Glavni utjecaj legirajućih elemenata na svojstva čelika

Cijev od legiranog čelikaiCijev od ugljičnog čelikaDobavljač-GNEE

Glavni utjecaj legirajućih elemenata na svojstva čelika

• Sadržaj ugljika u čeliku ima veliki utjecaj na temperaturni režim topljenja, valjanja i toplinske obrade. Nizak čelik sa sadržajem ugljenika ispod {{0}}.25% ima dobru plastičnost, nema tendenciju kaljenja i dobru zavarljivost. Čelik srednjeg ugljika sa sadržajem ugljika od 0,25% do 0,60% ima dobra ukupna svojstva (odnosno, dobru čvrstoću i žilavost). Sadržaj ugljika Veći ili jednak 0,60% je visokougljični čelik visoke tvrdoće i loše izdržljivosti. Ugljik stvara razne karbide visoke tvrdoće u čeliku za ležajeve i čeliku za alate i kalupe. Može poboljšati tvrdoću i otpornost na habanje čelika.
• Silicijum je glavni redukcioni agens i deoksidans u procesu proizvodnje čelika. Ugašeni čelik općenito sadrži {{0}}.15% do 0.30% silicija. Silicijum u čeliku se može rastvoriti u feritu na sobnoj temperaturi i ima određeni efekat jačanja na čelik. Ako sadržaj silicija u čeliku prelazi 0,50% do 0,60%, granica elastičnosti, granica tečenja i vlačna čvrstoća čelika mogu se značajno povećati, pa se može koristiti u čeliku za opruge. Silicijum se kombinuje sa molibdenom, volframom, hromom itd. radi poboljšanja otpornosti na koroziju i otpornosti na oksidaciju, a može se koristiti i za proizvodnju čelika otpornog na toplotu. Niskougljični čelik sa sadržajem silicija od 1% do 4% ima izuzetno visoku magnetnu permeabilnost i sirovina je za elektrosilicijumske čelične limove. Kada je sadržaj silicija visok, lako je izazvati hladnokrvnost i lako je proizvesti grafitizaciju kada se temperira u čeliku sa srednjim ugljikom i čeliku s visokim udjelom ugljika.
• Sadržaj mangana u ugljeničnim konstrukcijskim čelicima iznosi {{0}},50% do 1,50%, au visokokvalitetnom ugljeničnom konstrukcijskom čeliku 0,20% do 1,20%. To je glavni element za deoksidaciju i uklanjanje sumpora. Za mrtvi čelik, mangan može poboljšati sposobnost deoksidacije silicija i aluminija. Neki od oksida formiranih od strane mangana u čeliku mogu se kombinovati sa željezom kako bi se formirao sferni mangan sulfid visoke tačke topljenja, koji ima određenu plastičnost na visokim temperaturama, tako da može smanjiti termičku lomljivost uzrokovanu sumporom i eliminirati štetne efekte. sumpora u čeliku u određenoj mjeri. Drugi dio mangana se otapa u feritu da izazove ojačanje čvrstog rastvora, tako da kada se čelik ohladi nakon valjanja, dobije se relativno fini perlit visoke čvrstoće, koji može poboljšati tvrdoću i čvrstoću čelika nakon vrućeg valjanja, i ima značajan utjecaj na skupljanje površine (Z) i žilavost na udar (Akv) je neznatno pogođena. Mangan je element koji snažno proširuje faznu zonu i može se koristiti u visoko manganskom austenitnom čeliku otpornom na habanje, nemagnetnom čeliku visoke čvrstoće, austenitnom nehrđajućem čeliku i čeliku otpornom na habanje.
• Fosfor ulazi u čelik sa sirovinama. Fosfor ima snažan učinak jačanja čvrstog rastvora i može se potpuno otopiti u feritu, što povećava čvrstoću i tvrdoću čelika, ali značajno smanjuje njegovu plastičnost i žilavost. Ovaj fenomen krhkosti je ozbiljniji na niskim temperaturama i naziva se "hladna lomljivost". Konkretno, tokom procesa kristalizacije fosfora, lako dolazi do intrakristalne segregacije, što rezultira visokim lokalnim sadržajem fosfora, što uzrokuje povećanje temperature prijelaza na hladno-krhak, uzrokujući veću štetu. Osim toga, segregacija fosfora također uzrokuje da čelik nakon vrućeg valjanja formira trakastu strukturu. Sadržaj fosfora u čeliku treba što je više moguće smanjiti (generalni čelik je manji od 0.045, a visokokvalitetni čelik zahtijeva niži trenutni sadržaj). Pod određenim uvjetima, kombinirana upotreba fosfora i bakra poboljšat će otpornost niskolegiranog čelika visoke čvrstoće na atmosfersku koroziju.
