نقش عناصر آلیاژی در فولاد (قسمت دوم)

8. زیرکونیوم (Zr) زیرکونیوم یک کاربید قوی است و نقش آن در فولاد شبیه نیوبیم، تانتالیوم و وانادیم است. افزودن مقدار کمی زیرکونیوم اثر گاز زدایی، تصفیه و تصفیه دانه ها را دارد که برای عملکرد دمای پایین فولاد مفید است و عملکرد مهر زنی را بهبود می بخشد. نوار کروم اندود شده

9. کبالت (Co) کبالت بیشتر در فولادها و آلیاژهای خاص استفاده می شود. فولاد پرسرعت حاوی کبالت دارای سختی دمای بالا است. افزودن مولیبدن به فولاد ماراژینگ به طور همزمان می تواند سختی فوق العاده بالا و خواص مکانیکی جامع خوبی را بدست آورد. علاوه بر این، کبالت همچنین یک عنصر آلیاژی مهم در فولادهای مقاوم حرارتی و مواد مغناطیسی است. کبالت می تواند سختی پذیری فولاد را کاهش دهد، بنابراین افزودن آن به فولاد کربنی به تنهایی باعث کاهش خواص مکانیکی جامع پس از کوئنچ و تمپر می شود. کبالت می تواند فریت را تقویت کند. هنگامی که به فولاد کربن اضافه می شود، می تواند سختی، نقطه تسلیم و استحکام کششی فولاد را در حالت آنیل یا نرمال بهبود بخشد. با افزایش محتوای کبالت کاهش یافت. کبالت به دلیل خاصیت ضد اکسیداسیونی که دارد در فولادهای مقاوم در برابر حرارت و آلیاژهای مقاوم در برابر حرارت استفاده می شود. توربین های گازی آلیاژی مبتنی بر کبالت نقش منحصر به فرد خود را نشان می دهند. میله پیستون

10. سیلیکون (Si) سیلیکون می تواند در فریت و آستنیت حل شود تا سختی و استحکام فولاد را بهبود بخشد، نقش آن تنها پس از فسفر است و قوی تر از منگنز، نیکل، کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیم و سایر عناصر است. با این حال، زمانی که محتوای سیلیکون از 3 درصد بیشتر شود، انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد به طور قابل توجهی کاهش می یابد. سیلیکون می تواند حد الاستیک، استحکام تسلیم و نسبت تسلیم (σs/σb) و استحکام خستگی و نسبت خستگی (σ{2}}/σb) فولاد را بهبود بخشد. زیرا می توان از سیلیکون یا فولاد سیلیکون منگنز به عنوان فولاد فنری استفاده کرد. سیلیکون می تواند چگالی، هدایت حرارتی و هدایت الکتریکی فولاد را کاهش دهد. می تواند باعث درشت شدن دانه های فریت شود و اجبار را کاهش دهد. تمایل به کاهش ناهمسانگردی کریستال، آسان شدن مغناطش و کاهش مقاومت مغناطیسی وجود دارد که می توان از آن برای تولید فولاد الکتریکی استفاده کرد، بنابراین از دست دادن مقاومت مغناطیسی ورق فولاد سیلیکونی کم است. سیلیکون می تواند نفوذپذیری مغناطیسی فریت را بهبود بخشد، به طوری که ورق فولادی در میدان مغناطیسی ضعیف تر، القای مغناطیسی بالاتری دارد. اما سیلیکون القای مغناطیسی فولاد را تحت میدان های مغناطیسی قوی کاهش می دهد. سیلیکون دارای قدرت اکسید زدایی قوی است و در نتیجه اثر پیری مغناطیسی آهن را کاهش می دهد. هنگامی که فولاد حاوی سیلیکون در یک اتمسفر اکسید کننده گرم می شود، لایه ای از فیلم SiO2 روی سطح تشکیل می شود و در نتیجه مقاومت اکسیداسیون فولاد در دمای بالا بهبود می یابد. سیلیکون می تواند رشد کریستال های ستونی در فولاد ریخته گری را تقویت کرده و انعطاف پذیری را کاهش دهد. اگر فولاد سیلیکونی در هنگام گرم شدن سریع سرد شود، به دلیل رسانایی حرارتی کم، اختلاف دما بین داخل و خارج فولاد زیاد است، بنابراین می شکند. سیلیکون می تواند جوش پذیری فولاد را کاهش دهد. از آنجایی که سیلیکون توانایی اتصال قوی تری با اکسیژن نسبت به آهن دارد، تولید سیلیکات کم ذوب در حین جوشکاری آسان است که سیالیت سرباره و فلز مذاب را افزایش می دهد، باعث پاشش می شود و کیفیت جوش را تحت تاثیر قرار می دهد. سیلیکون یک اکسید کننده خوب است. هنگام اکسید زدایی با آلومینیوم، افزودن مقدار مشخصی سیلیکون در صورت لزوم می تواند به طور قابل توجهی سرعت اکسیداسیون را بهبود بخشد. مقدار مشخصی سیلیکون باقیمانده در فولاد وجود دارد که در هنگام ساخت آهن و فولاد به عنوان ماده اولیه وارد می شود. در فولاد جوشان، سیلیکون محدود به<0.07%, and="" when="" intentionally="" added,="" ferrosilicon="" is="" added="" during="" steelmaking.="" hollow="">

