Стальные сплавы: Влияние 48 элементов | MachineMFG

Стальные сплавы: Влияние 48 элементов

0
(0)

Элемент 1: H(Водород)

Водород

Водород является наиболее вредным элементом в стали, и раствор водорода в стали может вызвать водородное охрупчивание и белые пятна в стали.

Растворимость водорода в твердой стали, как и кислорода и азота, очень низкая. Когда водород примешивается к жидкой стали при высоких температурах, он не успевает выйти из нее до охлаждения и накапливается в ней, образуя мелкие поры высокого давления. Это может привести к снижению пластичности, вязкости и усталостная прочность стали резко снижается или даже приводит к образованию серьезных трещин и хрупкому разрушению.

Водородное охрупчивание в основном встречается в мартенситной стали, но не очень заметен в ферритной стали. Обычно она увеличивается вместе с твердостью и содержанием углерода.

С другой стороны, водород может улучшить магнитную проводимость стали, но при этом увеличивает коэрцитивную силу и потери железа. После добавления водорода коэрцитивная сила может увеличиться в 0,5-2 раза.

Элемент 2:(Борон)

Бор

Основная функция бора в стали - повышение твердости стали, что позволяет экономить другие относительно редкие металлы, такие как никель, хром, молибден и др. Для этой цели его содержание обычно устанавливается в диапазоне от 0,001% до 0,005%. Он может заменить 1,6% никеля, 0,3% хрома или 0,2% молибдена.

Когда бор используется для замены молибдена, следует отметить, что хотя молибден может предотвратить или уменьшить отпускную хрупкость, бор имеет небольшую тенденцию к ее повышению. Поэтому молибден не может быть полностью заменен бором.

Добавление бора в углеродистую сталь позволяет повысить ее прокаливаемость, что может значительно улучшить характеристики стали толщиной более 20 мм. Поэтому сталь 40B и 40MnB может заменить 40CrСталь 20Mn2TiB может заменить науглероженную сталь 20CrMnTi.

Однако из-за ослабления или исчезновения эффекта бора с увеличением содержание углерода в сталиПри выборе бористой науглероженной стали следует учитывать, что после науглероживания деталей твердость науглероженного слоя будет ниже, чем у сердцевины.

Пружинная сталь, как правило, должна быть полностью закалена, и борная сталь будет хорошим выбором из-за ее небольшой площади пружины. Однако влияние бора на пружинную сталь с высоким содержанием кремния нестабильно, поэтому его не следует использовать.

Бор, азот и кислород имеют сильное сродство. Добавление 0,007% бора в обдирочную сталь может устранить старение стали.

Элемент 3: C(углерод)

Углерод

Углерод является основным элементом после железа, и он напрямую влияет на прочность, пластичность, вязкость и сварочные свойства стали.

Если содержание углерода в стали ниже 0,8%, то прочность и твердость стали увеличивается с увеличением содержания углерода, в то время как пластичность и вязкость уменьшаются.

Однако, когда содержание углерода превышает 1,0%, прочность стали снижается по мере увеличения содержания углерода.

С увеличением содержания углерода ухудшаются сварочные характеристики стали (при содержании углерода в стали более 0,3%, ее свариваемость значительно снижается). Кроме того, увеличивается хрупкость в холодном состоянии и чувствительность к старению, а также снижается устойчивость к атмосферной коррозии.

Элемент 4: N(Азот)

Азот

Влияние азота (N) на характеристики стали аналогично влиянию углерода и фосфора. При увеличении содержания азота можно значительно повысить прочность стали, одновременно снижая ее пластичность, особенно вязкость и свариваемость, и повышая хладноломкость.

Кроме того, повышается склонность к старению, хрупкость в холодном и горячем состоянии, а также ухудшаются сварочные свойства и свойства стали при холодном изгибе. Поэтому содержание азота в стали должно быть сведено к минимуму и ограничено.

Содержание азота должно быть не выше 0,018%. В сочетании с алюминием, ниобием, ванадием и другими элементами азот может уменьшить их негативное влияние и улучшить эксплуатационные характеристики стали. Азот также может использоваться в качестве элемента сплава для низких легированная сталь.

В некоторых видах нержавеющей стали соответствующее содержание азота позволяет сократить использование Cr и эффективно снизить затраты.

