บทนำของโลหะผสมเหล็ก บทบาทของโลหะผสมเหล็กคืออะไร?

แนะนำ

ส่วนผสมหลักของโลหะผสมเหล็ก ได้แก่ ซิลิกอน แมงกานีส โครเมียม นิกเกิล โมลิบดีนัม ทังสเตน วานาเดียม ไททาเนียม ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม โคบอลต์ อลูมิเนียม ทองแดง โบรอน แรร์เอิร์ธ ฯลฯ

วาเนเดียม ไททาเนียม ไนโอเบียม และเซอร์โคเนียมเป็นองค์ประกอบการขึ้นรูปคาร์ไบด์ที่แข็งแรงในเหล็กกล้าตราบใดที่มีคาร์บอนเพียงพอ คาร์ไบด์ของพวกมันก็สามารถก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสมเมื่อไม่มีคาร์บอนหรืออยู่ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูง คาร์บอนจะเข้าสู่สารละลายที่เป็นของแข็งในสถานะอะตอมแมงกานีส โครเมียม ทังสเตน และโมลิบดีนัมเป็นองค์ประกอบที่สร้างคาร์ไบด์ ซึ่งบางส่วนเข้าสู่สารละลายที่เป็นของแข็งในสถานะอะตอมอลูมิเนียม ทองแดง นิกเกิล โคบอลต์ และซิลิกอนเป็นองค์ประกอบที่ไม่ก่อให้เกิดคาร์ไบด์และโดยทั่วไปมีอยู่ในสถานะอะตอมในสารละลายที่เป็นของแข็ง

บทบาท

เหล็กโครงสร้างโลหะผสม

เหล็กโครงสร้างโลหะผสม

1, คาร์บอน (C): ปริมาณคาร์บอนของเหล็กเพิ่มขึ้น จุดครากและความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้น แต่ความเป็นพลาสติกและแรงกระแทกลดลง เมื่อปริมาณคาร์บอนเกิน 0.23% ประสิทธิภาพการเชื่อมเหล็กเสื่อมลง ดังนั้นจึงใช้สำหรับการเชื่อมเหล็กโครงสร้างที่มีโลหะผสมต่ำ ปริมาณคาร์บอน โดยทั่วไปไม่เกิน 0.20%ปริมาณคาร์บอนสูงจะยังลดความต้านทานการกัดกร่อนของบรรยากาศของเหล็ก เหล็กกล้าคาร์บอนสูงในฟิลด์เปิดเป็นสนิมง่ายนอกจากนี้ คาร์บอนยังสามารถเพิ่มความเปราะเย็นและความไวต่ออายุของเหล็กได้อีกด้วย

2, ซิลิกอน (Si) : ซิลิกอนถูกเติมเป็นตัวรีดิวซ์และขจัดออกซิไดเซอร์ในกระบวนการผลิตเหล็ก ดังนั้นเหล็กจึงมีซิลิกอน 0.15-0.30%ซิลิคอนถือเป็นองค์ประกอบโลหะผสมหากเหล็กมีซิลิกอนมากกว่า 0.50 ถึง 0.60%ซิลิคอนสามารถเพิ่มขีดจำกัดความยืดหยุ่น จุดคราก และความต้านทานแรงดึงของเหล็กได้อย่างมาก ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะเหล็กสปริงการเพิ่มซิลิกอน 1.0-1.2% ให้กับเหล็กโครงสร้างที่ชุบแข็งและอบด้วยความร้อน สามารถเพิ่มความแข็งแรงได้ 15-20%การรวมกันของซิลิกอนและโมลิบดีนัม ทังสเตน โครเมียม ฯลฯ มีผลในการปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนและความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน และสามารถทำเหล็กทนความร้อนได้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่มีซิลิกอน 1-4% ที่มีค่าการนำแม่เหล็กสูงมาก ใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้าเป็นแผ่นเหล็กซิลิกอนการเพิ่มขึ้นของซิลิกอนจะลดประสิทธิภาพการเชื่อมของเหล็ก

