Učinak legirajućih elemenata u čeliku

Steel is primarily an alloy of iron and carbon and certain additional elements such as manganese and silicon. Knowing the influence of alloying elements on steel properties is a fascinating topic.

Legiranje se ovdje odnosi na dodavanje drugih elemenata kako bi se postigla željena mehanička (veća rastezna čvrstoća, popuštanje, žilavost itd.), fizikalna (tvrdoća, boja itd.) i kemijska svojstva (npr. otpornost na koroziju).

Učinak legirajućih elemenata u čeliku/željezu i nehrđajućem čeliku

Svaki legirajući element ima vlastiti utjecaj na mehanička/kemijska svojstva čelika. U ovom ćete postu naučiti većinu uglavnom korištenih legirajućih elemenata, njihov učinak na svojstva čelika uz njihov dodatak kao i njihovu važnost za zavarivanje, materijale, metalurge i QA-QC inženjere.

Donja tablica sažima učinke legirajućih elemenata u čeliku. Za detaljno objašnjenje, nastavite kroz post.

Učinak ugljika (C) na čelik

Ugljik je jaki austenitni stabilizator koji povećava vlačnu čvrstoću čelika povećanjem količine prisutnog karbida. Ugljik povećava kapacitet otvrdnjavanja čelika tako da se može učinkovito kaliti i kaliti. Ugljik sa svojim jedinstvenim djelovanjem na čelik osigurava alotropsku transformaciju čelika.

Ugljik snažno smanjuje žilavost i otpornost na koroziju feritnih čelika. U martenzitnom čeliku ugljik povećava tvrdoću i čvrstoću, ali smanjuje žilavost materijala. Ovaj učinak je izraženiji kada je prisutan kao lamelarni (slojeviti) cementit u perlitu nego okrugle (globularne/sferoidne) čestice.

Učinak silicija (Si) na čelik: Učinak legirajućih elemenata u čeliku

Silicij povećava otpornost na oksidaciju. Ova otpornost je na visokim temperaturama i na nižim temperaturama. Silicij kao stabilizator ferita potiče feritne mikrostrukture. Silicij povećava čvrstoću čelika uz svoju primarnu funkciju deoksidansa. To je umjereno povećanje kapaciteta otvrdnjavanja.

Učinak mangana (Mn) na čelik: Učinak legirajućih elemenata u čeliku

Mangan se dodaje do 1,8 tež.%. Kombinira se sa sumporom kako bi stvorio manje štetne inkluzije mangan sulfida u čelicima s visokim sadržajem sumpora čime se sprječavaju problemi vrućih pukotina tijekom zavarivanja. Povećava čvrstoću čelika, ali manje od silicija. Pomaže u poboljšanju žilavosti čelika na sobnoj temperaturi. Mangan značajno povećava sposobnost otvrdnjavanja čelika.

Može se dodati kao deoksidans tijekom taljenja ili u punila za zavarivanje. Njegova će prisutnost stoga pomoći u obradivosti metala od strane početnog proizvođača. Mangan pomaže u uklanjanju štetnih učinaka sumpora stvaranjem MnS umjesto Ni3S2 i povećava topljivost dušika u legurama na bazi nikla.

MnS je važan za nehrđajuće čelike gdje čestice MnS djeluju kao mjesta inicijacije korozije. Mora se održavati niskim za visoku otpornost na koroziju u ovim legurama. Mangan također povećava magnetsku propusnost.

Nickel (Ni): Effect of alloying elements in steel

Nikal ima visoku otpornost na karburizaciju i oksidaciju. Nikal je austenitni stabilizator koji potiče kubičnu mikrostrukturu usmjerenu na lice. To daje leguri duktilnost i žilavost.

Nikal je koristan za zavarljivost legura, stoga se namjerno dodaje martenzitnim legurama nehrđajućeg čelika. Zbog svojih snažnih FCC stabilizacijskih učinaka, nikal je glavni element za kriogeni nehrđajući čelik i čelik s 9% nikla.

Nikal ima mali učinak na čvrstoću čelika i sposobnost otvrdnjavanja, ali znatno poboljšava njegovu žilavost na niskim temperaturama promicanjem stabilnog austenita čak i na sobnoj temperaturi. Nikal također povećava otpornost čelika na atmosfersku koroziju.

