металлу, неустойчивому к коррозии (например, к железу) добавлять металл, образующий с ним твердый раствор и устойчивый против коррозии (к примеру хром), то защитное действие проявляется скачкообразно при введении моля второго металла (коррозионная стойкость возрастает не пропорционально количеству легирующего компонента, а скачкообразно). Основной легирующий элемент нержавеющей стали --хром Cr (12-20 %); помимо хрома, нержавеющая сталь содержит элементы, сопутствующие железу в его сплавах (С, Si, Mn, S, Р), а также элементы, вводимые в сталь для придания ей необходимых физико-механических свойств и коррозионной стойкости (Ni, Mn, Ti, Nb, Co, Mo). Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома: при его содержании 13 % и выше сплавы являются нержавеющими в обычных условиях и в слабоагрессивных средах, более 17 % -- коррозионностойкими и в более агрессивных окислительных и других средах, в частности в азотной кислоте крепостью до 50 %.

Причина коррозионной стойкости нержавеющей стали объясняется, главным образом, тем, что на поверхности хромсодержащей детали, контактирующей с агрессивной средой, образуется тонкая плёнка нерастворимых окислов, при этом большое значение имеет состояние поверхности материала, отсутствие внутренних напряжений и кристаллических дефектов. В сильных кислотах (серной, соляной, плавиковой, фосфорной и их смесях) применяют сложнолегированные сплавы с высоким содержанием Ni и присадками Mo, Cu, Si.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ И СООТВЕТСТВИЕ СТАНДАРТОВ

Обозначения нержавеющих сталей:

С1-Мартенситнаясталь

F1-Ферритнаясталь

A1, A2, A3, A4, A5 - Аустенитные нержавеющие стали

Таблица: Соответствия основных марок нержавеющих сталей и химический состав

Промышленная ценность нержавеющей стали

Сопротивление нержавеющей стали коррозии и ржавчине, простое техническое обслуживание и ремонт, относительная экономия, и блестящий вид делает это идеальным материалом для промышленного применения. Имеется более 150 видов наименований, пластин, брусков, проводов, шланг и трубок, которые используются в кухонной посуде, бытовых приборах, металлических изделиях, хирургических инструментах, ответственных устройствах, индустриальном оборудовании, и как строительный материал в небоскребах и больших зданиях. Известная семиэтажная башня Крайслера, строящая в Нью-Йорке украшена блеском нержавеющей стали нанесенной плакированием. Нержавеющая сталь - 100 % повторно используемый материал. Фактически, более чем 50 % новой нержавеющей стали, сделано при повторной переплавки металлолома, это в некоторой степени оказывается экологически чистым материалом.

Коррозия

Даже высококачественный сплав может разъедать при некоторых условиях. Так как некоторые виды коррозии более необычные и их немедленные результаты менее видимые, чем ржавчина, они не всегда заметны и причиняют проблемы среди тех, кто не знаком с ними.

Питтинговая коррозия

Пассивация образуется на жестком слой окиси, вышеописанной. При отсутствии кислорода (или когда другой вид, например, солей ионов), нержавеющая сталь неспособна вновь формировать пассивирующую пленку. В наихудшем случае, при почти полностью защищенной поверхность крошечные локальные флуктуации будут нарушать окисный слой в нескольких критических точках. Коррозия в этих точках будет очень усилена, и может образовывать коррозионные впадины нескольких типов, в зависимости от условий. В то время как коррозионные впадины только собираться вокруг ядра при довольно чрезвычайных обстоятельствах, они могут продолжать расти даже, когда условия возвращаются к нормальному, так как внутри впадин отсутствует кислород. В крайнем случае, острые концы очень длинных и узких впадин могут образовывать концентрации напряжений вызывающие разрушения упругих сплавов, в тонких пленках появляются невидимые маленькие отверстия, за которыми скрываться впадины размером с большой палец. Эти проблемы особенно опасны, потому что их трудно обнаружить до разрушения прежде, чем части или вся структура разрушится. Питтинговая коррозия остается среди наиболее общих и разрушительных форм коррозии в нержавеющих сплавах, но это может быть предотвращено, в том случаи, если материал подвергался воздействию кислорода (например, устраняя щели) и защищен от солей везде, где возможно. Питтинговая коррозия может происходить, когда нержавеющая сталь подвергнута высокой концентрации ионов солей (например, вода моря) и умеренно высоким температурам.

