התפקיד של אלמנטים נתוך פלדה

על מנת לשפר ולשפר תכונות מסוימות של פלדה כדי להשיג מאפיינים מיוחדים מסוימים, האלמנטים שנוספו במכוון במהלך תהליך ההתכה נקראים אלמנטים נתוך. אלמנטים נתוך נפוץ כוללים כרום, ניקל, מוליבדן, טונגסטן, ונדיום, טיטניום, טנטלום, זירקוניום, קובלט, סיליקון, מנגן, אלומיניום, נחושת, בורון, אדמה נדירה, וכדומה. זרחן, גופרית, חנקן, וכו 'גם לשחק תפקיד מסגסוגת במקרים מסוימים.

(1) Chrome (Cr)

כרום יכול להגדיל את hardenability של פלדה יש את ההשפעה של התקשות משני, יכול לשפר את קשיות ללבוש התנגדות של פחמן פלדה מבלי להפוך את שבירה פלדה. כאשר התוכן עולה על 12%, פלדה יש עמידות טובה חמצון בטמפרטורה גבוהה עמידות בפני קורוזיה עמידות חמצון, וגם מגביר את כוח תרמי של הפלדה. כרום הוא אלמנט נתוך הראשי של נירוסטה חומצה פלדה עמידים פלדה עמידים בחום.

כרום יכול להגדיל את כוח וקשיות של פחמן פלדה במצב מתגלגל, ולהפחית את התארכות וצמצום שטח. כאשר התוכן כרום עולה על 15%, כוח וקשיות יקטן, ואת התארכות וצמצום באזור יגדל בהתאם. חלקים המכילים פלדה כרום הם הקרקע בקלות להשיג איכות פני השטח גבוהה יותר.

התפקיד העיקרי של כרום במבנה מרווה ומרווח היא לשפר את hardenability, כך פלדה לאחר מרווה ו הרפיה יש תכונות מכניות מקיפות טוב יותר, פלדה carburized יכול גם ליצור קרביד כרום, ובכך להגדיל את פני השטח של החומר התנגדות גריסה .

כרום המכיל פלדה קפיץ אינו רגיש decarburization במהלך טיפול בחום. כרום יכול לשפר את ההתנגדות ללבוש, קשיות וקשיות אדומה של הכלי פלדה יש יציבות הרפיה טובה. ב סגסוגות electrothermal, כרום יכול להגביר את ההתנגדות חמצון, התנגדות חשמלית כוח של סגסוגת.

(2) ניקל (ני)

ניקל מחזק את הפרית ומשפר את פרלייט פלדה. ההשפעה הכוללת היא להגדיל את כוח ואין להם השפעה משמעותית על הפלסטיות. באופן כללי, עבור פלדות פחמן נמוכה המשמשים פלדה מתגלגל, מנרמל, או חישול ללא צורך בהתניה, כמות מסוימת של ניקל יכול להגדיל את כוחה של הפלדה מבלי להפחית באופן משמעותי את הקשיחות שלה. על פי הסטטיסטיקה, כל עלייה של 1% של ניקל יכול להגדיל את הכוח על ידי 29.4Pa. עם הגידול של תוכן ניקל, התשואה של פלדה עולה מהר יותר מאשר חוזק מתיחה, ולכן היחס של פלדה המכיל ניקל יכול להיות גבוה יותר מזה של פלדה פחמן רגילה. ניקל מגביר את כוחו של פלדה, בעוד יש פחות השפעה על קשיחות, גמישות, וביצוע של תהליכים אחרים מאשר אלמנטים נתוך אחרים. עבור פלדה פחמן בינוני, כמו ניקל מקטין את הטמפרטורה טרנספורמציה פרלייט, פרלייט הופך להיות בסדר; ומכיוון ניקל מפחית את תוכן הפחמן של נקודת eutectoid, כמות pearlite גדול יותר מזה של פחמן פלדה עם תוכן פחמן אותו. כוחו של ניקל המכיל פלדה ferritic pearlitic גבוה יותר מזה של פחמן פלדה של תוכן פחמן זהה. לעומת זאת, אם כוחו של הפלדה זהה, התוכן פחמן של פלדה המכיל ניקל יכול להיות מופחת כראוי, ואת הקשיחות ואת הפלסטיות של הפלדה ניתן לשפר. ניקל יכול לשפר את ההתנגדות של פלדה עייפות ולהפחית את הרגישות של פלדה לפער. ניקל מפחית את הטמפרטורה המעבר שביר של פלדה בטמפרטורות נמוכות, שהוא בעל חשיבות רבה עבור פלדות טמפרטורה נמוכה. ניקל המכיל 3.5% של פלדה ניתן להשתמש ב -100 מעלות צלזיוס, ניקל המכיל 9% פלדה יכול לעבוד ב -196 ° C. ניקל לא להגדיל את ההתנגדות של פלדה לזחול ולכן הוא בדרך כלל לא משמש כאלמנט לחיזוק פלדות חוזק חם.