Элемент 5: O(Кислород)

Кислород

Кислород - вредный для стали элемент. Он естественным образом присутствует в стали в процессе выплавки, и полностью удалить его невозможно, даже при добавлении марганца, кремния, железа и алюминия в конце процесса.

Во время застывания расплавленной стали в результате реакций кислорода и углерода в растворе образуется угарный газ, который может вызывать образование пузырьков.

В стали кислород присутствует в основном в виде FeO, MnO, SiO2 и Al2O3, что снижает прочность и пластичность стали. В частности, серьезно страдают усталостная прочность и вязкость.

Кислород увеличивает потери железа в кремнистой стали, ослабляет магнитную проводимость и интенсивность магнитной индукции, а также усиливает эффект магнитного старения.

Элемент 6: Mg(магний)

Магний

Магний (Mg) может уменьшить количество включения в сталиУменьшить их размер, создать равномерное распределение и улучшить форму.

На сайте подшипниковая стальСледовые количества магния могут улучшить размер и распределение карбидов.

Когда содержание магния составляет от 0,002% до 0,003%, прочность на разрыв и предел текучести стали увеличивается более чем на 5%, при этом пластичность остается практически неизменной.

Элемент 7: Al (алюминий)

Алюминий

Алюминий, добавляемый в сталь в качестве раскислителя или легирующего элемента, гораздо сильнее раскисляет сталь, чем кремний и марганец.

Основная роль алюминия в стали заключается в рафинировании зерен и стабилизации азота, что значительно повышает ударную вязкость стали и снижает склонность к холодной хрупкости и старению.

Для углеродистой конструкционной стали марки D содержание кислоторастворимого алюминия в стали должно быть не менее 0,015%. Для глубокой штамповки холоднокатаного листа 08AL содержание кислоторастворимого алюминия в стали должно составлять 0,015%-0,065%.

Алюминий также может повышать коррозионную стойкость стали, особенно в сочетании с молибденом, медью, кремнием, хромом и другими элементами.

Алюминий добавляется к хрому молибденовая сталь и хромистой стали для повышения износостойкости.

Присутствие алюминия в высокоуглеродистой инструментальной стали может сделать процесс закаливания хрупкий.

Сайт недостаток алюминия Это может повлиять на свойства термической обработки, качество сварки и резки стали.

Элемент 8: Si(кремний)

Кремний

Si является важным восстановителем и раскислителем в процессе выплавки стали.

Многие материалы, содержащие углерод, содержат менее 0,5% Si, и этот Si обычно вводится в процессе выплавки стали в качестве восстановителя и раскислителя.

Кремний может быть растворен в феррите и аустенит для повышения твердости и прочности стали, уступая по этому показателю только фосфору и превосходя марганец, никель, хром, вольфрам, молибден и ванадий.

Однако, когда содержание кремния превышает 3%, пластичность и вязкость стали значительно снижаются.

Кремний может улучшить предел упругости, предел текучести, коэффициент текучести стали (Os/Ob), а также усталостную прочность и коэффициент усталости (σ-1/σb), поэтому кремниевая или кремнемарганцевая сталь может использоваться в качестве пружинной стали.

Кремний может снизить плотность, теплопроводность и электропроводность стали. Он может способствовать огрублению ферритных зерен и уменьшению коэрцитивной силы.

Кремний также может уменьшить анизотропию кристалла, делая его легко намагничиваемым и уменьшая магнитное сопротивление, что может быть использовано для производства электротехнической стали, поэтому потери магнитного блока лист кремнистой стали низкая.

Кремний может улучшить магнитную проницаемость феррита, благодаря чему стальной лист имеет большую магнитную силу в слабом магнитном поле. Но в сильном магнитном поле кремний снижает магнитную интенсивность стали. Кремний обладает сильной раскисляющей силой, которая уменьшает эффект магнитного старения железа.

При нагревании в окислительной атмосфере кремнистая сталь образует слой пленки SiO2, которая повышает стойкость стали к окислению при высокой температуре.

Кремний может способствовать росту столбчатых кристаллов в литой стали и снижать пластичность.

Если кремниевая сталь быстро остывает при нагревании, то из-за низкой теплопроводности разница внутренней и внешней температуры стали велика, что может легко привести к ее разрушению.