Коррозия сварного шва и ножевая коррозия

Из-за повышения температур сварки или в течение неподходящей обработки высокой температурой, карбиды хрома могут формироваться в границах зерна нержавеющей стали. Эта химическая реакция окисляет хром в зоне около границы зерна, делая те области, намного менее стойкими к коррозии. Это создает гальваническую пару между хорошо защищенным сплавом, что приводит к тому, что сварной шов корродирует (коррозия на границах зерен около сварного шва) в высоко коррозийных окружающих средах. Специальные сплавы, с низким углеродистым содержанием или со специальными углеродистыми "добавками" например титан и ниобий (в типах, 321 и 347, соответственно), могут предотвратить этот эффект, но последний требует специальной обработки высокой температуры после сварки, чтобы исключить явление ножевая коррозия. Поскольку название подразумевает, что этот эффект ограничен маленькой зоной действия, часто только несколько микрометров в поперечнике, что приводит к тому что процесс развивается более быстро. Эта зона находится около сварного шва, делая это даже менее заметной [2]. Современное производство стали в значительной степени уменьшают эти проблемы, контролируя содержание углерода в нержавеющих сталях < 0,3 % и исторически такие сорта называются как "L" сорта типа 316L; практически большинство нержавеющих сталей в наши дни производятся с низким содержанием углерода.

Щелевая коррозия

При наличии таких факторов как уменьшенная кислотность или снижению атмосферного воздействия, пассивирующий слой, защищающий сталь от коррозии может разрушиться. Этот износ может также зависеть от механического изготовления частей, под прокладками, в острых углах, или при неполноценном сваривании. Такие щели могут способствовать коррозии, если их размер позволяет проникновению корродирующего веществ. Механизм щелевой коррозии, подобен питтинговой коррозии, хотя это случается в более низких температурах.

Коррозионное растрескивание металлов

Коррозионное растрескивание металлов - быстрая и серьезная форма коррозии нержавеющих сталей. Она образуется, когда материал подвергнут растягивающему напряжению в некоторых видах коррозийных окружающих средах, особенно солесодержащие окружающие среды (морская вода) в более высоких температурах. Напряжения могут быть результатом рабочих нагрузок, или могут быть вызваны приобработки или остаточных напряжений от изготовления (холодной обработки); остаточные напряжения могут быть уменьшены отжигом (нормализацией). Это ограничивает применение нержавеющей стали для сред содержащих воду с повышенным содержание солей при температурах более чем 50 оС. Коррозионное растрескивание металлов проявляется только в аустенитных нержавеющих сталях и зависит от содержание никеля.

Коррозионно-усталостное разрушение металлов

Коррозионно-усталостное разрушение металлов - главный видов отказа в нефтедобывающей промышленности, где сталь входит в контакт с жидкостями или газами со значительным сероводородом содержание, например высокосернистый газ. Находящейся под влиянием растягивающих напряжение и ухудшаются в присутствии солей ионов. Очень высокие уровни сероводородом, очевидно, замедляют коррозию. Повышение температуры увеличивает влияние солей ионов, но уменьшает влияние серы, в результате увеличенной подвижности ионов через кристаллическую решетку, наиболее критический температурный диапазон длякоррозионно-усталостное разрушение металлов - между 60 - 100 оС.

Гальваническая коррозия

Гальваническая коррозия происходит, когда гальваническая пара сформирована между двумя разнородными металлами. Результирующий электрохимический потенциал ведет к формированию электрического тока, что приводит к электролитическому распаду менее благородного материала. Этот эффект может быть предотвращен электрической изоляцией материалов, например используя резиновые или пластмассовые втулки или шайбы, сохраняющие детали сухими так чтобы не было никакого электролита, для образования пары или сохранения размера менее благородного материала относительно более благородного (нержавеющие - стальные болты в алюминиевом блоке не будут вызывать коррозию, но алюминиевые заклепки в нержавеющем стальном листе быстро корродирует.)

