دور عناصر صناعة السبائك في الفولاذ (اثنان)

(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.

(10) السيليكون (سي)

يمكن إذابة السيليكون في الفريت والأوستينيت لتحسين صلابة وقوة الفولاذ ، ودوره يأتي في المرتبة الثانية بعد الفوسفور ، وأقوى من المنغنيز والنيكل والكروم والتنغستن والموليبدينوم والفاناديوم وعناصر أخرى.ومع ذلك ، عندما يتجاوز محتوى السيليكون 3٪ ، تقل ليونة وصلابة الفولاذ بشكل كبير.يمكن للسيليكون تحسين الحد المرن ، وقوة الخضوع ونسبة الخضوع (σs / b) ، وقوة التعب ونسبة التعب (σ-1 / b) من الفولاذ.هذا هو السبب في أنه يمكن استخدام فولاذ منغنيز السيليكون أو السيليكون كصلب نابض.

يمكن أن يقلل السيليكون من الكثافة والتوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي للفولاذ.يمكن أن تعزز تقشير حبوب الفريت ، وتقليل الإكراه.يميل إلى تقليل تباين البلورة ، بحيث يكون المغنطة سهلاً ، ويقل التردد ، ويمكن استخدامه لإنتاج الفولاذ الكهربائي ، وبالتالي فإن فقدان الكتلة المغناطيسية لألواح الصلب السيليكونية منخفضة.يمكن للسيليكون تحسين التوصيل المغناطيسي للفريت ، بحيث يكون للصفائح الفولاذية حساسية مغناطيسية أعلى تحت مجال مغناطيسي ضعيف.ومع ذلك ، يقلل السيليكون من الحساسية المغناطيسية للفولاذ تحت مجال مغناطيسي قوي.يحتوي السيليكون على مادة قوية لإزالة الأكسدة ، مما يقلل من تأثير الشيخوخة المغناطيسية للحديد.

عندما يتم تسخين الفولاذ المحتوي على السيليكون في الغلاف الجوي المؤكسد ، سيتم تشكيل طبقة من فيلم SiO2 على السطح ، وبالتالي تحسين مقاومة أكسدة الفولاذ عند درجة حرارة عالية.

يمكن أن يعزز السيليكون نمو البلورات العمودي ويقلل من اللدونة في الفولاذ المصبوب.إذا كان الفولاذ السليكوني يبرد بشكل أسرع عند تسخينه ، فإن الفرق في درجة الحرارة بين داخل وخارج الفولاذ يكون كبيرًا بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة ، وبالتالي الكسر.

يمكن أن يقلل السيليكون من قابلية لحام الفولاذ.نظرًا لأن السيليكون أقوى من الحديد في الاندماج مع الأكسجين ، فمن السهل توليد سيليكات ذات نقطة انصهار منخفضة في اللحام ، مما يزيد من سيولة الخبث المنصهر والمعدن المنصهر ، مما يتسبب في حدوث ظاهرة تناثر ويؤثر على جودة اللحام.السيليكون مزيل أكسدة جيد.عند استخدام إزالة الأكسدة بالألمنيوم ، تتم إضافة كمية معينة من السيليكون ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير معدل إزالة الأكسدة.توجد كمية معينة من السيليكون في الفولاذ ، والتي يتم إدخالها كمادة خام في عملية تصنيع الحديد والصلب.في غليان الفولاذ ، يقتصر السيليكون على العلامة & lt ؛0.07٪ ، عندما يُعتزم إضافته ، تتم إضافة سبيكة الفيروسيليكون في صناعة الصلب.

(11) المنغنيز (مينيسوتا)

المنغنيز هو مزيل أكسدة جيد ومزيل الكبريت.يحتوي الفولاذ بشكل عام على كمية معينة من المنغنيز ، والتي يمكن أن تقضي أو تضعف هشاشة الفولاذ الساخنة الناتجة عن الكبريت ، وذلك لتحسين أداء العمل الساخن للفولاذ.