ב סגסוגות ברזל ניקל עם תוכן ניקל גבוהה, מקדם ההתרחבות הליניארית משתנה באופן משמעותי עם הגידול או ירידה בתוכן ניקל. עם תכונה זו, ניתן לעצב ולייצר סגסוגות דיוק, bimetals, וכו 'עם נמוך מאוד או מסוימים מקדמי הרחבה ליניארית.

בנוסף, ניקל הוא לא רק עמיד לחומצה, אלא גם עמיד בפני אלקלי, ויש לו עמידות בפני קורוזיה לאווירה ומלח. ניקל הוא אחד המרכיבים החשובים פלדה עמידים חומצה נירוסטה.

(3) מוליבדן (מו)

מוליבדן משפר hardenability וחום תרמי פלדה, מונע שבירות החום, מגביר remanence וכפייה, ומתנגד קורוזיה בתקשורת מסוימת.

ב מרווה פלדה מרווה, מוליבדן יכול להרוות להקשיח את החלקים עם חלקים גדולים יותר, לשפר את ההתנגדות הרפיה או יציבות הרפיה של הפלדה, ולאפשר את החלקים כדי להיות ממוזג בטמפרטורה גבוהה יותר, ובכך ביעילות רבה יותר ביטול (או להפחית את שיורית מתח ולשפר את הפלסטיות.

בנוסף הפונקציות הנ"ל, מוליבדן ב carburized פלדות יכול גם להפחית את הנטייה של carbides כדי ליצור רשת מתמשכת על גבולות תבואה בשכבת carburized, להפחית את austenite שיורית בשכבת carburized, ולהגדיל באופן משמעותי את שכבת פני השטח. ההתנגדות ללבוש.

ב למות חישול, מוליבדן יכול גם לשמור על קשיות פלדה יציבה יחסית ולהגדיל את העיוות. פיצוח ללבוש התנגדות.

ב פלדות עמידים נירוסטה, מוליבדן יכול להגדיל עוד יותר את ההתנגדות חומצות אורגניות (חומצה פורמית, חומצה אצטית, חומצה אוקסלית, וכו '), כמו גם מי חמצן, חומצה גופרתית, חומצה גופרתית, סולפטים, צבעי חומצה, ונוזלים הלבנה. בפרט, בשל תוספת של מוליבדן, נטייה של ציפוי קורוזיה הנגרמת על ידי נוכחות של יוני כלוריד הוא מנע.

W12Cr4V4Mo פלדה במהירות גבוהה המכיל כ 1% מוליבדן יש ללבוש התנגדות, קשיות קשיות וקשיות אדומה.

(4) טונגסטן (W)

בנוסף ליצירת קרבידים פלדה, טונגסטן חלקית מתמוסס לתוך ברזל כדי ליצור פתרון מוצק. ההשפעה דומה לזו של מוליבדן, והאפקט הכללי אינו משמעותי כמו זה של מוליבדן במונחים של שבריר המוני. המדגם העיקרי של טונגסטן פלדה הוא גדל יציבות הטמפרטורה, קשיות אדומה, חוזק תרמי, ואת התנגדות ללבוש מוגברת בשל היווצרות של carbides. לכן, הוא משמש בעיקר עבור פלדות הכלי, כגון פלדה במהירות גבוהה, חם חישול למות פלדה וכן הלאה.