Krom (Cr): Učinak legirajućih elemenata u čeliku

Krom je vrlo vrijedan legirajući element u proizvodnji čelika i nehrđajućem čeliku daje glavnu otpornost na koroziju. Nehrđajući čelik je legiran s minimalno 10% kroma. Također, veća količina kroma u nehrđajućem čeliku, veća je otpornost materijala na koroziju. Krom djeluje kao feritni stabilizator.

Krom malo utječe na čvrstoću čelika, ali povećava sposobnost otvrdnjavanja čelika. Povećava otpornost čelika na stvaranje kamenca/oksida kada se zagrijava do povišenih temperatura, stoga je primarni legirajući element za materijale na visokim temperaturama kao što su Cr-Mo čelici.

Također, spaja se s ugljikom i stvara kromove karbide koji su stabilniji od cementita, tj. ne razgrađuju se tijekom vremena pri primjeni na povišenoj temperaturi. Krom pomaže u održavanju čvrstoće čelika i smanjuje njegovo tečenje (puzanje) pri višim temperaturama i tijekom dužih vremenskih razdoblja.

Učinak molibdena (Mo) na čelik

Dodaci molibdena minimiziraju oštećenja od rupičaste i pukotinske korozije mijenjanjem karakteristika površinskog pasivnog filma. Molibden je glavni legirajući element dodan kako bi se povećala otpornost na napad klorida.

Legure nikla koje sadrže više od 25% molibdena imaju izvrsnu otpornost na solnu kiselinu (npr. UNS N10675 i N10629). Molibden također osigurava znatno ojačanje čvrste otopine na visokoj temperaturi i disperzijsko otvrdnjavanje svojim utjecajem na prisutne karbide.

Legure s višim stupnjem molibdena koje sadrže krom također moraju imati više nikla kako bi se smanjila mogućnost stvaranja sigma faze. Molibden je važan legirajući element u Cr-Mo čeliku jer poboljšava svojstva puzanja čelika.

Učinak vanadija (V) na čelik

Vanadij stvara karbide i nitride i potiče ferit u mikrostrukturi legure. Vanadij se dodaje za snagu i žilavost putem usitnjavanja zrna u valjanim (kontrolni) kao i normaliziranim čelicima.

Pomaže zadržavanjem veće tvrdoće i čvrstoće nakon kaljenja u kaljenim i kaljenim čelicima. Također se dodaje u neke čelike namijenjene za primjenu na povišenim temperaturama, kao što su Cr-Mo-V čelici za reaktore.

Povećava tvrdoću martenzitnih čelika zbog svog učinka na karbid prisutan u čeliku. Također povećava otpornost na kaljenje. Vanadij se dodaje samo u vrstama legura nehrđajućeg čelika koje se mogu očvrsnuti.

Učinak niobija (Nb) na čelik

Niobij također poznat kao Columbium u SAD-u je jaki stabilizator karbida i ferita. Slično titanu, podržava feritnu mikrostrukturu. Niobij se koristi kao dodatak za precipitacijsko otvrdnjavanje, tvoreći koherentni tijesno pakirani heksagonalni talog Ni3Nb33, koji se ponekad naziva y”.

Zahtijeva prisutnost željeza. Bez željeza se formira nekoherentna faza istog sastava koja ne daje otvrdnjavanje iako se može postići određeni stupanj rafiniranja zrna.

U manjim količinama niobij se koristi kao stabilizator karbida kako bi se smanjila ili eliminirala senzibilizirana korozija (jer se lako spaja s ugljikom i sprječava stvaranje krom karbida u nehrđajućem čeliku). Također se vjeruje da povećava otpornost na eroziju. Prisutnost niobija u leguri također pomaže u ograničavanju karburizacije. Dodaje se u količinama od 1 do 1,75% ‘HP’ tipu legure za ovaj cilj.