Контактная коррозия

Контактная коррозия - это комбинация гальванической коррозии и щелевой коррозии, возникающих там где мелкие частицы постороннее вещество внедряются в нержавеющую сталь. Углеродистая сталь - является типичным загрязнителем в данном случае, это явление обусловлено истиранием углеродистой стали или использование инструмента загрязненного частицами углеродистой стали. Частицы формируют гальваническую пару, и быстро корродируют и могут оставлять впадины в нержавеющей стали, от которых питтинговая коррозия может быстро прогрессировать. Некоторые мастерские поэтому имеют отдельные участки и отдельные наборы инструментов для обработки углеродистой стальной и нержавеющей стали, и тщательно должен быть осуществлен контроль чтобы предотвратить прямой контакт между нержавеющими стальными частями и углеродистыми стальными стойками хранилища. Частицы углеродистой стали могут быть удалены от загрязненной детали раствором азотной кислоты, или, солями со смесью фтористоводородная кислоты и азотной кислоты.

Понятие межкристаллитной коррозии (МКК) и способы борьбы сней.

Нагрев сталей, содержащих большое количество хрома, в интервале 400-800°С приводит к выделению в пограничных зонах зерен карбидов хрома Cr₂₃C₆ и обеднению в связи с этим указанных зон хромом ниже 12%-ного предела. Это вызывает снижение электрохимического потенциала пограничных участков аустенитного зерна и их растворение в коррозионной среде. Коррозионное разрушение имеет межкристаллитный характер, приводиткохрупчиваниюстали,иназываетсямежкристаллитнойкоррозиейМКК).Для уменьшения склонности сталей к МКК в их состав вводят сильные карбидообразующие элементы - титан или ниобий - в количестве, равном пятикратному содержанию углерода. В этом случае образуются карбиды типа TiC и NbC, а хром остается в твердом растворе. Этот способ борьбы с МКК является наиболее дорогим. Другим, более дешевым и распространенным, способом борьбы с МКК является производство нержавеющих сталей с минимальным (менее 0.4%) содержанием углерода (С). В таких сталях (пример, AISI 304, 304L, 316, 316L) образование карбидов хрома Cr₂₃C₆ резко ограничено из-за отсутствия углерода. Добавление в стали типа AISI 316Ti небольшого количества титана (Ti) вызвано необходимостью придания стали специальных потребительских свойств

Типы нержавеющей стали

Нержавеющие стали разделяют на две группы: хромистые и хромоникелевые.

Хромистые коррозионностойкие стали применяют трех типов: с 13, 17 и 27%хрома.

При этом содержание углерода в сталях с 13% хрома может меняться в зависимости от требований. Стали с низким содержанием углерода (08Х13, 12Х13) пластичны, хорошо свариваются и штампуются. Их применяют для изготовления деталей, испытывающих ударные нагрузки (клапаны гидравлических прессов) или работающих в слабоагрессивных средах (лопатки гидравлических и паровых турбин и компрессоров). Рабочая температура до 450градусов Цельсия. Стали 30Х13 и 40Х13 обладают высокой твердостью и повышенной прочностью. Эти стали используют для изготовления карбюраторных игл, пружин, хирургических инструментов. Высокохромистые стали (12Х17, 15Х25Т, 15Х28) обладают более высокой коррозионной стойкостью и часто используются как окалиностойкие. Легирование титаном (15Х25Т) необходимо для повышения сопротивляемости межкристаллитной коррозии (см. таблицу 2). Сталь 08Х17Т жаростойка до 900 градусов Цельсия и применяется в теплообменниках.