11. منگنز (Mn) منگنز یک اکسید زدا و گوگرد زدایی خوب است. فولاد به طور کلی حاوی مقدار معینی منگنز است که می تواند شکنندگی گرم فولاد ناشی از گوگرد را از بین ببرد یا تضعیف کند و در نتیجه کارایی گرم فولاد را بهبود بخشد. محلول جامد تشکیل شده توسط منگنز و آهن باعث افزایش سختی و استحکام فریت و آستنیت در فولاد می شود. در عین حال، عنصری است که توسط کاربیدها تشکیل می شود و برای جایگزینی بخشی از اتم های آهن وارد سمنتیت می شود. منگنز دمای تبدیل بحرانی در فولاد را کاهش می دهد. نقش پالایش پرلیت را ایفا می کند و به طور غیرمستقیم استحکام فولاد پرلیت را بهبود می بخشد. منگنز بعد از نیکل از نظر توانایی تثبیت آستنیت در رتبه دوم قرار دارد و همچنین سختی پذیری فولاد را به شدت افزایش می دهد. انواع فولادهای آلیاژی از منگنز با محتوای بیش از 2 درصد و سایر عناصر ساخته شده است. منگنز دارای ویژگی های منابع فراوان و عملکرد متنوع است و به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است، مانند فولاد ساختاری کربنی و فولاد فنری با محتوای منگنز بالا. در فولاد مقاوم در برابر سایش با کربن بالا و منگنز بالا، محتوای منگنز می تواند به 10 درصد تا 14 درصد برسد و پس از عملیات محلول، چقرمگی خوبی دارد. هنگامی که در اثر ضربه تغییر شکل می دهد، لایه سطحی به دلیل تغییر شکل تقویت می شود و مقاومت بالایی در برابر سایندگی دارد. منگنز و گوگرد MnS را با نقطه ذوب بالاتر تشکیل می دهند که می تواند از شکنندگی داغ ناشی از FeS جلوگیری کند. منگنز تمایل به افزایش درشت شدن دانه فولاد و حساسیت به شکنندگی مزاج دارد. سرد شدن نامناسب پس از ذوب، ریخته گری و آهنگری به راحتی باعث ایجاد لکه های سفید در فولاد می شود. میله پیستون هیدرولیک

12. آلومینیوم (Al) آلومینیوم عمدتا برای اکسیداسیون و پالایش دانه استفاده می شود. در فولاد نیترید، تشکیل یک لایه نیترید سخت و مقاوم در برابر خوردگی را افزایش می دهد. آلومینیوم می تواند از پیری فولاد کم کربن جلوگیری کند و چقرمگی فولاد را در دمای پایین بهبود بخشد. هنگامی که محتوای آن بالا باشد، مقاومت اکسیداسیون فولاد و مقاومت به خوردگی در اسید اکسید کننده و گاز H2S را می توان بهبود بخشید و خواص الکتریکی و مغناطیسی فولاد را می توان بهبود بخشید. آلومینیوم دارای یک اثر تقویت کننده محلول جامد عالی در فولاد است که مقاومت در برابر سایش، استحکام خستگی و خواص مکانیکی هسته فولاد کربوره را بهبود می بخشد. آلیاژهای آهن-کروم-آلومینیوم حاوی خواص مقاومتی تقریباً ثابت و مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا هستند و برای مواد آلیاژی الکترو متالورژیکی و سیم های مقاومت کروم-آلومینیوم مناسب هستند. هنگامی که برخی از فولادها اکسیده می شوند، اگر مقدار آلومینیوم بیش از حد باشد، فولاد ساختاری غیرعادی خواهد داشت و تمایل به تقویت گرافیت شدن فولاد دارد. در فولادهای فریتی و پرلیتی، زمانی که میزان آلومینیوم زیاد باشد، استحکام و چقرمگی آن در دمای بالا کاهش یافته و ذوب و ریخته‌گری را با مشکل مواجه می‌کند.