يحسن المحلول الصلب المكون من المنغنيز والحديد صلابة وقوة الفريت والأوستينيت في الفولاذ.في الوقت نفسه ، هو عنصر يتكون من الكربيدات ويدخل في الأسمنت ليحل محل بعض ذرات الحديد.يلعب المنغنيز دورًا في تكرير البرليت وتحسين قوة فولاذ البرليت بشكل غير مباشر عن طريق تقليل درجة حرارة التحول الحرجة في الفولاذ.يحتل المنغنيز المرتبة الثانية بعد النيكل في قدرته على تثبيت الهياكل الأوستنيتي ويزيد بقوة من صلابة الفولاذ.تم تصنيع مجموعة متنوعة من سبائك الفولاذ من المنغنيز الذي يحتوي على أقل من 2٪ وعناصر أخرى.

يتميز المنغنيز بخصائص الموارد الغنية والكفاءة المتنوعة ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع ، مثل الفولاذ الهيكلي الكربوني ذو المحتوى العالي من المنغنيز ، والصلب الزنبركي.

في الفولاذ المقاوم للتآكل عالي الكربون والمنغنيز ، يمكن أن يصل محتوى المنغنيز إلى 10٪ ~ 14٪.بعد المعالجة بالمحلول الصلب ، يكون لها صلابة جيدة.عندما تتشوه بالصدمات ، فإن الطبقة السطحية سوف تقوى بسبب التشوه ولديها مقاومة عالية للتآكل.

يشكل المنغنيز والكبريت MnS مع درجة انصهار أعلى ، والتي يمكن أن تمنع ظاهرة الهشاشة الساخنة التي تسببها FeS.يميل المنغنيز إلى زيادة خشونة الحبوب وتخفيف حساسية الفولاذ.إذا لم يكن التبريد بعد الصهر والتزوير مناسبًا ، فمن السهل إنتاج بقع بيضاء.

(12) ألمنيوم (Al)

يستخدم الألمنيوم بشكل أساسي لإزالة الأكسدة وتنقية الحبوب.تعزيز تكوين طبقة نيتروجين صلبة مقاومة للتآكل في الفولاذ الآزوتي.يمكن للألمنيوم أن يمنع شيخوخة الفولاذ منخفض الكربون ويحسن صلابة الفولاذ في درجات الحرارة المنخفضة.عندما يكون المحتوى مرتفعًا ، يمكن تحسين مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل في حمض الأكسدة وغاز الفولاذ H2S ، ويمكن تحسين الخصائص الكهربائية والمغناطيسية للصلب.يلعب الألمنيوم دورًا كبيرًا في تقوية الحلول في الفولاذ ، وتحسين مقاومة التآكل ، وقوة التعب والخصائص الميكانيكية الأساسية للفولاذ الكربوني.

في السبائك المقاومة للصهر ، يتم تشكيل مركبات الألومنيوم والنيكل لتحسين قوة الصهر.تتميز سبائك الألومنيوم Fe-cr المحتوية على الألومنيوم بخصائص المقاومة المستمرة تقريبًا ومقاومة الأكسدة الممتازة عند درجة حرارة عالية ، وهي مناسبة لاستخدامها كمواد سبائك معدنية كهربائية وسلك مقاومة الألومنيوم الكروم.

عندما يتم إزالة الأكسدة من بعض الفولاذ ، إذا كانت كمية الألمنيوم أكثر من اللازم ، فإنه سينتج بنية مجهرية غير طبيعية ويعزز ميل الجرافيت للفولاذ.في الفولاذ الحديدي والبرليت ، سيقلل محتوى الألمنيوم العالي من قوة ومتانة درجات الحرارة المرتفعة ، ويجلب بعض الصعوبات في الصهر والسكب والجوانب الأخرى.

(13) نحاس (نحاس)

يتمثل الدور البارز للنحاس في الفولاذ في تحسين مقاومة التآكل في الغلاف الجوي للفولاذ العادي منخفض السبائك ، خاصة عند استخدامه مع الفوسفور ، يمكن أن تؤدي إضافة النحاس أيضًا إلى تحسين قوة ونسبة إنتاجية الفولاذ ، ولكن ليس لها تأثير سلبي على اللحام أداء.عمر مقاومة التآكل لسكك الحديد الفولاذية (U-Cu) الذي يحتوي على 0.20٪ ~ 0.50٪ نحاس هو 2-5 مرات من سكة الكربون العادية بالإضافة إلى مقاومة التآكل.