• Sumpor ulazi u čelik zajedno sa sirovinama i gorivima. U čvrstom stanju, sumpor u čeliku postoji u obliku FeS, a njegova rastvorljivost je izuzetno mala. Zbog loše plastičnosti FeS, čelik sa većim sadržajem sumpora je krhkiji. Konkretno, FeS i Fe mogu formirati eutektiku niske tačke topljenja raspoređenu na granicama zrna austenita. Kada se čelik zagrije na 1200 stepeni za obradu pod pritiskom, zbog topljenja eutektika na granicama zrna, intergranularna veza se uništava, što uzrokuje pucanje čelika duž granica zrna tokom obrade je fenomen poznat kao "vruće krtljenje". Da bi se eliminisali štetni efekti sumpora, sadržaj sumpora mora biti strogo ograničen, a sadržaj mangana u čeliku na odgovarajući način povećan. Općenito, sumpor se smatra štetnom komponentom, ali čelik s većim sadržajem sumpora može formirati više MnS, koji može igrati ulogu u podmazivanju i lomljenju strugotine tokom rezanja, i može poboljšati obradivost čelika pri rezanju, tako da se lako koristi. Često korišteni aditivi za rezanje čelika.
• Krom je plemeniti metal. Ima učinak jačanja čvrstog rastvora, čineći čelik vrućim, i može poboljšati performanse pri visokim temperaturama, otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju. Važan je legirani element u visokotemperaturnim legurama i super-tvrdom brzoreznom čeliku. U konstrukcijskim i alatnim čelicima, krom može značajno povećati čvrstoću, tvrdoću i otpornost na habanje, ali smanjuje plastičnost i žilavost. Može poboljšati otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju čelika, tako da je također važan element legure nehrđajućeg čelika i čelika otpornog na toplinu.
• Nikl ima visoku otpornost na koroziju na kiseline i alkalije, otporan je na rđu i toplinu na visokim temperaturama. Međutim, to je skupo i oskudan resurs u mojoj zemlji. Često se koristi u kombinaciji sa hromom i molibdenom u legiranom čeliku visokog kvaliteta za formiranje čelika toplotne čvrstoće. I glavni legirajući elementi od nehrđajućeg čelika i legura na visokim temperaturama. Nikl može povećati čvrstoću čelika i održati dobru plastičnost i žilavost.
• Kada je sadržaj bakra visok, to je štetno za obradu vruće deformacije. Ako premašuje {{0}}.3%, to će uzrokovati visokotemperaturnu lomljivost bakra tokom obrade vruće deformacije. Kada je sadržaj veći od 0,75%, nakon tretmana čvrstim rastvorom i starenja može doći do jačanja starenja. Kod legiranog čelika s niskim udjelom ugljika, posebno koegzistencija bakra i fosfora može poboljšati otpornost čelika na atmosfersku koroziju. 2% -3% bakra u nerđajućem čeliku može poboljšati otpornost na koroziju sumporne kiseline, fosforne kiseline i hlorovodonične kiseline.
• Volfram ima visoku tačku topljenja i veliku gustinu. To je legura sa obilnim rezervama u Kini. Volfram i ugljik formiraju volfram karbid, koji ima visoku tvrdoću i otpornost na habanje. Dodavanje volframa alatnom čeliku može značajno poboljšati crvenu tvrdoću i termičku čvrstoću i pogodno je za proizvodnju alata, čelika za kalupe i cementnog karbida itd.
