Keluli palsu: Sifat, Aplikasi & Pembuatan untuk Kejuruteraan Berat

Sekiranya anda memerlukan bahan yang boleh mengendalikan beban yang melampau, menahan haus, dan bertahan dalam persekitaran yang sukar - dari gandar kereta ke peralatan perlombongan-Keluli palsu adalah jawapannya. Tidak seperti keluli cast (yang boleh mempunyai kelemahan dalaman), Menambah bentuk logam di bawah tekanan tinggi, mewujudkan padat, struktur kuat yang mengatasi kebanyakan logam lain. Dalam panduan ini, Kami akan memecah sifat utamanya, Penggunaan dunia nyata, Bagaimana ia dibuat, dan bagaimana ia menentang bahan lain. Sama ada anda seorang jurutera, pengilang, atau pembeli, Panduan ini akan membantu anda memilih keluli palsu untuk projek yang menuntut kebolehpercayaan.

1. Sifat bahan keluli palsu

Keluli palsu bukan sekadar jenis keluli -ituproses (Membentuk logam dengan haba dan tekanan) yang meningkatkan sifat keluli asas (karbon atau aloi). Ciri yang menentukannya adalah halus, struktur bijirin padat yang meningkatkan kekuatan dan ketangguhan.

Komposisi kimia

Komposisi bergantung pada keluli asas, Tetapi kebanyakan keluli palsu termasuk:

• Karbon (C): 0.10 - 1.00% – Controls strength; Karbon rendah untuk fleksibiliti (Mis., bahagian struktur), karbon tinggi untuk kekerasan (Mis., gear).
• Mangan (Mn): 0.30 - 1.50% - Meningkatkan kebolehkerjaan dan mengurangkan kelembutan, Kritikal untuk bahagian galas beban.
• Silikon (Dan): 0.10 - 0.50% – Acts as a deoxidizer (membuang gelembung) dan menambah kekuatan kecil tanpa menyakitkan.
• Fosforus (P): ≤0.04% – Minimized to avoid cold brittleness (retak pada suhu rendah).
• Sulfur (S): ≤0.05% - terus rendah untuk mengekalkan ketangguhan; Tahap yang lebih tinggi dalam variasi "pemesejan bebas" untuk pemotongan yang lebih mudah.
• Elemen aloi (untuk kegunaan berprestasi tinggi):
  • Chromium (Cr): 0.50 - 18.00% - Meningkatkan rintangan kakisan dan rintangan haus (Mis., Penampilan keluli tahan karat).
  • Nikel (Dalam): 0.50 - 5.00% – Enhances impact toughness, Sesuai untuk persekitaran sejuk atau keras.
  • Molybdenum (Mo): 0.10 - 1.00% – Improves high-temperature strength (Mis., bahagian enjin).
  • Vanadium (V): 0.05 - 0.50% - Menapis struktur bijirin, menjadikan keluli lebih kuat dan lebih tahan lama.
  • Tungsten (W): 1.00 - 18.00% – Used in high-speed steel forgings (Mis., Alat pemotongan) untuk rintangan haba yang melampau.

Sifat fizikal

Ciri -ciri ini konsisten merentasi varian keluli yang paling banyak:

Sifat mekanikal

Memalsukan mengubah keluli asas menjadi bahan berprestasi tinggi-di sini bagaimana:

• Kekerasan tinggi: 200 - 600 Hb (Brinell) atau 30 - 65 HRC (Rockwell) - Cukup sukar untuk menahan pakaian dalam galas atau gear (vs. 100-150 HB untuk keluli ringan).
• Kekuatan tegangan yang tinggi: 600 - 2000 MPA - Boleh mengendalikan beban yang melampau (Mis., gandar palsu yang menyokong trak 20 tan).
• Kekuatan hasil yang tinggi: 400 - 1800 MPA - Bends hanya di bawah tekanan yang melampau, kemudian kembali ke bentuk (Kritikal untuk keselamatan di bahagian struktur).
• Ketangguhan kesan yang tinggi: 50 - 150 J/cm² - menyerap kejutan teruk (Mis., sekop perlombongan memukul batu) tanpa pecah.
• Rintangan keletihan yang tinggi: Menahan tekanan berulang (Mis., Aci berputar) 2-3x lebih lama daripada keluli cast -mengurangkan penyelenggaraan.
• Rintangan haus yang tinggi: Struktur bijirin padat menentang lelasan (Mis., gear di jentera perindustrian) lebih baik daripada keluli yang dilemparkan atau dilancarkan.