عندما يكون محتوى النحاس أكثر من 0.75٪ ، فإنه يمكن أن ينتج تأثير تقوية الشيخوخة بعد معالجة المحلول والشيخوخة.في المحتوى المنخفض ، يكون تأثيره مشابهًا للنيكل ، ولكنه أضعف.عندما يكون المحتوى أعلى ، يكون غير مواتٍ لمعالجة التشوه الساخن ويؤدي إلى هشاشة النحاس أثناء معالجة التشوه الساخنة.يمكن للنحاس بنسبة 2٪ -3٪ في الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ أن يقاوم تآكل حامض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك وحمض الهيدروكلوريك واستقرار تآكل الإجهاد.

(14) البورون (م)

تتمثل الوظيفة الرئيسية للبورون في الفولاذ في زيادة صلابة الفولاذ ، وبالتالي توفير المعادن النادرة الأخرى ، والنيكل والكروم والموليبدينوم وما إلى ذلك. ولهذا الغرض ، يتم تحديد محتواه بشكل عام في النطاق من 0.001٪ إلى 0.005٪.يمكن أن يحل محل 1.6٪ نيكل ، 0.3٪ كروم أو 0.2٪ موليبدينوم.وتجدر الإشارة إلى أن الموليبدينوم يمكن أن يمنع أو يقلل من هشاشة التقسية ، بينما يعزز البورون بشكل طفيف ميل التقصف الهش ، لذلك لا يمكن استبداله بالبورون بالكامل.

يمكن أن يجعل الفولاذ الكربوني المتوسط ​​مع البورون ، بسبب تحسين الصلابة ، سمك أكثر من 20 مم من الفولاذ بعد تحسين أداء التقسية بشكل كبير ، وبالتالي ، يمكن استخدام فولاذ 40B و 40MnB بدلاً من 40Cr ، ويمكن استخدام فولاذ 20Mn2TiB بدلاً من 20CrMnTi الصلب الكربوني.ولكن نظرًا لأن دور البورون مع زيادة محتوى الكربون في الفولاذ ويضعف ، أو حتى يختفي ، في اختيار الفولاذ الكربوني البورون ، يجب أن يأخذ في الاعتبار الأجزاء بعد الكربنة ، فإن صلابة طبقة الكربنة ستكون أقل من جوهر صلابة هذه الميزة.

مطلوب بشكل عام أن يتم إخماد فولاذ الزنبرك بالكامل ، وعادة ما تكون منطقة الزنبرك ليست كبيرة ، ويكون استخدام الفولاذ المحتوي على البورون مفيدًا.يتقلب تأثير البورون على فولاذ الزنبرك العالي السيليكون بشكل كبير ، لذلك من غير الملائم استخدامه.

للبورون تقارب قوي مع النيتروجين والأكسجين.يمكن أن تؤدي إضافة 0.007٪ من البورون إلى الفولاذ المغلي إلى القضاء على ظاهرة شيخوخة الفولاذ.

(15) الأرض النادرة (إعادة)

بشكل عام ، تشير العناصر الأرضية النادرة إلى الجدول الدوري للعناصر ذات الأعداد الذرية من 57 إلى 71 (15 لانثانيدات) بالإضافة إلى 21 سكانديوم و 39 إيتريوم ، أي ما مجموعه 17 عنصرًا.إنها قريبة في طبيعتها ولا يمكن فصلها بسهولة.تعتبر العناصر غير المنفصلة ، والتي تسمى الأتربة النادرة المختلطة ، أرخص ويمكن أن تحسن اللدونة ومتانة الصدمات للفولاذ المدرفل المطروق ، خاصة في الفولاذ المصبوب.يمكنه تحسين مقاومة الزحف للسبائك الحرارية الكهروحرارية الفولاذية المقاومة للحرارة والسبائك الفائقة.

يمكن للعناصر الأرضية النادرة أيضًا تحسين مقاومة الأكسدة ومقاومة التآكل للفولاذ.التأثير المضاد للأكسدة أكثر من السيليكون والألمنيوم والتيتانيوم وعناصر أخرى.يمكن أن يحسن سيولة الفولاذ ، ويقلل من الشوائب غير المعدنية ، ويجعل الهيكل الفولاذي مضغوطًا ونقيًا.

الصلب العادي منخفض السبائك مع العناصر الأرضية النادرة المناسبة له تأثير جيد في إزالة الأكسدة والكبريت ، ويحسن صلابة الصدمات (خاصة متانة درجات الحرارة المنخفضة) ، ويحسن خصائص تباين الخواص.