• Molibden može oplemeniti zrna čelika, poboljšati svojstva kaljivosti i termičke čvrstoće, te održati dovoljnu čvrstoću i otpornost na puzanje na visokim temperaturama. Dodavanje molibdena strukturnom čeliku može poboljšati mehanička svojstva, inhibirati lomljivost legiranog čelika zbog kaljenja i poboljšati crvenu tvrdoću i otpornost na habanje alatnog čelika.
• Čvrsti rastvor vanadijuma u feritu proizvodi snažan efekat jačanja čvrstog rastvora, koji može oplemeniti zrna. Čvrsta otopina vanadija u austenitu može poboljšati kaljivost čelika i poboljšati udarnu žilavost pri niskim temperaturama. Međutim, prisustvo vanadijuma u kombinovanom stanju će smanjiti kaljivost čelika, povećati stabilnost čelika pri kaljenju i imati snažan efekat sekundarnog očvršćavanja. Vanadijum karbid je metalni učvršćivač izuzetno visoke tvrdoće i odlične otpornosti na habanje. Može značajno produžiti vijek trajanja alatnog čelika i poboljšati puzanje i trajnu čvrstoću čelika.
• Titanijum je jak deoksidant čelika. Može učiniti unutrašnju strukturu čelika gustom, rafinirati zrna i smanjiti osjetljivost na starenje i hladnoću. Titanijum ima jak efekat jačanja čvrstog rastvora, a njegov čvrsti rastvor u austenitu poboljšava kaljivost čelika, ali i smanjuje žilavost čvrstog rastvora. Jedinjenja titana smanjuju kaljivost čelika, poboljšavaju stabilnost kaljenja i imaju sekundarni efekat kaljenja. Može poboljšati otpornost na oksidaciju, toplinsku čvrstoću, puzanje i trajnu čvrstoću čelika otpornog na toplinu, te ima dobar učinak na poboljšanje zavarljivosti čelika.
• Mikrolegirani čelik (čelik sa sadržajem legirajućih elemenata manjim od 0.1%) razvijen posljednjih godina uglavnom koristi niobijum, vanadijum i titanijum kao legirne elemente. Među njima, niobij igra istaknutu ulogu u poboljšanju čvrstoće čelika. Njegova karakteristika je da se može kombinovati sa ugljikom i dušikom i formirati nitride i karbonitride. Ova jedinjenja se rastvaraju na visokim temperaturama i talože na niskim temperaturama. Njegova funkcija je da ometa rast originalnih zrna austenita tokom zagrijavanja, inhibira rekristalizaciju i rast zrna nakon rekristalizacije tokom valjanja i taloži na niskim temperaturama kako bi ojačala. Elementi u tragovima dodani mikrolegiranim čelikom mogu poboljšati čvrstoću, ali se kontrolirani proces valjanja mora koristiti za obradu pod pritiskom, inače će se žilavost pogoršati. To je zato što kontrolirani proces valjanja može rafinirati zrna i nadoknaditi pogoršanje žilavosti uzrokovano ojačavanjem padalina.
• Aluminij je jedan od elemenata s izuzetno aktivnim kemijskim svojstvima i ima jak afinitet prema kisiku i dušiku. Kako bi se deoksidirao, aluminij se obično dodaje u proizvodnju čelika. Može rafinirati zrna, inhibirati starenje niskougljičnog čelika i poboljšati žilavost čelika na niskim temperaturama. Kada se koristi kao legirani element, može poboljšati otpornost čelika na oksidaciju. Također se može koristiti za poboljšanje elektromagnetnih svojstava čelika i poboljšanje nitriranja. Otpornost čelika na habanje i zamor. Stoga se široko koristi u nitriranom čeliku, čeliku otpornom na ljuštenje, magnetnom čeliku i elektrotermalnim legurama.
• Bor je jedan od elemenata sa izuzetno aktivnim hemijskim svojstvima. Ima jak afinitet prema dušiku, kisiku i ugljiku. Dodaje se čeliku uglavnom radi poboljšanja kaljivosti. Kaljenje na 300~400 stepeni može poboljšati otpornost na udarce. Često se koristi za proizvodnju čelika zupčanika, čelika za opruge, čelika otpornog na toplinu, itd. Međutim, kada se koristi u čeliku s visokim udjelom ugljika ili kada je sadržaj preostalog kisika u čeliku visok, to će utjecati na njegovu ispravnu funkciju.