Хромоникелевые нержавеющие стали в зависимости от структуры подразделяются на аустенитные, аустенито-мартенситные и аустенито-ферритные. Структура этих сталей зависит от содержания углерода, хрома, никеля и других элементов. Такие стали используются в машиностроении, химической промышленности, пищевой промышленности, ракетостроении, судостроении, медицине и авиации. Ниже приводится описание свойств наиболее популярных импортных хромоникелевых сталей (химический состав каждой стали можно посмотреть в таблице, которая также приведена на нашем сайте).Имеются различные типы нержавеющих сталей: например когда добавлен никель, что стабилизирует аустенитную структуру железа. Эта кристаллическая структура делает такие стали не магнитными и менее ломким при низких температурах. Для повышения твердости и прочности, добавлен углерод. Когда при условии соответствующих высоко температурной обработке эти стали, используются для лезвий бритв, столовых приборов, инструмента и т.д. Существенное количества марганца используется во многих нержавеющих стальных составах. Марганец сохраняет аустенитную структуру в стали, как это делает никель, но по более низкой стоимости.

Нержавеющие стали также классифицируются поих кристаллической структурой

Наиболее распространенными являются три:

-Аустенитные (Austenitic) - не магнитная сталь с основными составляющими 15-20% хрома и 5-15% никеля который увеличивает сопротивление коррозии. Она хорошо подвергается тепловой обработке и сварке. Обозначаются начальной буквой A. Именно аустенитная группа сталей наиболее широко используется в промышленности и в производстве элементов крепежа. Аустенитные нержавеющие стали включают более чем 70 % полного нержавеющего стального производства. Они содержат максимум углерода 0,15 %, минимум 16 % хрома и достаточного никеля и/или марганца, чтобы сохранить аустенитную структуру при всех температурах от криогенной области до точки плавления сплава. Типичный состав - 18 % хрома и никель 10 %, обычно известный, как 18/10 нержавеющая сталь часто используется в столовых приборах. Точно также 18/0 и 18/8 имеются в наличии. “Супер аустенитные” нержавеющие стали, типа сплава AL-6XN и 254SMO, оказывают большое сопротивление питтинговой и щелевой коррозии из-за высокого содержания молибдена (> 6) % с добавлением азота, а более высокое содержание никеля гарантирует лучшее сопротивление коррозионное растрескивание металлов по 300 ряду. Более высокое содержание сплава "Супер аустенитные" сталей означает, что они - очень дорогостоящие и подобное выполнение, может обычно быть достигнута, используя двойные стали при меньших затратах. Основным преимуществом сталей аустенитного класса являются их высокие служебные характеристики (прочность, пластичность, коррозионная стойкость в большинстве рабочих сред) и хорошая технологичность. Поэтому аустенитные коррозионностойкие стали нашли широкое применение в качестве конструкционного материала в различных отраслях машиностроения. К данному классу относятся стали300 серии.

· Ферритные (Ferritic) стали значительно более мягкие чем мартенситные по причине малого содержания углерода. Они также обладают магнитными свойствами. Обозначаются начальной буквой F.Ферритная нержавеющая сталь - высоко коррозионно стойкая, но гораздо менее надежная, чем аустенитного класса и не могут быть упрочнены высоко температурой обработкой. Они содержат от 10,5 % и 27 % хрома и очень небольшое количество никеля, если это имеет место. Большинство составов включает молибден; некоторые, алюминий или титан. Вообще типичный ферритный класс включает 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, и 29Cr-4Mo-2Ni. Эти стали применяют для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроениии. Ферритные хромистые стали имеют высокую коррозионную стойкость в азотной кислоте, водных растворах аммиака, в аммиачной селитре, смеси азотной, фосфорной и фтористоводородной кислот, а также в других агрессивных средах. К этому виду относятся, стали 400 серии.

· - Мартенситные(Martensitic) - значительно более твердые чем аустетнитные стали и могут быть магнитными. Они упрочняются, закалкой и отпуском подобно простым углеродистым сталям, и находят применение главным образом в изготовлении столовых приборов, режущих инструментов и общем машиностроении. Больше подвержены коррозии. Обозначаются начальной буквой С. Мартенситные нержавеющие стали не такие коррозионно стойкие как другие два класса, но чрезвычайно прочные и упругие также хорошо подвержены обработки резанием, и могут быть упрочнены высоко температурой обработкой. Мартенситные нержавеющие стали содержат хрома (12 - 14) %, молибдена (0,2 - 1) %, и отсутствует никель, и приблизительно 0,1 - 1% углерода (предающее большее прочностные свойства, но делающее материала немного более ломким). Они закаленные и магнитные. Такая сталь также известна как "серия - 00" сталь. Мартенситные и мартенситно-ферритные стали обладают хорошей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, в слабоагрессивных средах (в слабых растворах солей, кислот) и имеют высокие механические свойства. В основном их используют для изделий, работающих на износ, в качестве режущего инструмента, в частности ножей, для упругих элементов и конструкций в пищевой и химической промышленности, находящихся в контакте со слабоагрессивными средами. К этому виду относятся, стали типа 30Х13, 40Х13 и т. д.