Sifat lain

• Kebolehkerjaan yang baik: Mudah untuk menggerudi, Kilang, atau mengisar dengan alat karbida-bahkan varian yang tinggi (Mis., Keluli alat palsu).
• Kebolehkalasan yang baik: Kimpalan dengan kuat dengan pemanasan yang betul (kritikal untuk menyertai pemalsuan struktur seperti rasuk).
• Kebolehbaburan yang baik: Memalsukan dirinya adalah bahagian proses pembentukan boleh dibentuk menjadi reka bentuk yang kompleks (Mis., Gandar melengkung) tanpa retak.
• Tindak balas rawatan haba: Cemerlang - mengeras secara merata dengan pelindapkejutan/pembiakan, membiarkan pengeluar menyesuaikan sifat (Mis., Harden Gear untuk dipakai, melembutkan batang untuk fleksibiliti).
• Rintangan kakisan: Berbeza dengan pemalsuan keluli komposisi -stainless (dengan kromium) adalah karat-bukti, Walaupun pemalsuan keluli karbon memerlukan lapisan (galvanizing) untuk perlindungan.

2. Permohonan keluli palsu

Kekuatan dan ketahanan keluli palsu menjadikannya penting untuk industri di mana kegagalan mahal. Berikut adalah kegunaan teratasnya:

Bahagian automotif

Kereta dan trak bergantung pada keluli palsu untuk bahagian keselamatan kritikal:

• Gandar: Menghantar kuasa ke roda -forged Steel menentang lenturan di bawah beban berat (Mis., kargo mengangkut trak pikap).
• Gear: Dijumpai dalam transmisi -rintangan haus tinggi memastikan peralihan yang lancar untuk 100,000+ batu.
• Crankshafts: Tukar gerakan omboh enjin ke putaran -Rintangan keletihan yang tinggi mengendalikan tekanan berulang.

Peralatan pembinaan

Jentera berat memerlukan keluli palsu untuk menahan penggunaan kasar:

• Silinder hidraulik: Angkat beban berat (Mis., Baldi penggali)-Kekuatan tegangan menghalang pecah.
• Gigi baldi: Gali ke dalam tanah/batu - Rintangan haus tinggi memanjangkan jangka hayat vs. Cast Steel.
• Menyambung rod: Bahagian enjin pautan - Ketidaksuburan menentang kerosakan semasa mengangkat berat.

Jentera pertanian

Peralatan pertanian beroperasi dalam keadaan yang teruk (lumpur, Serpihan) - Keluli palsu bertahan lebih lama:

• Bilah bajak: Dipotong melalui rintangan haus tanah yang tinggi mengelakkan penggantian yang kerap.
• Gandar traktor: Menyokong beban berat (Mis., Treler Tanaman)-Strength menghalang lenturan.
• Kotak gear: Menghantar kuasa ke roda -rintangan kelebihan mengendalikan penggunaan harian.

Peralatan perlombongan

Lombong adalah persekitaran yang melampau -keluli yang bertahan hidup:

• Bit gerudi: Potong melalui kekerasan batu dan haus rintangan melebihi keluli cast.
• Penggelek penghantar: Gerakkan bijih yang cukup dapat dikendalikan untuk mengendalikan bahan yang kasar.
• Baldi sekop: Dig Ore -Toughness menentang kesan dengan batu.

Jentera Perindustrian

Kilang Gunakan keluli palsu untuk operasi yang boleh dipercayai:

• Galas: Menyokong bahagian berputar (Mis., Aci motor)-Begitu Rintangan Pakai Mengurangkan Waktu.
• Pengikat: Bolt/kacang untuk jentera berat -kekuatan tegangan tinggi mengelakkan melonggarkan di bawah getaran.
• Aci: Putar dalam pam atau pemampat - mengendalikan rintangan kelebihan 24/7 operasi.

Komponen struktur

Bangunan besar dan jambatan menggunakan keluli palsu untuk kestabilan:

• Rasuk: Sokongan lantai atau jambatan -kekuatan tinggi mengendalikan beban berat (Mis., berat badan pencakar langit).
• Lajur: Tahan struktur -ketepatan menentang angin atau aktiviti seismik.
• Sendi: Sambungkan bahagian struktur -kebolehkerjaan memastikan kuat, Sambungan selamat.