• Azot u čeliku dolazi iz punjenja peći. Tokom topljenja i livenja, tečni čelik apsorbuje azot iz gasa peći i atmosfere. Dušik uzrokuje kaljenje i deformacijsko starenje ugljičnog čelika, što ima značajan utjecaj na svojstva ugljičnog čelika. Zbog efekta starenja dušika, iako su se tvrdoća i čvrstoća čelika povećale, plastičnost i žilavost će se smanjiti. Posebno u slučaju deformacijskog starenja, plastičnost i žilavost se značajno smanjuju. Za obične niskolegirane čelike, fenomen starenja je štetan, pa se dušik smatra štetnim elementom. Međutim, kada se primjenjuje na neke sitnozrnate čelike, čelike koji sadrže vanadij i niobij, te super nehrđajuće čelike, nitrid djeluje na jačanje i rafiniranje zrna, pa su njegovi korisni efekti otkriveni posljednjih godina. Osim toga, kao legirajući element, dušik se koristi u nekim nehrđajućim čelicima otpornim na kiseline i u tretmanu nitriranja. Obrada nitriranjem može omogućiti dijelovima strojeva da dobiju izvrsna sveobuhvatna mehanička svojstva i produže vijek trajanja dijelova, tako da je tretman nitriranjem najbolji izbor za alatni čelik. Metoda koja se koristi za povećanje tvrdoće.
• Tačka topljenja olova je veoma niska. Raspoređuje se u granicama zrna u obliku finih metalnih čestica sa niskom tačkom taljenja u čeliku, uzrokujući krtost. Štetan je element za opći čelik. Međutim, kada se koristi za izradu čelika bez olova, jer će se olovo zalijepiti za okolni sulfid, rastopljeno olovo će curiti van tijekom rezanja, što će podmazati i razbiti strugotine, smanjujući namotavanje alata; osim toga, dok poboljšava performanse rezanja čelika, to će imati mali utjecaj na mehanička svojstva na sobnoj temperaturi.
• Elementi rijetkih zemalja odnose se na 15 lantanidnih elemenata s atomskim brojevima od 57 do 71 u periodnom sistemu, kao i na ukupno 17 elemenata uključujući itrij i skandij. Rijetkozemni elementi mogu poboljšati livenu strukturu čelika, promijeniti sastav, oblik, distribuciju i svojstva inkluzija u čeliku, čime se poboljšavaju različita svojstva čelika, kao što su žilavost, zavarljivost, performanse hladnog rada, te poboljšavaju otpornost na oksidaciju i visoku -temperaturna čvrstoća. i čvrstoću puzanja, povećavajući otpornost na koroziju.
• Vodik u čeliku se unosi punjenjem koje sadrži vodu ili zarđalo, ili se apsorbira iz zraka koji sadrži vodenu paru. Vodik je vrlo štetan za čelik i može uzrokovati "vodikovo krtost", odnosno kada je dozvoljeno naprezanje čelika niže od dozvoljenog naprezanja čelika, nakon određenog vremena rada čelik će se iznenada slomiti bez ikakvog upozorenja, uzrokujući katastrofalna šteta. Posljedice; također će uzrokovati veliki broj finih pukotina unutar čelika - bijele mrlje, odnosno glatke srebrno bijele mrlje na poprečnom presjeku čelika, te pukotine u obliku dlaka na uzdužnom presjeku nakon kiseljenja. Ova vrsta dlake značajno smanjuje istezanje, skupljanje površine i udarnu žilavost čelika. Ova vrsta kvara se često javlja kod legiranog čelika i ozbiljno je štetna.
• Rastvorljivost kiseonika u čeliku je veoma niska, a skoro sav postoji u obliku oksidnih inkluzija, kao što su Fe0, AL2O3, MnO, CaO, MgO itd. Osim toga, FeS, MnS, silikati , nitridi i fosfidi također postoje u čeliku. Ovi uključci uništavaju kontinuitet čelične matrice i postaju izvori pukotina pod statičkim i dinamičkim opterećenjima. Različita stanja ovih nemetalnih inkluzija utiču na plastičnost, žilavost, čvrstoću na zamor i otpornost čelika na koroziju u različitim stepenima.