Gatunki stali Maraging
Gatunki stali martenzytycznej utwardzanej wydzieleniowo - Maraging
| Gatunki Maraging | |
|---|---|
| Maraging C250 - X2NiCoMo18-8-5 - 1.6359 - AMS 6512 | |
| Maraging C300 - X2NiCoMo18-9-5 - 1.6358 - AMS 6514 - 1.6354 | |
| Maraging C350 - X2NiCoMoTi18-12-4 - 1.6356 - AMS 6515 | |
| 1.2709 - X3NiCoMoTi18-9-5 |
Stal Maraging - podstawowe informacje
Gatunki Maraging, to oddzielna podgrupa stali konstrukcyjnych wysokostopowych, których skład chemiczny składa się głównie z Niklu, Kobaltu, oraz Molibdenu. Po samej kompozycji chemicznej można rzec, że leżą pomiędzy grupą stopów żelazo-niklowych, stali narzędziowych oraz stali konstrukcyjnych do obróbki cieplnej. Rzecz w tym, że Węgiel występujący w gatunkach stopowych do ulepszania, nawęglania czy azotowania jest w znacznie większym stężeniu (zazwyczaj pow. <0,1%), co w przypadku stali Maraging ogranicza się do <0.03%.
Drugą kwestią, którą należy wziąć pod uwagę to - roztwór stały Węgla oraz fazy węglikowe, które wyparte są wydzielaniem się faz międzymetalicznych. Stale maraging to jedne z najwytrzymalszych gatunków żelazowo-niklowych o znacznej plastyczności, które jako jedne z nielicznych mogą pracować w szerokim zakresie temperatur: -200 do 600℃, a ich hartowność jest niemalże nieograniczona.
Inne cechy to dobra obrabialność, spawalność, oraz możliwość ciągłej pracy w wysokich i obniżonych temperaturach (w zależności od gatunku). Nazwa Maraging została zaczerpnięta z połączenia dwóch słów dot. kwestii obróbki cieplnej i struktury uzyskanej po niej - Martenzytu i Starzenia - Martensite + aging w języku angielskim
Obróbka cieplna
Obróbka cieplna gatunków Maraging, to proces przesycania, przy którym stal nabywa struktury martenzytycznej poprzez starzenie. Polega ona na hartowaniu wyrobu zazwyczaj w przedziale temperatur 800 - 900℃ w zależności od gatunku, z chłodzeniem w powietrzu. Odpuszczanie zaś jest przeprowadzane w temperaturach 450 - 550℃. Przy procesie hartowania można osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie rzędu 1000 - 1200 MPa, oraz twardość w przedziale 30-40 HRC.
Niepełna obróbka cieplna jednak nie gwarantuje uzyskania w pełni satysfakcjonujących własności mechanicznych. Dzięki odpuszczaniu, materiały Maraging uzyskują twardość rzędu 40-60 HRC, przy czym wytrzymałość Rm ująć można w granicach 1500 - 2200 MPa. Proces samego hartowania czy przesycania stali Maraging powoduje powstanie struktury martenzytycznej.
Skład chemiczny i charakterystyka
Skład chemiczny stali składa się m. in. z Niklu, Kobaltu, Tytanu, oraz Molibdenu. Pozostałymi występującymi w małych ilościach składnikami jest Glin, niekiedy Chrom, Cyrkon, Wolfram, Niob oraz Beryl. Każdy z podstawowych, wyżej wymienionych dodatków stopowych ma istotny wpływ na własności mechaniczne i fizyczne, strukturę materiału, oraz właściwości przy pracy w poszczególnych środowiskach.
Ograniczenie zakresu Węgla zostało wprowadzone w celu zniwelowania występowania niepożądanych Węglików. Nikiel, jako jeden z najbardziej wartościowych dodatków stopowych, uodparnia materiał na kruche pękanie, obniża próg kruchości, odpowiada za hartowność, a co za tym idzie ułatwia przemianę struktury w martenzytyczną. Kobalt wpływa znacząco na twardość, oraz trwałość zwłaszcza w podwyższonych temperaturach. Brak obecności odpowiedniej ilości Węgla w składzie, wymaga zastosowania zamiennika który wzmocni własności wytrzymałościowe i twardość.
Kobalt dodatkowo zmniejsza rozpuszczalność Molibdenu i Wolframu w żelazie alfa. Molibden, to trzeci z grupy pierwiastków o największym stężeniu, silnie współpracujący z Kobaltem. Wpływa pozytywnie na ciągliwość stali, dodatkowo przyczyniając się do powstawania faz międzymetalicznych wewnątrz ziarn.
Tytan występujący w ograniczonym stężeniu działa umacniająco na stop. Na koniec wzmianki o poszczególnych dodatkach stopowych, należy wspomnieć o negatywnym wpływie Azotu, oraz Fosforu i Siarki. Dwa ostatnie w prawie każdej stali prócz gatunków automatowych są traktowane jako zanieczyszczenie, z kolei Azot przyczynia się do powstawania Azotków.
Stal Maraging i jej zastosowanie
Gatunki Maraging to niewątpliwie unikalna klasa stali wysokostopowych, których potencjał można uzasadnić szerokim zastosowaniem w przemyśle zbrojeniowym, lotniczym, chemicznym, w kosmonautyce, w okrętownictwie, przemyśle naftowym i petrochemicznym, budownictwie czy też energetyce.
Owe martenzytyczne stale wykorzystywane są w produkcji wysokociśnieniowych zbiorników, instalacji, łopatek wirników i turbin parowych, części silników rakietowych, kadłubów i poszyć statków, odpowiedzialnych sprężyn, łożysk, luf od dział szybkostrzelnych, broni palnych, przegubów skrzydeł, wat śmigłowców, wałów turbin gazowych, jak również kół zębatych, batyskatów, tarcz sprężarek, zaworów bezpieczeństwa, wirników generatorów okrętowych, niektórych korbowodów, wałów napędowych, elementów rozrządu pojazdów oraz łożysk.
Dla wielu czytających może okazać się ciekawostką fakt, że wyroby typu maraging mogą być potocznie zaklasyfikowane do grupy gatunków narzędziowych bądź szybkotnących - oczywiście poprzez wgląd na zastosowanie, można spotkać się z wykonanymi narzędziami i matrycami do pracy na gorąco, czy też specjalnymi nożami, częściami obrabiarek.