3, แมงกานีส (Mn) : ในกระบวนการทำเหล็ก แมงกานีสเป็นสารกำจัดออกซิไดซ์และขจัดซัลเฟตที่ดี เหล็กกล้าทั่วไปที่มีแมงกานีส 0.30-0.50%เมื่อเพิ่มเหล็กกล้าคาร์บอนมากกว่า 0.70% แม้ว่า "เหล็กแมงกานีส" เหล็กปริมาณทั่วไปของเหล็กไม่เพียงมีความเหนียวเพียงพอ แต่ยัง มีความแข็งแรงและความแข็งสูงขึ้น ปรับปรุง quenchability ของเหล็ก ปรับปรุงร้อน ประสิทธิภาพการทำงานของเหล็ก เช่น เหล็กกล้า 16 ล้านสูงกว่าจุดให้ผลผลิต A3 40%เหล็กกล้าแมงกานีส 11-14% ที่มีความทนทานต่อการสึกหรอสูงมาก ใช้สำหรับถังขุด, ซับในโรงสีลูก ฯลฯ การเพิ่มขึ้นของแมงกานีสจะทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กลดลงและลดประสิทธิภาพการเชื่อม

4 ฟอสฟอรัส (P) : โดยทั่วไป ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตรายในเหล็ก เพิ่มความเปราะเย็นของเหล็ก ทำให้ประสิทธิภาพการเชื่อมไม่ดี ลดปั้น ทำให้ประสิทธิภาพการดัดเย็นไม่ดีดังนั้น ปริมาณฟอสฟอรัสในเหล็กมักจะต้องน้อยกว่า 0.045% และเหล็กคุณภาพสูงจะต้องต่ำกว่า

5 กำมะถัน (S) : กำมะถันมักจะเป็นองค์ประกอบที่เป็นอันตรายทำให้เหล็กร้อนเปราะ ลดความเหนียวและความเหนียวของเหล็ก และทำให้เกิดรอยแตกระหว่างการตีขึ้นรูปและการรีดกำมะถันยังเป็นอันตรายต่อประสิทธิภาพการเชื่อมและลดความต้านทานการกัดกร่อนดังนั้น ปริมาณกำมะถันมักจะต้องน้อยกว่า 0.055% และเหล็กคุณภาพสูงจะต้องน้อยกว่า 0.040%การเพิ่มกำมะถัน 0.08-0.20% ให้กับเหล็กสามารถปรับปรุงความสามารถในการแปรรูป ซึ่งมักเรียกว่าเหล็กตัดอิสระ

6, โครเมียม (Cr) : ในเหล็กโครงสร้างและเหล็กกล้าเครื่องมือ โครเมียมสามารถปรับปรุงความแข็งแรง ความแข็ง และความต้านทานการสึกหรอได้อย่างมาก แต่ในขณะเดียวกันก็ช่วยลดความเป็นพลาสติกและความเหนียวโครเมียมสามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก ดังนั้นจึงเป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่สำคัญของเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กทนความร้อน

7, นิกเกิล (Ni): นิกเกิลสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็ก และรักษาความเป็นพลาสติกและความเหนียวที่ดีนิกเกิลมีความต้านทานการกัดกร่อนสูงต่อกรดและด่าง ทนต่อการเกิดสนิมและทนความร้อนที่อุณหภูมิสูงอย่างไรก็ตาม เนื่องจากนิกเกิลเป็นทรัพยากรที่หายาก จึงควรใช้องค์ประกอบโลหะผสมอื่นๆ แทนเหล็กกล้านิกเกิลโครเมียม

8 โมลิบดีนัม (โม) : โมลิบดีนัมสามารถทำให้เม็ดเหล็กกลั่น ปรับปรุงการชุบแข็งและประสิทธิภาพความร้อน ที่อุณหภูมิสูงเพื่อรักษาความแข็งแรงเพียงพอและความสามารถในการป้องกันการคืบ (ความเครียดระยะยาวที่อุณหภูมิสูง เสียรูป เรียกว่าคืบ)คุณสมบัติทางกลของเหล็กโครงสร้างสามารถปรับปรุงได้โดยการเพิ่มโมลิบดีนัมนอกจากนี้ยังสามารถยับยั้งความเปราะบางของโลหะผสมเหล็กที่เกิดจากการชุบแข็งสามารถปรับปรุงรอยแดงในเหล็กกล้าเครื่องมือได้

9, ไททาเนียม (Ti) : ไททาเนียมเป็นตัวขจัดออกซิไดซ์ที่แรงในเหล็กมันสามารถทำให้โครงสร้างภายในของเหล็กกระชับ และปรับแต่งแรงเกรนลดความไวของเวลาและความเปราะบางเย็นปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมสามารถหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้โดยการเพิ่มไททาเนียมที่เหมาะสมลงในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก Cr 18 Ni 9