Кремний может снизить эффективность сварки стали, поскольку он легче окисляется, чем железо. Во время сварки легко образуется силикат с низкой температурой плавления, что может увеличить текучесть шлака и расплавленного металла, вызвать разбрызгивание и повлиять на качество сварки.

Кремний является хорошим раскислителем. При раскислении алюминия можно добавить определенное количество кремния, чтобы значительно повысить скорость раскисления.

Кремний имеет определенный остаток в стали, который вносится в сталь в качестве сырья. В обдирной стали содержание кремния ограничено до < 0,07%, а при необходимости в сталь добавляют сплав кремния с железом.

Элемент 9: (Фосфор)

Фосфор

Фосфор попадает в сталь из руды, которая обычно считается вредным элементом. Хотя фосфор может повышать прочность и твёрдость сталиПри этом значительно снижается пластичность и ударная вязкость.

Особенно при низких температурах он делает сталь значительно более хрупкой, что называется "холодной хрупкостью".

Холодная хрупкость снижает способность стали к холодной обработке и свариваемости.

Чем выше содержание фосфора, тем больше хрупкость в холодном состоянии, поэтому содержание фосфора в стали строго контролируется.

Высококачественная сталь: P < 0,025%; Качественная сталь: P < 0.04%; Обычная сталь: P < 0.085%.

P обладает сильными способностями к упрочнению твердых растворов и закалке при охлаждении.

В сочетании с медью он может повысить устойчивость высокопрочной низколегированной стали к атмосферной коррозии, но при этом снижает эффективность ее холодной штамповки;

В сочетании с серой и марганцем P улучшает обрабатываемость стали, хрупкость при отпуске и чувствительность к хрупкости в холодном состоянии.

Фосфор может улучшить сопротивление соотношению и уменьшить коэрцитивную силу и потери на вихревые токи из-за крупного зерна.

Что касается магнитной индукции, то магнитная индукция стали с более высоким содержанием P будет улучшена в слабом магнитном поле.

Горячая обработка кремниевой стали, содержащей P, не представляет сложности, но поскольку P может сделать кремниевую сталь хрупкой, его содержание должно составлять ≯ 0,15% (например, в холоднокатаной электротехнической кремниевой стали содержание P составляет 0,07 ~ 0,10%).

Фосфор - самый мощный элемент феррита. (влияние P на температуру рекристаллизации кремниевой стали и рост зерна в 4 ~ 5 раз выше, чем у кремния с тем же содержанием).

Элемент 10: S(Sulfur)

Сера

Серу получают из руды и топливного кокса, используемых при выплавке стали. Она является вредным элемент для стали.

Сера присутствует в стали в виде FeS. FeS и Fe образуют соединение с низкой температурой плавления 985 ℃. Температура горячей обработки стали обычно превышает 1150 ℃. Поэтому во время горячей обработки соединения FeS могут преждевременно расплавиться, что приведет к разрушению заготовки. Это явление называется "горячая хрупкость". Оно снижает пластичность и вязкость стали, вызывая трещины при ковке и прокатке.

Сера также вредит сварочным характеристикам и снижает коррозионную стойкость стали. Содержание серы в высококачественной стали должно быть менее 0,02% - 0,03%, в качественной стали менее 0,03% - 0,045%, а в обычной стали менее 0,055% - 0,7%.

Сера может использоваться для производства стальных деталей, требующих низкой производительности и высокого блеска поверхности, известных как быстрые режущая сталь, такие как Cr14 с небольшим количеством серы, намеренно добавленной (от 0,2% до 0,4%). В некоторых видах быстрорежущей и инструментальной стали для обработки поверхности используется S.

Элементы 11 и 12: K/Na(Kalium / Natrium)

K/Na могут использоваться в качестве модификаторов для сфероидизации карбидов в белом железе, повышая его прочность в два раза при сохранении твердости.

Они также могут улучшать структуру ковкого железа и стабилизировать процесс производства вермикулярного железа.

Кроме того, K/Na являются эффективными элементами для стимулирования аустенизации. Например, они могут снизить соотношение марганец/углерод в аустенитной марганцевой стали с 10:1-13:1 до 4:1-5:1.

