دور عناصر صناعة السبائك في الفولاذ (واحد)

من أجل تحسين وتعزيز بعض خصائصصلبوجعلها تحصل على بعض الخصائص الخاصة المضافة عن عمد في عملية الصهر تسمى عناصر السبائك.عناصر السبائك الشائعة هي الكروم والنيكل والموليبدينوم والتنغستن والفاناديوم والتيتانيوم والنيوبيوم والزركونيوم والكوبالت والسيليكون والمنغنيز والألمنيوم والنحاس والبورون والأرض النادرة وما إلى ذلك.يعمل الفوسفور والكبريت والنيتروجين أيضًا كسبائك في بعض الحالات.

(1) الكروم (كر)

يمكن أن يزيد الكروم من صلابة الفولاذ وله تأثير تصلب ثانوي ، ويمكن أن يحسن صلابة ومقاومة التآكل للفولاذ الكربوني دون جعل الفولاذ هشًا.عندما يتجاوز المحتوى 12٪ ، يكون للفولاذ مقاومة أكسدة جيدة ومقاومة للتآكل عند درجات الحرارة العالية ، كما أنه يزيد من القوة الحرارية للفولاذ.الكروم هو عنصر السبائك الرئيسي للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحمض والفولاذ المقاوم للحرارة.

يمكن للكروم تحسين قوة وصلابة الفولاذ الكربوني في حالة الدرفلة وتقليل استطالة وانكماش المقطع العرضي.عندما يتجاوز محتوى الكروم 15٪ ، ستنخفض القوة والصلابة ، ويزداد الاستطالة والانكماش الجزئي وفقًا لذلك.الأجزاء التي تحتوي على فولاذ الكروم يسهل الحصول عليها بجودة تصنيع عالية للسطح عن طريق الطحن.

يتمثل الدور الرئيسي للكروم في الهيكل المقسى في تحسين الصلابة ، بحيث يكون للصلب بعد التسقية والتلطيف خصائص ميكانيكية شاملة أفضل ، في الفولاذ الكربوني يمكن أيضًا تكوين كربيد الكروم ، وذلك لتحسين مقاومة التآكل لسطح المواد .

ليس من السهل إزالة الكربون من الفولاذ الذي يحتوي على الكروم أثناء المعالجة الحرارية.يمكن للكروم تحسين مقاومة التآكل وصلابة وصلابة فولاذ الأداة ، وله استقرار تقسية جيد.يمكن للكروم تحسين مقاومة الأكسدة والمقاومة وقوة السبائك الحرارية.

(2) نيكل

يقوي النيكل الفريت وينقي البرليت في الفولاذ ، والتأثير العام هو زيادة القوة ، ولكن ليس له تأثير كبير على اللدونة.بشكل عام ، يمكن أن تؤدي كمية معينة من النيكل إلى تحسين قوة الفولاذ ولكن لا تقلل بشكل كبير من صلابة الفولاذ منخفض الكربون عند دحرجته أو تطبيعه أو تلدينه دون معالجة التقسية.وفقًا للإحصاءات ، يمكن أن تؤدي كل زيادة بنسبة 1٪ في النيكل إلى تحسين قوة 29.4 باسكال.مع زيادة محتوى النيكل ، يزداد مردود الفولاذ أسرع من مقاومة الشد ، وبالتالي فإن نسبة الفولاذ المحتوي على النيكل أعلى من الفولاذ الكربوني العادي.يمكن للنيكل أن يحسن قوة الفولاذ ، لكن الضرر الذي يلحق بالصلابة واللدونة وخصائص العمليات الأخرى للصلب أقل من عناصر السبائك الأخرى.بالنسبة للصلب الكربوني المتوسط ​​، يصبح البرليت أرق لأن النيكل يقلل من درجة حرارة انتقال البرليت.نظرًا لأن النيكل يقلل من محتوى الكربون عند نقطة الانصهار ، فإن هناك قدرًا أكبر من البرليت من الفولاذ الكربوني الذي يحتوي على نفس محتوى الكربون ، مما يجعل فولاذ البرليت الفريتي مع النيكل يتمتع بقوة أعلى من الفولاذ الكربوني مع نفس محتوى الكربون.على العكس من ذلك ، إذا كانت قوة الفولاذ هي نفسها ، فيمكن تقليل محتوى الكربون في الفولاذ المحتوي على النيكل بشكل مناسب ، بحيث يمكن تحسين صلابة ودونة الفولاذ.يمكن للنيكل أن يحسن مقاومة الفولاذ للتعب ويقلل من حساسية الفولاذ للشق.يقلل النيكل من درجة حرارة التحول الهشة للفولاذ ذي درجة الحرارة المنخفضة ، وهو أمر مهم جدًا للفولاذ ذي درجة الحرارة المنخفضة.يمكن استخدام الفولاذ بنسبة 3.5٪ من النيكل عند -100 ، ويمكن استخدام الفولاذ بنسبة 9٪ من النيكل عند -196 ℃.لا يزيد النيكل من مقاومة الفولاذ للزحف ، لذلك لا يستخدم عمومًا كعنصر تقوية للفولاذ الساخن.