Обоснование выбора материала

Изделия из нержавеющей стали имеют массу достоинств -- они не требуют дополнительного ухода и специальных условий содержания, сохраняют механическую прочность при высоких температурах, гигиеничны и долговечны. В общем, нержавеющая сталь оказалась очень практичным материалом, пригодным для использования в сферах человеческой деятельности. Эти свойства были оценены по достоинству, и нержавеющую сталь стали применять в самых разных отраслях промышленности. Сразу же она нашла применение в оружейной промышленности -- из нее изготавливались дула ружей и множество деталей. В 1930-ые годы нержавеющая сталь широко использовалась в самолетостроении. Особенно активно разрабатывались технологии производства такой стали в Советском Союзе. В 1929 году в СССР создается Центральный научно-исследовательский институт машиностроения и металлообработки. Институт планомерно занимается разработкой производства стали и изделий из неё. Производимая сталь использовалась в первую очередь для военных нужд, однако при этом находила применение даже для создания монументальных произведений искусства. Например, из хромоникелевой нержавейки изготовлена скульптурная группа «Рабочий и колхозница» В. И. Мухиной (символ СССР на международной выставке в Париже). Нержавеющая сталь использовалась для изготовления звезд, засиявших к 20-й годовщине Октябрьской революции на пяти самых высоких башнях Кремля. Тогда же конструкторское бюро под руководством А. Путилова занимается организацией холодного проката нержавеющей стали для создания самолетов. Для серийного производства самолетов строятся специальные заводы, на которых активно применяются технологии производства нержавеющей стали. В 1940-е годы нержавеющая сталь используется исключительно в интересах военной промышленности. Выпускаются танки, самолеты, подводные лодки, пушки, военная техника и амуниция. В СССР в это время все запасы стали уходят на изготовление оружия и военной техники. В Великобритании начинается производство нержавеющей стали с высоким содержанием никеля и титана, которая используется для производства деталей авиационных газотурбинных двигателей. После войны нержавеющая сталь применяется и в других отраслях производства. Прежде всего, это нефтехимическая и машиностроительная отрасли. В западных странах нержавеющая сталь превратилась также в материал для производства потребительских товаров и бытовой техники. Тогда же нержавейка начала применяться и в строительстве -- из нее создавались различные конструкции: крыши, облицовка фасадов, перила, ручки и прочее. Также нержавейка стала материалом при изготовлении различных архитектурных украшений, лестниц. В 1960-1970 годах нержавеющая сталь на западном рынке закрепляет свои позиции в автомобильной, энергетической и строительной отраслях. Сегодня сферы применения нержавеющей стали самые разнообразные - от использования в прокладке трубопроводов, до производства бойлерных труб. Нержавеющая сталь относится к износоустойчивым материалам, поэтому используется в зданиях, где предполагается высокая эксплуатационная нагрузка: в супермаркетах, торговых центрах, вокзалах и т. д. Нержавеющая сталь применяется в строительстве зданий, при создании лифтов и дверей, а также разных элементов конструкции домов. Отдельные виды нержавеющей стали - применяются для создания посуды, бытовой техники, столовых приборов, медицинских инструментов. Наряду с драгоценными металлами и специальными сплавами, нержавеющая сталь используется в производстве монет. В химической промышленности используются цистерны и баки, трубы и арматура, изготовленные из нержавеющей стали. Огромным потребительским спросом пользуется нержавеющая сталь в транспортной отрасли. Здесь нержавеющую сталь используют практически повсеместно. Нержавеющую сталь используют во всех сферах деятельности человека, начиная от тяжелого машиностроения, заканчивая электроникой и точной механикой. Наиболее большее применение она нашла в: строительстве и архитектуре; промышленности; бытовых приборах; химической и нефтехимической промышленности; бумажном производстве; электроэнергетике; охране окружающей среды; транспортном машиностроении. Хромистые нержавеющие стали: клапаны гидравлических прессов; турбинные лопатки; арматура крекинг установок; режущий инструмент; пружины; бытовые предметы. Хромоникелевые и хромомарганцевоникелевые нержавеющие стали: бытовые предметы, в частности столовая посуда (пищевые марки стали). Стабилизированные Аустенитные нержавеющие стали: сварная аппаратура, изделия, работающие при высоких температурах 550800°С, пищевая промышленность;