تعمل العناصر الأرضية النادرة في سبائك الألومنيوم Fe-Cr على زيادة القدرة المضادة للأكسدة للسبائك ، والحفاظ على الحبوب الدقيقة للصلب عند درجة حرارة عالية ، وتحسين قوة درجة الحرارة المرتفعة ، بحيث يتم زيادة عمر سبيكة التسخين الكهربائي بشكل كبير.

(16) نيتروجين (ن)

تُستخدم طاقة النيتروجين جزئيًا في الحديد ، والتي لها تأثير في تقوية المحلول الصلب وتحسين الصلابة ، ولكنها ليست مهمة.بسبب ترسيب النتريدات على حدود الحبوب ، يمكن زيادة قوة درجة الحرارة العالية لحدود الحبوب ويمكن زيادة قوة زحف الفولاذ.جنبا إلى جنب مع العناصر الأخرى في الفولاذ ، وتأثير تصلب هطول الأمطار.مقاومة التآكل للفولاذ ليست مهمة ، لكن نيترة سطح الفولاذ لا تزيد من الصلابة ومقاومة التآكل فحسب ، بل تحسن أيضًا مقاومة التآكل بشكل كبير.يمكن أن يؤدي النيتروجين المتبقي في الفولاذ منخفض الكربون إلى هشاشة الشيخوخة.

(17) كبريت (S)

يمكن تحسين قابلية الفولاذ من خلال زيادة محتوى الكبريت والمنغنيز.يضاف الكبريت كعنصر مفيد في الفولاذ الذي يسهل تشكيله آليًا.يتم فصل الكبريت بدرجة عالية في الفولاذ.تدهور جودة الفولاذ ، في درجات الحرارة العالية ، يقلل من لدونة الفولاذ ، وهو عنصر ضار ، موجود على شكل FeS مع نقطة انصهار أقل.FeS وحده لديه نقطة انصهار تبلغ 1190 ℃ فقط ، في حين أن درجة حرارة الانصهار للبلورة سهلة الانصهار المتكونة من الحديد في الفولاذ أقل من ذلك ، 988 ℃ فقط.عندما يتصلب الفولاذ ، يتحد كبريتيد الحديد عند حدود الحبوب الأولية.عندما يتم لف الفولاذ عند 1100 ~ 1200 ℃ ، فإن FeS على حدود الحبوب سوف يذوب ، مما يضعف إلى حد كبير قوة الربط بين الحبوب ويؤدي إلى ظاهرة الهشاشة الساخنة للفولاذ ، لذلك يجب التحكم في الكبريت بشكل صارم.بشكل عام ، يتم التحكم فيه بين 0.020٪ و 0.050٪.لمنع الهشاشة التي يسببها الكبريت ، يجب إضافة ما يكفي من المنجنيز لتكوين MnS مع نقطة انصهار أعلى.إذا كان الفولاذ يحتوي على معدل تدفق مرتفع ، فإن اللحام الناتج عن توليد ثاني أكسيد الكبريت سيشكل مسامًا وفضفاضة في معدن اللحام.

(18) الفوسفور (P)

الفوسفور له تأثير قوي على تقوية المحلول الصلب والتصلب البارد في الفولاذ.يمكن أن تؤدي إضافة الفولاذ الهيكلي منخفض السبائك كعنصر صناعة السبائك إلى تحسين قوتها ومقاومة التآكل في الغلاف الجوي ، ولكنها تقلل من أداء الختم البارد.يمكن أن يؤدي دمج الفوسفور مع الكبريت والمنغنيز إلى زيادة أداء القطع للصلب ، وزيادة جودة سطح قطعة العمل ، لسهولة قطع الفولاذ ، لذا فإن القطع السهل للفولاذ هو أيضًا محتوى عالي نسبيًا من الفوسفور.الفسفور المستخدم في الفريت ، على الرغم من أنه يمكن أن يحسن قوة وصلابة الفولاذ ، إلا أن أكبر ضرر هو أن الفصل خطير ، ويزيد من هشاشة الفولاذ ، ويزيد بشكل كبير من اللدونة وصلابة الفولاذ ، مما يؤدي إلى سهولة التكسير في الفولاذ في المعالجة الباردة ، وهي ما يسمى بظاهرة "الهشاشة الباردة".للفوسفور أيضًا تأثير سلبي على قابلية اللحام.الفوسفور عنصر ضار ، يجب التحكم فيه بدقة ، المحتوى العام لا يزيد عن 0.03٪ ~ 0.04٪.