يتغير معامل التمدد الخطي لسبائك الحديد والنيكل ذات المحتوى العالي من النيكل بشكل ملحوظ مع زيادة أو نقص محتوى النيكل.باستخدام هذه الخاصية ، يمكن تصميم وإنتاج سبائك دقيقة ومواد ثنائية المعدن ذات معامل تمدد خطي منخفض جدًا أو معين.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن النيكل المضاف إلى الفولاذ ليس فقط مقاومًا للأحماض ، ولكنه أيضًا مقاوم للقلويات ، ومقاوم للتآكل في الغلاف الجوي والملح ، والنيكل هو أحد العناصر المهمة في الفولاذ المقاوم للحمض المقاوم للصدأ.

(3) الموليبدينوم (مو)

يمكن أن يحسن الموليبدينوم في الفولاذ الصلابة والقوة الحرارية ، ويمنع هشاشة التقسية ، ويزيد من البقايا والإكراه ومقاومة التآكل في بعض الوسائط.

في الفولاذ المقسّى ، يمكن للموليبدينوم أن يجعل الأجزاء ذات المقاطع الأكبر تخمد بعمق ، أو تخمد من خلال ، أو تحسن مقاومة الحريق أو ثبات الصلب ، بحيث يمكن تلطيف الأجزاء عند درجات حرارة أعلى ، وذلك لإزالة (أو تقليل) الإجهاد المتبقي بشكل أكثر فعالية ، تحسين اللدونة.

بالإضافة إلى التأثيرات المذكورة أعلاه في الفولاذ الكربوني ، يمكن أن يقلل الموليبدينوم أيضًا من ميل الكربيدات لتشكيل شبكة مستمرة على حدود الحبوب في طبقة الكربنة ، ويقلل الأوستينيت المتبقي في طبقة الكربنة ، ويزيد نسبيًا من مقاومة التآكل للسطح طبقة.

في قالب الحدادة ، يمكن أن يحافظ الموليبدينوم أيضًا على صلابة ثابتة نسبيًا للصلب ، مما يزيد من التشوه.مقاومة التشقق والتآكل.

في الفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن للموليبدينوم تحسين مقاومة التآكل للأحماض العضوية (مثل حمض الفورميك ، وحمض الخليك ، وحمض الأكساليك ، وما إلى ذلك) ، وبيروكسيد الهيدروجين ، وحمض الكبريتيك ، والكبريتيت ، والكبريتات ، والأصباغ الحمضية ، ومسحوق التبييض ، إلخ. على وجه الخصوص ، فإن إضافة الموليبدينوم يمنع ميل نقطة التآكل الناجم عن وجود أيونات الكلوريد.