Обоснование выбора нержавеющих сталей в самолетостроении

В конце 1920-х годов молодая советская авиапромышленность испытывала острый недостаток в дюралюминии, поэтому и возникла идея испробовать в качестве авиационного конструкционного материала нержавеющую сталь. Эта идея особенно была важна для гражданской авиации, где требовались самолеты, наиболее стойкие к коррозионному действию атмосферы. В 1928 году в Военно-воздушной академии имени Н. Е. Жуковского была организована группа по использованию нержавеющей стали в самолетостроении. За два года была проделана огромная работа. Советские металлурги исследовали множество образцов нержавеющей стали прежде, чем был найден лучший сорт "Энерж-6" - хромоникелевая сталь, содержащая 18% хрома и 8% никеля. К началу 1930 года все предварительные разработки были завершены, и при Главной инспекции Гражданского воздушного флота СССР был создан Отдел опытного самолетостроения - ООС. Перед небольшой группой, состоявшей из 30 конструкторов, стояла нелегкая задача - создать транспортный самолет с хорошими летными данными, построенный из нержавеющей стали "Энерж-6"...По своему назначению первый стальной самолет должен был стать пассажирским. В начале 1930-х годов главное, что требовалось от молодой гражданской авиации, - это регулярность работы авиалиний, пусть даже и при небольших пассажиропотоках. Считалось, и не без оснований, что парк самолетов гражданской авиации должен главным образом состоять из одномоторных самолетов, рассчитанных на перевозку 6-8 пассажиров. Вот почему коллектив ООС остановил свой выбор на одномоторном самолете, тем более что моторостроительные заводы не смогли бы обеспечить авиадвигателями многомоторные машины. Не желая объединять в одном изделии сразу несколько технических новшеств, конструкторы ООС решили взять за основу широко распространенную тогда схему подкосноговысокоплана. Так сложился облик первого цельностального самолета - одномоторный пятиместный подкосный моноплан с верхним расположением крыла и 300-сильным звездообразным мотором воздушного охлаждения. Чтобы отработать приемы изготовления узлов и конструкций из тонкой листовой стали, первый экземпляр самолета решено было сделать технологическим. Лонжероны крыла и оперения, стержни для фермы фюзеляжа изготовлялись из тонкой листовой стали. Для повышения их прочности и жесткости им придавали сложную, подчас узорчатую конфигурацию. На первых порах было решено сделать самолет пятиместным - четыре пассажира и пилот, а в дальнейшем разработать восьмиместную модификацию.11 октября 1931 года летчик ГВФ Э. Шварц совершил первый испытательный полет на новой машине, получившей название "Сталь-2". После небольших доработок самолет запустили в серийное производство на одном из московских заводов, куда перевели и конструкторское бюро ООС.В начале 1932 года самолет "Сталь-2" совершил перелет по маршруту Москва - Рязань - Козлов - Тамбов: расстояние 450 км он покрыл за 2 ч 25 мин, что дает среднюю скорость - 186 км/ч.Имя Петра Николаевича Львова малоизвестно даже узкому кругу специалистов. А между тем, он был пионером применения нержавеющей стали в самых разных областях техники. Его смело можно назвать полноправным соавтором авиаконструктора Путилова, сконструировавшего первый цельносварной самолёт «Сталь-2», скульптора Мухиной, создавшей статую «Рабочий и колхозница», архитектора Душкина, построившего станцию метро «Маяковская».