45# Steel: "Stjerneeleven" av mekaniske egenskaper
"45" i navnet 45# stål refererer til et karboninnhold på omtrent 0,45%. Ikke undervurder denne brøkdelen av en prosent karbon; det bestemmer direkte stålets hardhet og styrke.
45# Steel Gallery_360 Encyclopedia
Etter å ha gjennomgått bråkjøling og høy-temperaturtempering (en prosess kjent som "quenching and tempering"), kan 45# stål oppnå en hardhet på HB 220–280. Strekkstyrken overstiger 600 MPa, og flytegrensen overstiger 355 MPa. Hva betyr dette? Det betyr at for en aksel med samme tykkelse tåler 45# stål tyngre belastninger og er mindre utsatt for å bøye seg eller knekke.
Det er grunnen til at 45# stål er det beste valget i mekanisk design for bærende-komponenter som aksler, tannhjul og bolter.
Imidlertid har 45# stål en dødelig svakhet: det er utsatt for rust.
Dette er naturen til karbonstål; den ruster raskt når den utsettes for fuktig luft eller fuktighet. Selv om en anti-rustmaling påføres overflaten, forsinker det bare prosessen i stedet for å forhindre den helt. I et verkstedmiljø, når belegget er skadet, begynner rust å trenge inn i metallet på akkurat det stedet.
304 rustfritt stål: "Stjernepupillen" til rustmotstand
304 er et austenittisk rustfritt stål som inneholder over 18 % krom og over 8 % nikkel. Krom danner en ultra-tynn oksidfilm på overflaten som blokkerer oksygen og vann-og gjør den naturlig rustbestandig-.
Hva er forskjellen mellom rustfritt stål i 200-, 300- og 400-serien?
304 håndterer fuktige omgivelser, vanntåke og milde syrer eller alkalier med letthet. Det krever ingen olje, ingen plettering og minimalt vedlikehold.
Imidlertid er de mekaniske egenskapene til 304 kortere enn 45# stål.
304 har et karboninnhold på bare ca. 0,12 %, langt lavere enn for 45# stål. Dens hardhet er mindre enn eller lik HB 187, strekkstyrken er større enn eller lik 520 MPa, og flytegrensen er større enn eller lik 205 MPa.
Tallene forteller en klar historie: det henger etter når det gjelder hardhet, styrke og slitestyrke. 304 rustfritt stål har et annet skjult problem: det er tilbøyelig til å "hakke" (fast).
På grunn av sin høye duktilitet, er 304 utsatt for kaldsveising, materialadhesjon og fastsetting når den kobles sammen med lagre eller foringer under langvarig drift-og gjør demontering ekstremt vanskelig. Dette utgjør et betydelig problem for utstyr som krever hyppig vedlikehold eller demontering.
[Bilde]
Så hvorfor valgte selskapet 304?
La oss se på det opprinnelige scenariet: Materakselen-opprinnelig laget av 45# stål-rustet, så den ble erstattet med 304.
Fra et teknisk synspunkt har selskapet sannsynligvis gjort følgende avveininger-:
For det første gjorde driftsforholdene rustforebygging til den primære bekymringen. Materen opererer i et fuktig miljø; akselrust forkorter ikke bare levetiden, men kan også forurense materialet som behandles. I stedet for å bruke olje hele tiden for vedlikehold, var det mer fornuftig å bytte til et «sett-det-og-glem-det-materiale.
For det andre er den mekaniske belastningen på akselen sannsynligvis lav. Hvis akselen bare overfører roterende bevegelse under en lett belastning, er styrken på 304 mer enn tilstrekkelig. Det er ikke nødvendig å pådra seg ekstra kostnader for overflatebehandlinger for å oppnå styrkenivåer som faktisk ikke er nødvendige.
For det tredje forenkler det prosessen. Innkjøp kjøper ganske enkelt 304 rundstangslager, maskinerer det, monterer det, og jobben er gjort. Det er ikke behov for varmebehandling, overflatebehandling eller bekymringer om løpende vedlikehold.
Selvfølgelig er det andre alternativer.
Hvis både rustmotstand og slitestyrke kreves, er 2Cr13 et bedre valg. Som et martensittisk rustfritt stål kan det oppnå en hardhet på HRC 45–50 etter bråkjøling, og gir en balanse mellom styrke, slitestyrke og rustmotstand. Den er langt mer egnet enn 304 for -bærende aksler.
Hvis man holder seg til 45# stål, kan en kombinasjon av herde-og-tempereringsbehandling og hardforkromning også løse rustproblemet-ofte til en lavere pris enn 304. Denne tilnærmingen beholder materialets hardhet, styrke og slitestyrke samtidig som den gir utmerket rustbeskyttelse.
Til syvende og sist, å velge 304 var ikke den teknisk "optimale" løsningen; det var et valg basert på en balansert vurdering-som prioriterte en løsning som rett og slett var «god nok».
Maksimal rustmotstand, tilstrekkelig styrke og minimalt med problemer-det er svaret.