טונגסטן צורות carbides עקשן באיכות גבוהה פלדות האביב. כאשר מזג בטמפרטורות גבוהות יותר, זה יכול להקל על תהליך צבירה של carbides ולשמור על חוזק גבוה טמפרטורה גבוהה. טונגסטן יכול גם להפחית את הרגישות יתר על המידה של פלדה, להגביר hardenability ולהגדיל את קשיות. 65SiMno באביב פלדה יש קשיות גבוהה מאוד לאחר התגלגלות חמה. פלדה האביב של סעיף 50mm2 יכול להיות קשוחים בשמן והוא יכול לשמש כמו קפיץ חשוב נתון עומס כבד, התנגדות חום (פחות מ 350 מעלות צלזיוס) והשפיעו. 30W4Cr2VA גבוהה חוזק חום באיכות גבוהה באביב פלדה, עם hardenability גדול, מרווה 1050 ~ 1100 מעלות צלזיוס, 550 ~ 650 ° C מזג לאחר חוזק מתיחה של 1470 ~ 1666Pa. הוא משמש בעיקר כדי להפוך את מעיינות בשימוש בטמפרטורות גבוהות (עד 500 מעלות צלזיוס).

בשל תוספת של טונגסטן, ההתנגדות ללבוש machinability של הפלדה יכול להיות שיפור משמעותי. לכן, טונגסטן הוא המרכיב העיקרי של פלדה כלי סגסוגת.

(5) ונדיום (V)

ונדיום ופחמן, אמוניה, חמצן יש זיקה חזקה, עם היווצרות של תרכובות יציבות המתאימים. ונדיום קיים בעיקר בצורת carbides פלדה. תפקידו העיקרי הוא לחדד את המיקרו ואת גרגרי הפלדה ולהגביר את כוח וקשיחות של הפלדה. כאשר הפתרון מוצק מומס בטמפרטורה גבוהה, hardenability הוא גדל; לעומת זאת, כאשר נוכחים כמו קרביד, hardenability הוא ירד. ונדיום מגביר את יציבות הרפיה של הפלדה הרווה ומייצר אפקט התקשות משני. התוכן של ונדיום פלדה הוא בדרך כלל לא יותר מ 0.5% למעט כלי פלדה במהירות גבוהה.

ונדיום יכול לחדד גרגרים רגיל פלדות סגסוגת נמוכה פחמן, להגדיל את כוח, יחס התשואה ואת טמפרטורות נמוכות לאחר נורמליזציה, ולשפר את הביצועים ריתוך של פלדות.

ונדיום סגסוגת פלדה מבנית תפחית את hardenability תחת תנאי טיפול בחום הכללי, ולכן הוא משמש לעתים קרובות יחד עם אלמנטים כגון מנגן, כרום, מוליבדן ו טונגסטן של פלדה מבנית. ונדיום פלדה מרווה ומרווח הוא בעיקר כדי להגדיל את כוח יחס התשואה של הפלדה, וכן לחדד את הרגישות התרמית של דגנים וניוביום. בשל היכולת לחדד את גרגרי פלדה carburized, פלדה ניתן הרווה ישירות לאחר carburizing ללא מרווה משנית.

ונדיום יכול להגדיל את כוח יחס התשואה באביב פלדה ונושאת פלדה, במיוחד להגדיל את יחס הגבול גבול אלסטי, להפחית רגישות decarbonization במהלך הטיפול בחום, ובכך לשפר את איכות פני השטח. חמישה כרום ונדיום נושאות נושאות פלדה יש פיזור פחמן גבוהה וביצועים טובים.

ונדיום זוקק דגנים בכלי הפלדה, מפחית את הרגישות יתר על המידה, מגביר את יציבות הרפיה ואת ההתנגדות ללבוש, ומאריך את חיי השירות של הכלי.