По непонятным причинам до настоящего времени в книгах и учебных пособиях по истории отечественной авиации имя Петра Николаевича Львова обходится молчанием. Так, например, в авторитетном труде «Самолёты страны Советов», под общей редакцией Б.Л. Симакова, утверждается, что пионером поисков новых конструкционных материалов для самолётостроения, способных заменить дорогостоящий дюраль и одновременно обеспечить прочность и долговечность конструкции, был один из учеников Н.Е. Жуковского конструктор А.И, Путилов. Его якобы весной 1930 г. откомандировали из ЦАГИ в Отдел опытного самолетостроения Аэрофлота. Здесь он и начал работу по внедрению нержавеющей стали в качестве основного конструкционного материала, освоению контактной точечной, роликовой, стыковой и других видов электросварки. Однако. Подобное утверждение не соответствует действительности! Чтобы убедиться в этом, необходимо совершить небольшой экскурс в историю. Сама идея создания летательного аппарата жёсткой конструкции принадлежит К.Е. Циолковскому, который ещё весной 1887 г. в Политехническом музее на заседании физического общества представил проект цельнометаллического управляемого дирижабля. Сначала идеи Циолковского подхватили немцы и американцы, и уже потом, в 20-е гг. прошлого века, ими заинтересовались в России. В 1928 г. в ВВИА им. профессора Н.Е. Жуковского по инициативе начальника лаборатории П.Н. Львова и начальника кафедры самолётостроения С.Г. Козлова была сформирована группа по освоению производства качественных сталей и применению их в конструкции самолёта Успехи в этих исследованиях позволили Петру Николаевичу подать рапорт командованию о «возможности построения цельносварного стального самолёта, вес которого при равной прочности должен быть равным или даже меньшим веса дюралевого самолёта».Вскоре на заводе «Электросталь» было налажено производство нержавеющей стали «Энерж»: плавка, поковка и холодный прокат фольги. Завод «Серп и молот» освоит горячий прокатлисты, которые обладали важным свойством - хорошей свариваемостью при контактной сварке благодаря большому сопротивлению. Затем при инспекции ГВФ создали Отдел опытного самолётостроения (ООС) иод руководством А.И. Путилова - главного конструктора, откомандированного для этого из ЦАГИ. ООС с ноября 1930 г. переехал из ВВИА им. проф. Н.Е, Жуковского в помещение бывших ремонтных мастерских «Добролёта».где образовалось КБ численностью в 30 человек. Бригаду по технологии сварки в нём возглавил П.Н. Львов, А уже в 1931 г. был построен первый в стране стальной сварной самолёт «Сталь-2», положивший начало советскому самолётному и авиаремонтному сварочному производству. Руководство страны высоко оценило достижения Путиловского КБ. По сообщению ТАСС от 7 декабря 1931 г.. Президиум ЦИК СССР постановил наградить орденами Ленина следующих товарищей: Львова II.Н. инженера - за разработку вопроса применения нержавеющей стали и электросварки в самолётостроении; Путилова А.И., инженера - за разработку конструкции самолета, сделанного целиком из нержавеющей стали на электросварке; Андреева Д.М., рабочего, бригадира-сварщика - за умелое применение на практике электросварки в стальном самолетостроении. Остаётся добавить, что Пётр Николаевич ещё в 1928 г. получил патенты на устройство для точечной сварки, на электрическую сварочную машину, на электрическую роликовую сварочную машину.