3. Teknik pembuatan untuk keluli palsu

Menambah mengubah keluli mentah menjadi bahagian yang kuat melalui haba dan tekanan. Inilah proses langkah demi langkah:

1. Lebur dan pemutus (Pra-forging)

• Proses: Pertama, Keluli asas dicairkan dalam relau arka elektrik (EAF) atau relau oksigen asas (Bof). Elemen aloi (Chromium, Nikel) ditambah untuk mencapai komposisi yang dikehendaki. The molten steel is cast into jongkong (blok besar) atau Billet (bar yang lebih kecil)- Bahan mentah untuk memalsukan.
• Matlamat utama: Buat tulen, keluli seragam tanpa lompang (Kritikal untuk menjalin kualiti).

2. Memalsukan panas (Paling biasa)

• Proses:
  1. Panaskan ingot/billet ke 900 - 1250 ° C. (merah panas) - menjadikan keluli lembut dan lembut.
  2. Tekan atau tukul keluli panas ke dalam bentuk menggunakan akhbar penempaan (mekanikal atau hidraulik) atau tukul. Kaedah biasa:
     • Terbuka Terbuka: Keluli dibentuk di antara dua orang mati rata (untuk bahagian besar seperti rasuk).
     • Penutup tertutup: Keluli ditekan ke dalam mati adat (untuk bahagian kompleks seperti gear atau gandar).
  3. Sejuk bahagian palsu perlahan -lahan (penyepuhlindapan) - Mengurangkan tekanan dan melembutkannya untuk pemesinan.
• Faedah utama: Menghapuskan lompang dalaman, Menapis struktur bijirin, dan meningkatkan kekuatan sebanyak 30-50% vs. Cast Steel.

3. Penempaan sejuk (Untuk bahagian ketepatan)

• Proses: Berjuang pada suhu bilik (tiada pemanasan) menggunakan tekanan tekanan tinggi (hingga 100,000 tan). Digunakan untuk kecil, bahagian yang tepat seperti pengikat atau kaum yang membawa.
• Faedah utama: Mewujudkan permukaan yang lancar (Tiada pemesinan diperlukan) dan toleransi yang ketat (± 0.01 mm).

4. Rawatan haba

Ciri -ciri tukang jahit untuk kegunaan tertentu:

• Penyepuhlindapan: Haba hingga 800-900 ° C., sejuk perlahan - melembutkan keluli untuk pemesinan.
• Pengerasan: Haba hingga 750-950 ° C., menghilangkan minyak/air - meningkatkan kekerasan (Mis., gear ke 50 HRC).
• Pembiakan: Panaskan semula keluli keras hingga 200-600 ° C - mengurangkan kelembutan sambil mengekalkan kekerasan (kritikal untuk keselamatan).
• Menormalkan: Haba hingga 900-1000 ° C., sejuk di udara - Menapis struktur bijirin untuk kekuatan seragam.

5. Pemesinan

• Proses: Bahagian palsu dimesin ke dimensi akhir menggunakan:
  • Berpaling: Bentuk bahagian silinder (gandar, aci) pada pelarik.
  • Penggilingan: Mencipta gear, slot, atau permukaan rata (Mis., Bearing Races).
  • Pengisaran: Menggilap permukaan ke toleransi yang ketat (Mis., aci ketepatan).
• Nota utama: Struktur padat keluli palsu menjadikan pemesinan lebih perlahan daripada keluli cast, Tetapi bahagian akhir lebih kuat.

6. Kimpalan

• Proses: Digunakan untuk menyertai bahagian Forged (Mis., rasuk di jambatan). Kaedah biasa: Kimpalan TIG/MIG dengan elektrod hidrogen rendah.
• Petua utama: Panaskan pemalsuan tebal (≥25 mm) hingga 150-300 ° C - menghalang retak semasa kimpalan.

7. Rawatan permukaan

Melindungi dari kakisan dan pakai:

• Galvanizing: Dip dalam zink cair - Melindungi pemalsuan keluli karbon (Mis., pengikat) dari karat.
• Lukisan/salutan serbuk: Menambah warna dan ketahanan kakisan (Mis., rasuk struktur).
• Nitriding: Panaskan gas ammonia - Membuat lapisan permukaan keras (Mis., gear) untuk rintangan haus.
• Penyaduran krom: Untuk bahagian hiasan atau tinggi (Mis., Rod silinder hidraulik).