13. مس (مس) نقش برجسته مس در فولاد بهبود مقاومت به خوردگی جوی فولاد کم آلیاژ معمولی است، به ویژه هنگامی که در ترکیب با فسفر استفاده می شود، افزودن مس همچنین می تواند استحکام و نسبت تسلیم فولاد را بدون تأثیر نامطلوب بهبود بخشد. عملکرد جوشکاری فولاد ریلی (U-Cu) حاوی 0.20 درصد تا 0.50 درصد مس، علاوه بر مقاومت در برابر سایش، عمر مقاومت در برابر خوردگی آن نیز 2-5 برابر از ریل های معمولی فولاد کربنی هنگامی که محتوای مس از 0.75 درصد بیشتر شود، اثر تقویت کننده پیری می تواند پس از درمان محلول و پیری ایجاد شود. وقتی محتوای آن کم باشد، اثر آن شبیه نیکل است، اما ضعیف تر است. هنگامی که محتوای آن زیاد باشد، برای پردازش تغییر شکل گرم نامطلوب است، که منجر به شکنندگی مس در طول پردازش تغییر شکل گرم می شود. 2 تا 3 درصد مس در فولاد زنگ نزن آستنیتی می تواند مقاومت به خوردگی در برابر اسید سولفوریک، اسید فسفریک و اسید هیدروکلریک و پایداری در برابر خوردگی تنشی داشته باشد.

14. بور (B) وظیفه اصلی بور در فولاد افزایش سختی پذیری فولاد است و در نتیجه باعث صرفه جویی در سایر فلزات کمیاب مانند نیکل، کروم، مولیبدن و غیره می شود. برای این منظور، محتوای آن به طور کلی در محدوده مشخص می شود. 0.001 درصد تا 0.005 درصد . می تواند جایگزین 1.6 درصد نیکل، 0.3 درصد کروم یا 0.2 درصد مولیبدن شود. لازم به ذکر است که مولیبدن را می توان با بور جایگزین کرد، زیرا مولیبدن می تواند از شکنندگی مزاج جلوگیری کرده یا آن را کاهش دهد، در حالی که بور تمایل کمی به افزایش شکنندگی مزاج دارد، بنابراین نمی توان از آن استفاده کرد. بور به طور کامل جایگزین مولیبدن می شود. افزودن بور به فولاد کربن متوسط ​​می تواند خواص فولاد با ضخامت بیش از 20 میلی متر را پس از کوئنچ و تمپر شدن به دلیل بهبود سختی پذیری تا حد زیادی بهبود بخشد. بنابراین می توان از فولاد 40B و 40MnB به جای 40Cr و از فولاد 20Mn2TiB به جای فولاد کربن دار 20CrMnTi استفاده کرد. اما از آنجایی که اثر بور با افزایش کربن در فولاد ضعیف می شود و یا حتی از بین می رود، در انتخاب فولاد کربن دار حاوی بور باید در نظر داشت که پس از کربوه شدن قطعات، سختی پذیری لایه کربوره کمتر خواهد بود. نسبت به هسته این ویژگی نفوذپذیری است.

15. زمین های کمیاب (Re) به طور کلی، عناصر خاکی کمیاب به عناصر لانتانید (15) با اعداد اتمی از 57 تا 71 در جدول تناوبی، به اضافه اسکاندیم شماره 21 و ایتریوم شماره 39، در مجموع 17 عنصر اشاره دارد. آنها طبیعت نزدیکی دارند و به راحتی نمی توان آنها را از هم جدا کرد. عناصر خاکی کمیاب مخلوط جدا نشده نسبتا ارزان هستند و عناصر خاکی کمیاب می توانند انعطاف پذیری و چقرمگی ضربه فولاد آهنگری را به ویژه در فولاد ریخته گری بهبود بخشند. می تواند مقاومت خزشی آلیاژهای الکتروگرمایی فولاد مقاوم در برابر حرارت و سوپرآلیاژها را بهبود بخشد. عناصر خاکی کمیاب همچنین می توانند مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی فولاد را بهبود بخشند. اثر مقاومت در برابر اکسیداسیون بیشتر از عناصری مانند سیلیکون، آلومینیوم و تیتانیوم است. این می تواند سیالیت فولاد را بهبود بخشد، اجزای غیرفلزی را کاهش دهد و ساختار فولادی را متراکم و خالص کند. افزودن عناصر خاکی کمیاب مناسب به فولاد کم آلیاژ معمولی دارای اثر اکسید زدایی و گوگرد زدایی خوب است، چقرمگی ضربه (به ویژه چقرمگی دمای پایین) را بهبود می بخشد و خواص ناهمسانگرد را بهبود می بخشد. عناصر خاکی کمیاب مقاومت اکسیداسیون آلیاژ را در آلیاژهای Fe-Cr-Al افزایش می دهند، دانه های ریز فولاد را در دماهای بالا حفظ می کنند و استحکام در دمای بالا را بهبود می بخشند، بنابراین به طور قابل توجهی عمر آلیاژ الکتروترمال را بهبود می بخشند.