W12Cr4V4Mo الصلب عالي السرعة المحتوي على حوالي 1٪ من الموليبدينوم يتميز بمقاومة التآكل والصلابة المخففة والصلابة الحمراء.

(4) التنغستن (W)

بالإضافة إلى تشكيل الكربيدات في الفولاذ ، يذوب التنجستن جزئيًا في الحديد لتشكيل محلول صلب.يشبه عملها الموليبدينوم ، وفقًا لحساب الكسر الكتلي ، فإن التأثير العام ليس بنفس أهمية الموليبدينوم.تتمثل العينة الرئيسية للتنغستن في الفولاذ في زيادة ثبات التقسية والصلابة الحمراء والقوة الحرارية ومقاومة التآكل بسبب تكوين الكربيدات.لذلك ، يتم استخدامه بشكل أساسي في فولاذ الأدوات ، مثل الفولاذ عالي السرعة ، قالب التشكيل على الساخنصلبوهلم جرا.

يشكل التنغستن كربيدات مقاومة للحرارة في فولاذ زنبركي عالي الجودة.عند التقسية عند درجة حرارة أعلى ، يمكن تخفيف عملية تراكم الكربيدات والحفاظ على قوة درجة الحرارة المرتفعة.يقلل التنجستن أيضًا من حساسية الفولاذ للسخونة الزائدة ، ويزيد من الصلابة ويزيد من الصلابة.بعد الدرفلة على الساخن ، يتمتع فولاذ الزنبرك 65SiMnWA بصلابة عالية بعد تبريد الهواء.يمكن إخماد الزنبرك الصلب بقسم 50 مم 2 بالزيت ، ويمكن استخدامه كنوابض مهمة لتحمل الأحمال الكبيرة ، ومقاومة الحرارة (لا تزيد عن 350 درجة مئوية) والتأثيرات.30W4Cr2VA فولاذ زنبركي مقاوم للحرارة عالي القوة ، مع صلابة كبيرة ، 1050 ~ 1100 ℃ إخماد ، 550 ~ 650 تقسية شد 1470 ~ 1666Pa.تستخدم بشكل رئيسي في تصنيع الينابيع تحت ظروف درجات حرارة عالية (لا تزيد عن 500 درجة مئوية).

التنجستن هو العنصر الرئيسي في سبائك الصلب لأن إضافته يمكن أن تحسن بشكل كبير من مقاومة التآكل وإمكانية تشكيل الفولاذ.

(5) الفاناديوم (V)

يمتلك الفاناديوم تقاربًا قويًا مع الكربون والأمونيا والأكسجين ، ويشكل مركبات مستقرة معهم.يوجد الفاناديوم بشكل رئيسي على شكل كربيد في الفولاذ.وتتمثل مهمتها الرئيسية في صقل الهيكل وحبوب الفولاذ ، وتحسين قوة وصلابة الفولاذ.عندما يذوب في محلول صلب عند درجة حرارة عالية ، قم بزيادة الصلابة ؛على العكس من ذلك ، إذا كان في شكل كربيد ، قلل من الصلابة.يزيد الفاناديوم من ثبات التقسية للفولاذ المقوى وينتج تأثير التصلب الثانوي.لا يزيد محتوى الفاناديوم في الفولاذ ، باستثناء الفولاذ عالي السرعة ، بشكل عام عن 0.5٪.

في سبائك منخفضة الكربون المشتركةصلب، يمكن للفاناديوم صقل الحبوب ، وزيادة القوة ونسبة العائد بعد التطبيع ، وتحسين أداء اللحام للصلب عند درجة حرارة منخفضة.

