Az acél lényegében vas és szén-ötvözött bizonyos kiegészítő elemekkel. Az ötvözési eljárás az acél kémiai összetételének megváltoztatására és a szénacélra gyakorolt tulajdonságainak javítására, illetve az adott alkalmazás követelményeinek megfelelő beállítására szolgál.
Előnyök az acél ötvöző anyagok:
A különböző ötvözőelemek mindegyike saját hatással van az acél tulajdonságaira. Az ötvözéssel javítható tulajdonságok közül néhány:
- Az ausztenit stabilizálása : Az olyan elemek, mint a nikkel , a mangán , a kobalt és a réz, növelik az ausztenit hőmérsékleti tartományát.
- Stabilizáló ferrit : A króm , a volfrám , a molibdén , a vanádium, az alumínium és a szilícium hatása csökkentheti a szén oldhatóságát az ausztenitben. Ez a karbidok mennyiségének növekedését eredményezi az acélban, és csökkenti az ausztenit tartalmazó hőmérsékleti tartományt.
- Karbidképződés : Számos kisebb fém, beleértve a krómot , a volfrámot, a molibdént, a titánt , a nióbiumot, a tantált és a cirkóniumot, erős karbidokat képez, amelyek - acélban - növelik a keménységet és az erőt. Az ilyen acélokat gyakran használják nagysebességű acél és forró munkaszerszám acél előállítására.
- Grafitizálás : A szilícium, a nikkel, a kobalt és az alumínium csökkentheti az acél karbidok stabilitását, elősegítve a lebomlást és a szabad grafit képződését.
- Az eutektoid koncentráció csökkenése : A titán, a molibdén, a volfrám, a szilícium, a króm és a nikkel csökkenti a szén eutektoid koncentrációját.
- Növelje a korrózióállóságot : Az alumínium, a szilícium és a króm védi az oxidrétegeket az acél felületén, ezáltal védi a fémeket bizonyos környezeti állapotok további romlásától.
Közös acél ötvöző anyagok:
Az alábbiakban felsoroljuk az általánosan használt ötvözőelemek listáját és az acélra gyakorolt hatásukat (zárójelben lévő standard tartalom):
- Alumínium (0,95-1,30%): deoxidizáló. Az ausztenit gabona növekedésének korlátozására szolgál.
- Bór (0,001-0,003%): Hardenability ágens, amely javítja a deformálhatóságot és megmunkálhatóságot. A bór hozzáadásával teljesen megölik az acélt, és csak nagyon kis mennyiségben kell hozzáadni ahhoz, hogy megkeményedjen. A bór hozzáadása a legeredményesebb az alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélok esetében.
- Króm (0,5-18%): A rozsdamentes acélok kulcskomponense. Több mint 12 százalékos tartalma miatt a króm jelentősen növeli a korrózióállóságot. A fém javítja a keményedést, az erőt, a hőkezelést és a kopásállóságot.
- Kobalt : Magas hőmérsékleten és mágneses áteresztőképességgel javítja a szilárdságot.
- Réz (0,1-0,4%): Leggyakrabban maradékanyagként az acélokban található, réz is hozzá van adva a csapadék keményedési tulajdonságaihoz és növeli a korrózióállóságot.
- Ólom : Bár folyékony vagy szilárd acélban gyakorlatilag nem oldódik, az ólom néha a szénacélhoz mechanikus diszperzióval adagolható az öntés során a megmunkálhatóság javítása érdekében.
- Mangán (0,25-13%): Magas hőmérsékleten növeli az erőt a vas-szulfidok képződésének megszüntetésével. A mangán javítja a keményedést, a hajlékonyságot és a kopásállóságot is. A nikkelhez hasonlóan a mangán az ausztenites formázó elem, amelyet az AISI 200 sorozatú ausztenites rozsdamentes acélok helyett a nikkel helyettesíthet.
- Molibdén (0,2-5,0%): Kis mennyiségben megtalálható rozsdamentes acéloknál, a molibdén növeli a keményedést és az erőt, különösen magas hőmérsékleten. A króm-nikkel ausztenites acélokban gyakran alkalmazható, a molibdén védelmet nyújt a kloridok és kénvegyületek által okozott korrózió elleni védelem ellen.
- Nikkel (2-20%): A rozsdamentes acélokhoz kritikusan ötvöző ötvözőelem, a nikkel több mint 8% -os tartalma mellett nagy króm rozsdamentes acél. A nikkel növeli az erőt, ütőszilárdságot és szívósságot, miközben javítja az oxidáció és a korrózió ellenálló képességét. Alacsony hőmérsékleten is növeli a szívósságot kis mennyiségben.
- Niobium : Hasznosítja a szén stabilizálását kemény karbidok kialakításával, és így gyakran megtalálható a magas hőmérsékletű acélokban. Kis mennyiségben a niobium jelentősen megnövelheti a szilárdság és kisebb mértékben az acélok szakítószilárdságát, valamint mérsékelt csapadék képződést eredményezhet.
- Nitrogén : Növeli a rozsdamentes acélok ausztenites stabilitását, és javítja az ilyen acélok szilárdságát.
- Foszfor: A foszfort gyakran kénnel adják hozzá, hogy javítsa a megmunkálhatóságot alacsony ötvözetű acélokban. Ezenkívül növeli az erőt és növeli a korrózióállóságot.
- Szelén : Megnöveli a megmunkálhatóságot.
- Szilícium (0,2-2,0%): Ez a metalloid javítja az erőt, rugalmasságot, savállóságot és nagyobb szemcseméreteket eredményez, ezáltal nagyobb mágneses permeabilitást eredményez. Mivel a szilíciumot deoxidálószerben használják az acélgyártás során , szinte mindig megtalálható néhány százalékban az összes acélosztályban.
- Kén (0,08-0,15%): Kis mennyiségben adagolva, a kén megnöveli a megmunkálhatóságot anélkül, hogy forró duzzadást okozna. A mangán forró hiányosság növelésével tovább csökken, mivel a mangán-szulfid magasabb olvadásponttal rendelkezik, mint a vas-szulfid.
- Titán : Javítja mind az erőt, mind a korrózióállóságot, miközben korlátozza az ausztenit szemcseméretét. 0,25-0,60% -os titántartalom mellett a szén a titánnal kombinálva lehetővé teszi, hogy a króm a szemcsék határán maradjon és ellenálljon az oxidációnak.
- Volfram : Stabil keményfémeket állít elő és finomítja a szemcseméretet a keménység növelése érdekében, különösen magas hőmérsékleten.
- Vanádium (0,15%): A titán és a nióbiumhoz hasonlóan a vanádium stabil keményfémeket is előállíthat, amelyek magas hőmérsékleten növelik az erőt. A finom szemcsézettség elősegítésével a duktilitás megtartható.
- Cirkónium (0,1%): növeli az erőt és korlátozza a szemcseméreteket. A szilárdság különösen alacsony hőmérsékleten (fagypont alatt) megnő. Az olyan acélok, amelyek magukban foglalják a cirkóniumot körülbelül 0,1% -os tartalomig, kisebb szemcseméretűek és ellenállnak a törésnek.
Források: SubsTech. Anyagok és technológia. Az elemek ötvözésének hatása az acél tulajdonságaira. (www.substech.com) Chase ötvözetek. Az elemek ötvözetének hatása az acélban. (www.chasealloys.co.uk)
Terence kövesse a Google + -ot