8. Kawalan dan Pemeriksaan Kualiti

• Pemeriksaan visual: Cek untuk retak, Dents, atau kecacatan permukaan.
• Ujian tidak merosakkan (Ndt):
  • Ujian ultrasonik: Mengesan kelemahan dalaman (lompang, retak) dalam pemalsuan.
  • Ujian zarah magnet: Mencari keretakan permukaan dalam pemalsuan ferromagnetik.
• Ujian mekanikal: Mengukur kekuatan tegangan (600-2000 MPa) dan kesan ketangguhan (50-150 d/cm²) Untuk mengesahkan prestasi.
• Analisis kimia: Mengesahkan komposisi aloi (Mis., Tahap kromium dalam pemalsuan keluli tahan karat).

4. Kajian kes: Keluli palsu dalam tindakan

Contoh dunia nyata menunjukkan bagaimana keluli palsu menyelesaikan masalah kejuruteraan yang sukar.

Kajian kes 1: Pembuatan gandar automotif

Pengilang trak mempunyai masalah dengan gandar keluli cast yang pecah di bawah beban berat (Mis., Mengangkut treler 20 tan). Gandar cast mempunyai lompang dalaman yang menyebabkan kegagalan.

Penyelesaian: Beralih ke gandar keluli karbon panas (0.45% C, dengan mangan dan molibdenum), Haba yang dirawat 35 HRC.
Hasilnya:

• Kerosakan gandar dijatuhkan oleh 95% - Struktur palsu dihapuskan.
• Jangka hayat dilanjutkan oleh 200% - Rintangan keletihan yang tinggi menangani tekanan berulang.
• Kos penyelenggaraan dikurangkan oleh 60% - Penggantian yang lebih sedikit diperlukan.

Kenapa ia berfungsi: Struktur bijirin padat Penangguhan meningkatkekuatan tegangan (850 MPA) dankesan ketangguhan (70 J/cm²), Membuat gandar tahan lama.

Kajian kes 2: Gigi baldi perlombongan perlombongan

Syarikat perlombongan menggantikan gigi baldi keluli cast setiap 2 minggu -mereka memakai cepat dari bijih kasar.

Penyelesaian: Digunakan gigi keluli aloi panas yang digunakan (12% Chromium, 2% Nikel), Haba yang dirawat 50 HRC.
Hasilnya:

• Jangka hayat gigi dilanjutkan ke 3 Bulan - Rintangan Haus Tinggi dari Kromium dan Penempaan.
• Downtime dikurangkan oleh 80% - Penggantian yang lebih sedikit bermaksud lebih banyak masa perlombongan.
• Kos per tan bijih ditambang jatuh 15% -Gigi yang tahan lama disimpan wang.

Kenapa ia berfungsi: Struktur palsu dan kromium ditambahPakai rintangan, manakala nikel meningkatketangguhan untuk menahan kesan batu.

Kajian kes 3: Rasuk struktur untuk pencakar langit

Firma pembinaan memerlukan rasuk untuk pencakar langit 50 tingkat. Rasuk keluli bergulir terlalu lemah untuk berat bangunan, dan rasuk keluli yang dilemparkan mempunyai kelemahan dalaman.

Penyelesaian: Rasuk keluli karbon yang dipalsukan terbuka-mati (0.30% C, dengan vanadium), dikimpal dan dicat.
Hasilnya:

• Kekuatan rasuk meningkat oleh 40% vs. Rolled Steel - Menyokong Berat Pencakar Langit.
• Tidak ada kelemahan yang dikesan di NDT - memalsukan lompang yang dihapuskan.
• Building passed seismic tests – beams’ kesan ketangguhan (90 J/cm²) Menentang tekanan gempa bumi.

Kenapa ia berfungsi: Struktur bijirin dan vanadium yang ditambah dan ditambahkekuatan tegangan (650 MPA) danketangguhan, memastikan keselamatan.

5. Keluli palsu vs. Bahan lain

Keluli palsu mengatasi kebanyakan bahan dalam kekuatan dan ketahanan -tetapi bukan yang paling murah. Begini bagaimana ia membandingkan:

Keluli palsu vs. Cast Steel

Keluli palsu vs. Varian keluli karbon