سيقلل الفاناديوم في سبائك الفولاذ الهيكلي بسبب ظروف المعالجة الحرارية العامة من الصلابة ، لذلك غالبًا ما يستخدم في الفولاذ الهيكلي والمنغنيز والكروم والموليبدينوم والتنغستن وعناصر أخرى.الفاناديوم في الفولاذ المقسّى يعمل بشكل أساسي على تحسين القوة ونسبة العائد للفولاذ ، وتنقية الحبوب ، والتقاط حساسية السخونة الزائدة.في الفولاذ الكربوني يمكن صقل الحبوب ، يمكن إخماد الفولاذ مباشرة بعد الكربنة ، دون التبريد الثانوي.

في فولاذ الربيع والفولاذ المحمل ، يمكن للفاناديوم تحسين القوة ونسبة العائد ، خاصة الحد التناسبي والحد المرن ، وتقليل حساسية إزالة الكربون أثناء المعالجة الحرارية ، وبالتالي تحسين جودة السطح.5 فولاذ محمل كروم يحتوي على الفاناديوم ، تشتت عالي الكربنة ، أداء جيد.

يعمل الفاناديوم في فولاذ الأداة على تنقية الحبوب ، ويقلل من حساسية السخونة الزائدة ، ويزيد من ثبات التقسية ومقاومة التآكل ، وبالتالي يطيل عمر الأداة.

(6) التيتانيوم (Ti)

التيتانيوم له صلة قوية بالنيتروجين والأكسجين والكربون ، وله تقارب أقوى مع الكبريت من الحديد.لذلك ، فهو عامل جيد لإزالة الأكسدة وعنصر فعال لتثبيت النيتروجين والكربون.على الرغم من أن التيتانيوم عنصر قوي لتشكيل الكربيد ، إلا أنه لا يتحد مع العناصر الأخرى لتكوين مركبات معقدة.قوة ربط كربيد التيتانيوم قوية ومستقرة وليس من السهل أن تتحلل ، في الصلب فقط تسخين لأكثر من 1000 يمكن أن يذوب ببطء في المحلول الصلب.جزيئات كربيد التيتانيوم لها تأثير في منع نمو الحبوب قبل الذوبان.نظرًا لأن التقارب بين التيتانيوم والكربون أكبر بكثير من التقارب بين الكروم والكربون ، يستخدم التيتانيوم بشكل شائع في الفولاذ المقاوم للصدأ لإصلاح الكربون من أجل القضاء على تخفيف الكروم عند حدود الحبوب ، وذلك لإزالة أو تقليل التآكل الحبيبي للفولاذ .

يعتبر التيتانيوم أيضًا أحد عناصر تشكيل الفريت القوية ، مما يزيد بشدة من درجات حرارة الصلب A1 و A3.يمكن أن يحسن التيتانيوم من اللدونة والمتانة في سبائك الصلب المنخفضة الشائع.نظرًا لأن التيتانيوم يثبت النيتروجين والكبريت ويشكل كربيد التيتانيوم ، تزداد قوة الفولاذ.بعد تطبيع صقل الحبوب ، يمكن أن يؤدي ترسيب الكربيد إلى تحسين اللدونة والتأثير على صلابة الفولاذ بشكل كبير.يحتوي الفولاذ الهيكلي المصنوع من سبائك التيتانيوم على خصائص ميكانيكية وخصائص معالجة جيدة ، ولكن العيب الرئيسي هو أن الصلابة ضعيفة بعض الشيء.

في الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الكروم عادة ما تحتاج إلى إضافة حوالي 5 أضعاف محتوى الكربون من التيتانيوم ، لا يمكن فقط تحسين مقاومة التآكل (بشكل أساسي مقاومة التآكل بين الخلايا الحبيبية) وصلابة الفولاذ ؛يمكنه أيضًا منع اتجاه نمو الحبوب للفولاذ في درجات الحرارة العالية وتحسين أداء اللحام للفولاذ.