Učinak bakra (Cu) na čelik

Bakar se dodaje kako bi se poboljšala otpornost na koroziju i čvrstoća čelika. Bakar potiče austenitnu mikrostrukturu. Učinci bakra na žilavost i kapacitet otvrdnjavanja su mali. Povećava otpornost čelika na atmosfersku koroziju. Ukupne količine dodanog bakra male su kako bi se spriječila vruća kratkoća čelika.

Effect of boron (B) on steel

Bor se dodaje čelicima s relativno niskim udjelom ugljika u vrlo malim količinama kako bi se povećao kapacitet otvrdnjavanja čelika namijenjenih za kaljenje i kaljenje. Bor je vrlo jak ojačivač kada se koristi u kombinaciji s molibdenom, titanom ili vanadijem.

Učinak dušika (N) na čelik

Dušik je legirajući element koji se obično koristi s nehrđajućim čelikom. Utvrđeno je da povećava stabilnost austenitne faze i smanjuje vjerojatnost pojave precipitata međufaze, npr. sigma faze, povećava vlačna i probna naprezanja bez smanjenja duktilnosti i povećava otpornost na rupičastu i pukotinsku koroziju.

Višak dušika, a to će biti za vrijednosti veće od manje od 0,1-0,2%, ovisno o leguri, dovest će do poroznosti.

Učinak aluminija (Al) na čelik

Dodatak aluminija u dovoljnoj količini poboljšava otpornost na oksidaciju u legurama. Zbog ovog učinka dodaje se u neke materijale otporne na toplinu za ovaj cilj. Dodavanje aluminija u čelike tipa taložnog otvrdnjavanja stvara intermetalne spojeve za povećanje čvrstoće legure u stanju starenja.

Učinak titana (Ti) na čelik

Ovo se dodaje sa ili bez aluminija kako bi se formirala faza otvrdnjavanja taloženjem Ni3(A1,Ti). Također djeluje kao pojačivač čvrste otopine Titan je karbidni stabilizator i stoga se može koristiti za smanjenje ili uklanjanje osjetljivosti i mogućnosti naknadne interkristalne korozije.

Titan je stabilizator ferita i također karbidno vezivo u austenitnom nehrđajućem čeliku (npr. SS321). Ti se dodaje kako bi se smanjio slobodni ugljik za spajanje s kromom kako bi se izbjegla senzibilizacija.

Učinak kobalta (Co) na čelik

Kobalt može dati neka poboljšanja kroz normalno očekivano jačanje čvrste otopine kada je bilo koji legirajući element u čvrstoj otopini. Također smanjuje, u određenoj mjeri, oštećenja uslijed pougljičavanja zbog svoje veće topivosti za ugljik od nikla.

Kobalt pomaže u podizanju vas [Ni3(A1,Ti)] temperatura otopine i tako smanjuje topljivost aluminija i titana u matrici i tako dopušta veći udio istaloženog y’ na višim temperaturama, čime se postiže poboljšana čvrstoća na visokim temperaturama. Kobalt također ima tendenciju da distribuciju ovog taloga učini finijom

Djelovanje sumpora (S) na čelik

Sumpor se uvijek mora održavati na niskoj razini zbog mogućnosti stvaranja eutektike Ni—Ni3S2 niske točke tališta.
Budući da će se sumpor odvojiti do granica zrna, zbog faze s niskim talištem, također postoji vjerojatnost intergranularne korozije. Sumpor poboljšava obradivost čelika.

Effect of tungsten (W) on steel

volfram povećava tvrdoću posebno na povišenim temperaturama zbog stabilnih karbida, pročišćava veličinu zrna. Volfram se dodaje posebnim kvalitetama kao što su Alloy 686 i Super Duplex grade 4501, što je materijal visoke otpornosti na koroziju.

Slični postovi

1. Nehrđajući čelik u odnosu na druge materijale – Koje su prednosti?
2. Što su crni metali: najbolji za nakit i umjetnike
3. Koji su metali magnetni, a koji nisu?
4. Kako prepoznati metale za zavarivanje: Potpuni vodič
5. Kakvo je lijevano željezo u usporedbi s drugim vrstama lijevanog željeza?
6. Koja je razlika između legura koje se mogu toplinski obrađivati ​​i legura koje se ne mogu toplinski obrađivati?

Open this in UX Builder to add and edit content