(6) טיטניום (Ti)

טיטניום יש זיקה חזקה עם חנקן, חמצן ופחמן, ויש לו זיקה חזקה עם גופרית מאשר ברזל. לכן, זה deoxidizer טוב מרכיב יעיל עבור תיקון חנקן ופחמן. למרות טיטניום הוא קרביד חזק להרכיב אלמנט, זה לא לשלב עם אלמנטים אחרים כדי ליצור תרכובת מרוכבים. טיטניום קרביד יש כוח מחייב חזק, הוא יציב, והוא לא בקלות מפורקת. זה יכול רק לאט להמיס פתרון מוצק כאשר הוא מחומם ליותר מ 1000 מעלות צלזיוס פלדה. לפני שהוא מומס, חלקיקים טיטניום קרביד יש את ההשפעה של מניעת צמיחה התבואה. מאז הזיקה בין טיטניום ופחמן הוא הרבה יותר מאשר הזיקה בין כרום ופחמן, טיטניום משמש לעתים קרובות נירוסטה כדי לתקן את הפחמן בו כדי למנוע את דלדול של כרום על גבולות תבואה, ובכך לחסל או להקטין את קורוזיה intergranular של פלדה.

טיטניום הוא גם אחד של אלמנטים להרכיב פרית ומגביר מאוד את הטמפרטורה של פלדה A1 ו A3. טיטניום משפר פלסטיות וקשיחות פלדות סגסוגת נמוכה רגילה. כמו טיטניום מתקן חנקן גופרית וצורות טיטניום קרביד, כוח הפלדה הוא גדל. חיזוק גרגרים לאחר מנרמל, משקעים ויצירת carbides יכול לשפר באופן משמעותי את הפלסטיות ואת הקשיחות השפעה של פלדה. סגסוגת מבני פלדה המכילים טיטניום יש תכונות מכניות טובות וביצועים התהליך. החיסרון העיקרי הוא hardenability.

ב גבוהה פלדות אל חלד כרום, זה בדרך כלל יש צורך להוסיף על 5 פעמים התוכן פחמן של טיטניום, אשר לא רק משפר את ההתנגדות קורוזיה (בעיקר התנגדות קורוזיה intergranular) וקשיחות של הפלדה, אלא גם נוטה לשפר את התבואה הצמיחה של פלדה בטמפרטורות גבוהות ומשפר את המיקרו. פלדה ריתוך ביצועים.

(7) Nb / Cb

הסימביוזה בין 铌 ו- 钶 דומה לעתים קרובות לזו של 钽 ו-. יש להם השפעות דומות פלדה. Lanthanum ו cerium הם מומס ב מוצק פתרון לשחק תפקיד של חיזוק פתרון מוצק. כאשר מומס ב austenite, hardenability של פלדה הוא גדל באופן משמעותי. עם זאת, בנוכחות carbides וחלקיקים תחמוצת, גרגרים הם מעודן ואת hardenability של פלדה מצטמצם. זה יכול להגדיל את יציבות הרפיה של פלדה יש אפקט התקשות משנית. עקבות niobium יכול להגדיל את כוח הפלדה מבלי להשפיע על גמישות או גמישות של הפלדה. בשל ההשפעה של עידון התבואה, קשיחות ההשפעה של הפלדה ניתן לשפר את הטמפרטורה המעבר השביר שלה ניתן להוריד. כאשר התוכן הוא יותר מ 8 פעמים זה של פחמן, כמעט כל פחמן פלדה ניתן לתקן, כך פלדה יש עמידות מימן טובה. ב פלדות austenitic, קורוזיה intergranular של הפלדה על ידי המדיום חמצון ניתן למנוע. בשל הפחמן קבוע ואת ההשפעות התקשות משקעים, תכונות טמפרטורה גבוהה של פלדות חוזק חם, כגון כוח השרץ, ניתן לשפר.

ב פלדה רגילה סגסוגת נמוכה לבנייה, כוח התשואה ואת הקשיחות השפעה ניתן לשפר, ואת הטמפרטורה המעבר שביר יכול להפחית את הביצועים ריתוך מועיל. ב carburizing ו מרווה מסגסוגת סגסוגת מבנית עלייה של hardenability בו זמנית. שפר את הקשיחות ואת הביצועים בטמפרטורה נמוכה של פלדה. זה יכול להפחית את התקשות האוויר של פחמן נמוך פחמן עמיד חום פחמן, למנוע התקשות ואת שבירות מזג, ולהגדיל את כוח השרץ.