(7) النيوبيوم / الكولتان (Nb / Cb)

غالبًا ما يتعايش النيوبيوم مع الكولتان والتنتالوم ، ودورهما في الفولاذ مشابه.يتم إذابة النيوبيوم والتنتالوم جزئيًا في المحلول الصلب لتقوية المحلول الصلب.يمكن تحسين قدرة التبريد للفولاذ بشكل كبير عندما يتم إذابته في الأوستينيت.ومع ذلك ، في شكل جزيئات كربيد وأكسيد ، تقوم بتكرير الحبوب وتقليل صلابة الفولاذ.يمكن أن يزيد من استقرار التقسية للفولاذ وله تأثير التصلب الثانوي.يمكن أن يحسن تتبع النيوبيوم قوة الفولاذ دون التأثير على اللدونة أو المتانة.بسبب تأثير تكرير الحبوب ، يمكن تحسين صلابة تأثير الصلب ويمكن تقليل درجة حرارة الانتقال الهش.عندما يكون المحتوى أكثر من 8 مرات من الكربون ، يمكن إصلاح كل الكربون الموجود في الفولاذ تقريبًا ، بحيث يتمتع الفولاذ بمقاومة جيدة للهيدروجين.يمكن منع التآكل الحبيبي للصلب الأوستنيتي بواسطة وسط مؤكسد.بسبب تثبيت الكربون وتصلب الترسيب ، يمكن تحسين خصائص درجات الحرارة العالية للفولاذ ذو القوة الساخنة ، مثل مقاومة الزحف.

يمكن أن يحسن النيوبيوم قوة الخضوع وصلابة الصدمات ويقلل من درجة حرارة انتقال الهشاشة في الفولاذ منخفض السبائك الشائع المستخدم في البناء.زيادة الصلابة في الكربنة وتقسية الفولاذ الإنشائي السبائكي.تحسين المتانة وأداء درجات الحرارة المنخفضة للفولاذ.يمكن أن تقلل من تصلب الهواء من الفولاذ المقاوم للصدأ المقاوم للحرارة المرتنزية منخفض الكربون ، وتجنب تصلب وهشاشة ، وتحسين قوة الزحف.

(8) الزركونيوم (Zr)

الزركونيوم هو عنصر قوي لتشكيل الكربيد ، ودوره في الفولاذ يشبه النيوبيوم والتنتالوم والفاناديوم.إن إضافة كمية صغيرة من الزركونيوم لها تأثير في تفريغ وتنقية وتكرير الحبوب ، وهو أمر مفيد لأداء درجات الحرارة المنخفضة للصلب وتحسين أداء الختم.غالبًا ما يستخدم في تصنيع سبائك الصلب عالية القوة والنيكل الفائقة لمحرك الغاز وهيكل الصواريخ الباليستية.

(9) كوبالت

يستخدم الكوبالت في الغالب في أنواع الفولاذ والسبائك الخاصة.يحتوي الفولاذ عالي السرعة الذي يحتوي على الكوبالت على صلابة عالية لدرجة الحرارة ، ويمكن إضافة الموليبدينوم إلى الفولاذ المارتنسيتي المتقادم في نفس الوقت للحصول على صلابة عالية للغاية وخصائص ميكانيكية شاملة جيدة.بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الكوبالت عنصرًا مهمًا في صناعة السبائك في الفولاذ ذي القوة الساخنة والمواد المغناطيسية.

يقلل الكوبالت من صلابة الفولاذ ، لذا فإن إضافة الفولاذ الكربوني وحده سيقلل من الخصائص الميكانيكية العامة للفولاذ المقسى.يمكن أن يقوي الكوبالت الفريت ، وعند إضافته إلى الفولاذ الكربوني ، يمكنه تحسين الصلابة ونقطة الخضوع وقوة الشد للفولاذ في الحالة الملدنة أو الطبيعية ، وله تأثير سلبي على الاستطالة وانكماش المقطع.تقل صلابة التأثير مع زيادة محتوى الكوبالت.يستخدم الكوبالت في الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة بسبب مقاومته للأكسدة.تُظهر توربينات الغاز المصنوعة من سبائك الكوبالت دورها الفريد.