16. نیتروژن (N) می تواند تا حدی در آهن استفاده شود و تأثیر آن در تقویت محلول جامد و بهبود سختی پذیری است، اما قابل توجه نیست. با توجه به رسوب نیتریدها بر روی مرزهای دانه، می توان استحکام دمایی بالای مرز دانه ها را بهبود بخشید و مقاومت خزشی فولاد را افزایش داد. در ترکیب با سایر عناصر در فولاد، اثر سخت شدن بارندگی دارد. مقاومت به خوردگی فولاد قابل توجه نیست، اما پس از نیتراسیون سطح فولاد، نه تنها سختی و مقاومت در برابر سایش آن را افزایش می دهد، بلکه مقاومت به خوردگی را نیز به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد. نیتروژن باقیمانده در فولاد ملایم می تواند باعث شکنندگی سن شود.

17. گوگرد (S) افزایش محتوای گوگرد و منگنز می تواند ماشینکاری فولاد را بهبود بخشد. در فولاد برش آزاد، گوگرد به عنوان یک عنصر مفید اضافه می شود. گوگرد به طور جدی در فولاد جدا می شود. بدتر شدن کیفیت فولاد، در دماهای بالا، کاهش انعطاف پذیری فولاد، عنصر مضری است که به شکل FeS با نقطه ذوب کمتر وجود دارد. نقطه ذوب FeS به تنهایی تنها 1190 درجه است، در حالی که دمای یوتکتیکی که با آهن در فولاد تشکیل می‌شود، حتی کمتر است، فقط ۹۸۸ درجه. هنگامی که فولاد جامد می شود، سولفید آهن در مرز دانه اولیه جمع می شود. هنگامی که فولاد در درجه 1100-1200 نورد می شود، FeS در مرز دانه ذوب می شود، که به شدت نیروی پیوند بین دانه ها را ضعیف می کند و در نتیجه باعث تردی گرم فولاد می شود، بنابراین گوگرد باید به شدت کنترل شود. به طور کلی در 0.020 درصد تا 0.050 درصد کنترل می شود. برای جلوگیری از شکنندگی ناشی از گوگرد، باید به اندازه کافی منگنز اضافه کرد تا MnS با نقطه ذوب بالاتر تشکیل شود. اگر سرعت جریان در فولاد خیلی زیاد باشد، به دلیل تولید SO2 در حین جوشکاری، منافذ و تخلخل در فلز جوش داده شده ایجاد می شود.

18. فسفر (P) فسفر دارای اثرات قوی تقویت کننده محلول جامد و سخت شدن کار سرد در فولاد است. افزودن آن به عنوان یک عنصر آلیاژی به فولاد ساختاری کم آلیاژ می تواند استحکام و مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر فولاد را بهبود بخشد، اما عملکرد مهر زنی سرد آن را کاهش دهد. استفاده ترکیبی از فسفر، گوگرد و منگنز می تواند عملکرد برش فولاد را افزایش داده و کیفیت سطح قطعه کار را افزایش دهد. برای فولادهای برش آزاد استفاده می شود، بنابراین فولاد برش آزاد حاوی فسفر نسبتاً بالایی است. از فسفر در فریت استفاده می شود. اگرچه می تواند استحکام و سختی فولاد را بهبود بخشد، بزرگترین آسیب این است که جداسازی جدی است، که شکنندگی مزاج را افزایش می دهد، انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد و باعث می شود فولاد در حین کار سرد به راحتی شکننده شود. پدیده شکننده". فسفر نیز بر جوش پذیری تأثیر منفی می گذارد. فسفر یک عنصر مضر است و باید به شدت کنترل شود و محتوای کلی آن بیشتر از 0 نیست.03 درصد تا 0.04 درصد .

19. کربن (C) کربن عنصر اصلی آلیاژی مواد فولادی است، بنابراین مواد فولادی را می توان آلیاژهای آهن-کربن نیز نامید. عملکرد اصلی کربن در فولاد تشکیل یک ساختار محلول جامد و بهبود استحکام فولاد مانند ساختار فریت و آستنیت است که همه آنها در کربن حل می شوند. تشکیل ساختار کاربید می تواند سختی و مقاومت در برابر سایش فولاد را بهبود بخشد. بنابراین، کربن در فولاد، هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، استحکام و سختی فولاد بیشتر می شود، اما انعطاف پذیری و چقرمگی نیز کاهش می یابد. در مقابل، هر چه میزان کربن کمتر باشد، انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد بیشتر و استحکام آن، سختی آن نیز کاهش می یابد.

به عنوان یک تولید کننده حرفه ای محصولات فولادی، Jiangsu New Heyi Machinery Co., Ltd بیش از 20 سال تجربه دارد، میله سخت شده القایی، میله فولادی میکرو آلیاژی، شفت کروم و میله توخالی هیدرولیک نیز محصولات فروش داغ ما هستند، اگر سوالی دارید، لطفا برای ارتباط با ما راحت باشید.