Обоснование выбора нержавеющей стали в строительстве и архитектуре

Нержавеющая сталь появилась впервые около ста лет тому назад, но в строительстве и архитектуре ее начали массово применять недавно. Она была использована при строительстве и дизайне крупнейших торговых центров - La Defense в Париже, CanaryWharf в Лондоне, SonyCenter в Берлине и PetronasTowers в КуалаЛумпур. Нержавеющая сталь - это материал очень практичный, одновременно благородный и эстетичный для строительства. Благодаря разнообразию марок и видов поверхности, он в состоянии удовлетворять разные требования, которые появляются перед строительными и отделочными материалами. Кроме антикоррозийного свойства, нержавеющая сталь обладает следующими качествами: разнообразие изделий (лист, труба, профиль, пруток, уголок, сетка);большой выбор видов поверхности (шлифованная, полированная, матовая, декоративная, а также цветные поверхности);множество марок обладающих различными качествами; легкий процесс обработки, формирования и сборки выполненных из нее деталей; долговечность материала; высокая температура плавки. Надежность элементов из нержавеющей стали намного выше чем у других отделочных материалов. Их вид не изменяется в течении десятков лет. Нержавеющая сталь имеет намного более высокие жаропрочные свойства, чем другие стали. Нержавеющая сталь используется в строительстве чаще всего как материал для перил, оконных и дверных проемов, противопожарных дверей. Также она является хорошим декоративным элементом для оборудования ресторанов, офисов, пабов, дискотек и станций метро. Все чаще из нее производится мебель для офисов и магазинов. Комбинируя нержавеющую сталь со стеклом, деревом или камнем, получаем красивые и элегантные изделия. Существуют декоративные листы из нержавеющей стали. Эти листы имеют ряд свойств, дающих им преимущество над традиционными листами - шлифованными или полированными: Важным их свойством является устойчивость к царапинам. На декоративных листах не остаются отпечатки пальцев. Следует заметить эстетические свойства листов, особенно цветных. Цвет листа устойчив и не меняется даже при изгибе. Существует ошибочное мнение, что нержавеющая сталь является дорогим материалом. На самом же деле, поскольку это красивый и долговечный материал, его стоимость не является большой, особенно если брать во внимание огромный период эксплуатации.

Обоснование выбора нержавеющих сталей в пищевой промышленности

Сталь с низким содержанием углерода, из неё изготавливаются установки для пищевой, химической, текстильной промышленности, сталь аустенитнаянезакаливаемая, немагнитная устойчивая к воздействию коррозии; используется также в условиях слабого намагничивания, производстве пластмасс для ядерной и холодильной(если была подвергнута холодной обработке, оснащение для кухонь, баров)промышленности. Легко поддается сварке, устойчива к межкристаллической коррозии. Высокая прочность при низких температурах. Поддается полировке.

Способы сварки изделий из нержавеющей стали

СпособI

TIG (TungsetInertGas)

Этот способ более других употребляется для производства сварных труб высокого качества из нержавеющих сталей. Источником генератора тепла для плавки краев служит дуга, которая образуется между вольфрамовым электродом и трубой. Защитный газ, направляемый на сварочную горелку, обволакивает зону плавки с наружной поверхности трубы и одновременно, но уже другим способом, подается внутрь трубы, чтобы защитить зону плавки и изнутри, удерживаясь там с помощью заглушки. При способе сварки TIG по причине воздействия тепла только на наружную поверхность трубы зона плавления неизбежно окружается обширной зоной термического раздражения, вследствие чего шов оказывается более широким. Но, по этой же самой причине, TIG-шов является более прочным и легче удаляется. При соблюдении же технологических параметров сварки не требуется даже дополнительной термической обработки для устранения возможных изменений микроструктуры сварных швов. При этом скорость TIG-сварки невысока и, поэтому, цена готовой трубы будет выше, чем при использовании других видов сварки. Шов плотный, однородный, без пустот и раковин. Прочность сварного шва соответствует прочности основного материала трубы. В директиве ЕС по оборудованию, работающему под давлением (PED -- PressureEquipmentDirective), совершенно однозначно указано, что для оборудования, работающего под давлением свыше 0.5 бар могут применяться нержавеющие сварные трубы, произведенные только способом TIG

СпособII

Высокочастотная сварка (HF)

На первый взгляд, особенно с точки зрения микроструктуры, высокочастотная сварка (HF) имеет весьма интересные характеристики, благодаря тому, что зона плавления резко ограничена, а зона термического раздражения (прилегает к зоне плавления) практически отсутствует. Разогрев краев происходит равномерно по всей толщине, а скорость достижения температуры плавки -- около одной сотой в секунду. С геометрической точки зрения высадка шва как внутри, так и снаружи оказывается прочной и прямой. Сварной шов, полученный методом TIG.

Размещено на Allbest.ru