10, วานาเดียม (V) : วาเนเดียมเป็นสารขจัดออกซิไดซ์ของเหล็กที่ดีเยี่ยมการเพิ่มวาเนเดียม 0.5% ให้กับเหล็กสามารถปรับปรุงเกรนโครงสร้างจุลภาค ปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียวคาร์ไบด์ที่เกิดจากวาเนเดียมและคาร์บอนสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของไฮโดรเจนภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง

11 ทังสเตน (W) : จุดหลอมเหลวของทังสเตนสูงกว่าหลัก เป็นองค์ประกอบโลหะผสมที่หายากทังสเตนคาร์ไบด์ที่เกิดจากทังสเตนและคาร์บอนมีความแข็งสูงและทนต่อการสึกหรอการเพิ่มทังสเตนลงในเหล็กกล้าเครื่องมือสามารถปรับปรุงความแข็งแกร่งของสีแดงและความแข็งแรงทางความร้อนได้อย่างมาก ซึ่งสามารถใช้เป็นเครื่องมือตัดและแม่พิมพ์ขึ้นรูป

12, ไนโอเบียม (Nb) : ไนโอเบียมสามารถขัดเกลาเมล็ดพืชและลดความไวต่อความร้อนสูงเกินไปและความเปราะบางของเหล็กในการแบ่งเบาบรรเทา ปรับปรุงความแข็งแรง แต่พลาสติกและความเหนียวลดลงการเพิ่มไนโอเบียมในเหล็กกล้าผสมต่ำทั่วไปสามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศและการกัดกร่อนของไฮโดรเจน ไนโตรเจน และแอมโมเนียที่อุณหภูมิสูงไนโอเบียมสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมสามารถป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรนได้โดยการเพิ่มไนโอเบียมลงในเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก

13, โคบอลต์ (Co) : โคบอลต์เป็นโลหะมีค่าหายาก ส่วนใหญ่ใช้ในเหล็กและโลหะผสมพิเศษ เช่น เหล็กร้อนและวัสดุแม่เหล็ก

14 ทองแดง (Cu) : หวู่ฮั่นเหล็กและเหล็กกล้าที่มีเหล็กถลุงแร่ Daye มักประกอบด้วยทองแดงทองแดงสามารถปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศข้อเสียคือง่ายต่อการทำให้เกิดการแตกร้าวแบบร้อนในระหว่างการตัดเฉือนที่ร้อน และความเป็นพลาสติกจะลดลงอย่างมากเมื่อปริมาณทองแดงเกิน 0.5%เมื่อปริมาณทองแดงน้อยกว่า 0.50% จะไม่มีผลต่อความสามารถในการเชื่อม

15, อะลูมิเนียม (Al) : อะลูมิเนียมเป็นสารขจัดออกซิไดซ์ที่ใช้กันทั่วไปในเหล็กกล้าการเพิ่มอะลูมิเนียมลงในเหล็กเพียงเล็กน้อยสามารถขัดเกลาเกรนและปรับปรุงความทนทานต่อแรงกระแทกได้ เช่น เหล็กกล้า 08Al สำหรับแผ่นดึงขึ้นรูปลึกอลูมิเนียมยังมีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนอลูมิเนียมผสมกับโครเมียมและซิลิกอนสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการป้องกันการลอกที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงของเหล็กได้อย่างมีนัยสำคัญข้อเสียของอะลูมิเนียมคือจะส่งผลต่อคุณสมบัติการทำงานที่ร้อน การเชื่อม และการตัดของเหล็ก

16, โบรอน (B) : การเพิ่มปริมาณโบรอนลงในเหล็กสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการอัดแน่นและการรีดร้อนของเหล็ก ปรับปรุงความแข็งแรง

17, ไนโตรเจน (N): ไนโตรเจนสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็ก ความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำและการเชื่อม เพิ่มความไวในการเสื่อมสภาพ

18. ธาตุหายาก (Xt) : ธาตุหายาก หมายถึง แลนทาไนด์ 15 ชนิดที่มีเลขอะตอม 57-71 ในตารางธาตุธาตุเหล่านี้เป็นโลหะทั้งหมด แต่ออกไซด์ของพวกมันดูเหมือนดิน ดังนั้นจึงเรียกว่าแรร์เอิร์ธการเพิ่มธาตุหายากเป็นเหล็กสามารถเปลี่ยนองค์ประกอบ สัณฐานวิทยา การกระจาย และคุณสมบัติของการรวมตัวในเหล็ก จึงเป็นการปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ ของเหล็ก เช่น ความเหนียว ความสามารถในการเชื่อม และประสิทธิภาพการทำงานที่เย็นสามารถปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของเหล็กคันไถได้โดยการเพิ่มธาตุหายาก