(8) זירקוניום (Zr)

זירקוניום הוא קרביד חזק להרכיב אלמנט ותפקידו פלדה דומה לזה של ניוביום, טנטלום, ונדיום. תוספת של כמות קטנה של זירקוניום יש את ההשפעה של degassing, טיהור ודגן הזיקוק, אשר מועיל ביצועים טמפרטורה נמוכה של הפלדה ומשפר את הביצועים הטבעה. זה נפוץ בייצור של פלדות חוזק גבוה במיוחד superalloys ניקל עבור מנועי גז ומבנים טילים בליסטיים.

(9) קובלט (Co)

קובלט משמש פלדות מיוחדות וסגסוגות. פלדות במהירות גבוהה המכילות קובלט יש קשיות גבוהה טמפרטורה גבוהה. בשילוב עם מוליבדן, פלדות martensitic ניתן להשתמש כדי להשיג קשיות גבוהה במיוחד תכונות מכניות טובות. בנוסף, קובלט הוא גם מרכיב חשוב נתוך חם פלדות חוזק וחומרים מגנטיים.

קובלט מפחית את hardenability של הפלדה, כך הוספת פחמן פלדה לבד תפחית את תכונות מכניות הכולל לאחר מרווה ו הרפיה. קובלט יכול לחזק פרית ולהוסיף פחמן פלדה. זה יכול להגדיל את קשיות, נקודת התשואה, חוזק מתיחה של פלדה במהלך חישול או מנרמל. יש לו השפעה שלילית על התארכות וצמצום שטח, וקשיחות השפעה גם מגביר. הפחתת תוכן קובלט. בגלל קובלט יש תכונות נוגדות חמצון, הוא משמש פלדות עמידות חום וסגסוגות עמידים בחום. טורבינת גז מסגסוגת קובלט מראה את תפקידה הייחודי.

(10) סיליקון (Si)

הסיליקון יכול להיות מומס פרית ו austenite כדי לשפר את קשיות וכוח של פלדה, תפקידה הוא השני רק זרחן, חזק יותר מנגן, ניקל, כרום, טונגסטן, מוליבדן, ונדיום ואלמנטים אחרים. עם זאת, כאשר תוכן הסיליקון עולה על 3%, את הפלסטיות ואת הקשיחות של הפלדה יהיה מופחת באופן משמעותי. הסיליקון יכול לשפר את הגובה האלסטי של הפלדה, כוח התשואה ויחס התשואה (σ / σb), כמו גם כוח עייפות ויחס עייפות (σ-1 / σb). הסיבה לכך היא כי סיליקון או פלדה מנגן סיליקון יכול לשמש פלדה האביב.

הסיליקון מפחית את הצפיפות, מוליכות תרמית ומוליכות חשמלית של פלדה. יכול לקדם גרגר פריט גס ולהפחית כפילות. יש נטייה לצמצם את האניסוטרופיה של הגביש, כך שהמגנטיות קלה, ההתנגדות המגנטית מופחתת, וניתן להשתמש בה לייצור של פלדה חשמלית, כך שלגיליון הפלדה המגנטי יש איבוד היסטרזי מגנטי נמוך יותר. הסיליקון יכול להגביר את החדירות המגנטית של פרית, כך שלגיליון הפלדה יש כוח אינדוקציה מגנטי גבוה יותר מתחת לשדה מגנטי חלש יותר. עם זאת, בתחום מגנטי חזק, סיליקון מפחית את כוח אינדוקציה מגנטי של פלדה. בשל deoxygenation חזק של סיליקון, סיליקון מפחית את אפקט ההזדקנות המגנטי של ברזל.

כאשר פלדה המכילה סיליקון מחומם באווירה חמצון, שכבה של הסרט SiO2 תוקם על פני השטח, ובכך להגדיל את עמידות החמצון של פלדה בטמפרטורות גבוהות.

הסיליקון יכול לקדם את הצמיחה של גבישים עמודה פלדה יצוק ולהפחית את הפלסטיות. אם פלדה הסיליקון מתקרר במהירות כאשר הוא מחומם, ההבדל הטמפרטורה בין הפנים והחוץ של הפלדה הוא גדול בגלל מוליכות תרמית נמוכה, ולכן זה שובר.

הסיליקון יכול להפחית את ביצועי הריתוך של פלדה. בגלל היכולת מליטה חמצן חזק יותר מזה של ברזל, נקודת התכה נמוכה סיליקט נוצרת בקלות במהלך ריתוך, אשר מגביר את נזילות של סיגים מותכת מתכת מותכת, גרימת slopping להשפיע על איכות ריתוך. הסיליקון הוא deoxidizer טוב. כאשר deoxidizing עם אלומיניום, כמות מסוימת של סיליקון נוסף לפי הצורך, אשר יכול להגדיל באופן משמעותי את שיעור deoxidation. הסיליקון במקור יש כמה שיורית פלדה, אשר הביא כמו חומר גלם במהלך steelmaking ו steelmaking. ב פלדות רותחים, סיליקון מוגבל ל <> כאשר הוסיף במכוון, סגסוגות ferrosilicon מתווספים במהלך steelmaking.

(11) מנגן (Mn)

מנגן הוא deoxidizer טוב desulfurizer. פלדה בדרך כלל מכיל כמות מסוימת של מנגן, אשר יכול לחסל או להפחית את שבירות חם של פלדה עקב גופרית, ובכך לשפר את החומרה של פלדה.

הפתרון המוצק שנוצר על ידי מנגן ברזל מגביר את קשיות וכוח של פרית ו austenite פלדה. במקביל, הוא מרכיב של היווצרות קרביד ונכנס cementite להחליף חלק של אטומי ברזל. מנגן מפחית את הטמפרטורה המעבר קריטי פלדה. זה משחק תפקיד זיקוק pearlite וגם בעקיפין משחק תפקיד חשוב בהגדלת כוחו של פלדה pearlitic. היכולת של מנגן לייצב austenite הוא השני רק ניקל, וזה גם מגביר את hardenability של פלדה. מנגן משמש אינו עולה על 2% בהרכב עם אלמנטים אחרים כדי להפוך מגוון של פלדות סגסוגת.

מנגן יש את המאפיינים של משאבים בשפע פונקציות שונות, והוא נמצא בשימוש נרחב, כגון פלדות מבניים פחמן פלדות האביב עם תוכן מנגן גבוה.

ב פחמן גבוהה גבוהה מנגן ללבוש פלדות עמיד, התוכן מנגן יכול להגיע 10% ל -14%. לאחר הטיפול הפתרון, יש לו קשיחות טובה. כאשר הוא מקבל את ההשפעה ואת עיוות, שכבת פני השטח יתחזק בשל עיוות ויש התנגדות גבוהה. שְׁחִיקָה.

מנגן וגופרית מהווים MNS עם נקודת התכה גבוהה, אשר מונע brittleness חם עקב FeS. מנגן יש את הנטייה להגדיל את גס של גרגרי פלדה ואת הרגישות כדי שבירות מזג. אם ההתכה אינה מקורר כראוי לאחר שפיכה ו זיוף, זה יכול בקלות לגרום כתמים לבנים פלדה.

(12) אלומיניום (Al)

אלומיניום משמש בעיקר כדי deoxidize ו לחדד גרגרים. היווצרות של שכבת nitrided קשה, עמיד בפני קורוזיה פלדה nitrided. אלומיניום יכול לעכב את ההזדקנות של פלדות פחמן נמוכה ולהגדיל את הקשיחות בטמפרטורות נמוכות. כאשר התוכן הוא גבוה, עמידות החמצון של פלדה ההתנגדות קורוזיה של חומצה חמצון וגז H2S יכול להיות משופר, ואת תכונות חשמל ומגנטי של הפלדה ניתן לשפר. אלומיניום יש פתרון מוצק חזק חיזוק ההשפעה פלדה, שיפור ההתנגדות ללבוש, כוח עייפות, תכונות מכניות הליבה של פלדה carburized.

ב סגסוגת קשה, אלומיניום ותרכובות טופס ניקל, ובכך לשפר את כוח ההתכה. אלומיניום המכיל ברזל כרום סגסוגת אלומיניום יש כמעט תכונות התנגדות מתמדת עמידות חמצון מעולה בטמפרטורות גבוהות. זה מתאים לחומרים סגסוגת electrometallurgical ואלומיניום כרום. חוט ההתנגדות.