Элемент 13: Ca(Calcium)

Добавление кальция в сталь позволяет рафинировать ее зерно, частично десульфуризировать, а также изменить состав, количество и форму неметаллические включения, аналогично добавлению редкоземельных металлов в сталь.

Это позволяет повысить коррозионную стойкость, износостойкость, высокотемпературные и низкотемпературные характеристики стали, а также ее ударную вязкость, усталостную прочность, пластичность и сварочные свойства.

Кроме того, добавление кальция может повысить хладостойкость, ударопрочность, твердость и контактную прочность стали. В литой стали добавление кальция увеличивает подвижность расплавленной стали, улучшает поверхность отливки и устраняет анизотропию организаций в отливке. При этом повышаются литейные характеристики, стойкость к термическому растрескиванию, механические свойства и производительность механической обработки.

Кроме того, добавление кальция в сталь позволяет улучшить ее характеристики в отношении водородных трещин и пластинчатого разрыва, а также продлить срок службы оборудования и инструментов. Кальций добавляется в основной сплав в качестве раскислителя, затравки и микролегирующего агента.

Элемент 14: Ti(Титан)

Титан имеет сильное сродство с азотом, кислородом и углеродом, причем сродство с S сильнее, чем с железом, что делает его эффективным элементом для раскисления и фиксации азота и углерода.

Хотя титан является сильным карбидообразующим элементом, он не соединяется с другими элементами, образуя соединения.

Карбид титана обладает сильной связующей силой, стабилен и трудно разлагается. Он может медленно растворяться в стали только при температуре выше 1000℃.

Перед изоляцией частицы карбида титана могут предотвратить рост зерна.

Благодаря большему сродству титана к углероду, чем к хрому, он обычно используется в нержавеющей стали для фиксации углерода, удаления хромовых разводов на границе зерен, а также для устранения или уменьшения межкристаллитная коррозия в стали.

Титан также является сильным ферритообразующим элементом, который значительно повышает температуру стали A1 и A3.

В обычной низколегированной стали титан может улучшить пластичность и вязкость, одновременно повышая прочность стали за счет фиксации азота и серы и образования карбида титана.

Уточнение зерна, образующееся при нормализации, осаждение карбидов может значительно улучшить пластичность и ударную вязкость стали.

Легированная конструкционная сталь, содержащая титан, обладает хорошими механическими свойствами и технологическими характеристиками, но ее главным недостатком является низкая прокаливаемость.

В высокохромистой нержавеющей стали содержание титана обычно в пять раз превышает содержание углерода, что позволяет повысить коррозионную стойкость (в основном, противмежкристаллитная коррозия) и вязкость стали, способствуют росту зерна при высоких температурах и улучшают сварочные характеристики стали.

Элемент 15: V(ванадий)

Ванадий обладает сильным сродством к углероду, азоту и кислороду, образуя с ними устойчивые соединения. В стали ванадий присутствует в основном в виде карбидов.

Ванадий выполняет функцию улучшения структуры и зернистости стали и может повышать прокаливаемость при растворении в твердом растворе при высоких температурах. Однако, присутствуя в виде карбидов, он может снижать прокаливаемость. Ванадий также повышает устойчивость закаленной стали к отпуску и производит эффект вторичного упрочнения.

Количество ванадия в стали обычно ограничивается 0,5%, за исключением быстрорежущей инструментальной стали. В обычных низких углеродистая легированная стальВанадий может рафинировать зерно и повысить прочность, коэффициент текучести, низкотемпературные свойства и сварочные свойства стали. В легированной конструкционной стали он может снижать прокаливаемость при обычной термообработке, если используется в сочетании с марганцем, хромом, молибденом и вольфрамом.

Ванадий может повысить прочность и коэффициент текучести пружинной и подшипниковой стали, особенно предел прочности и предел упругости, а также снизить чувствительность к углероду при термообработке, тем самым улучшая качество поверхности. При добавлении в инструментальные стали он рафинирует зерно, снижает чувствительность к перегреву, повышает стабильность отпуска и износостойкость, продлевая срок службы инструментов.

В науглероженной стали ванадий позволяет закаливать сталь непосредственно после науглероживания, без необходимости вторичной закалки. Подшипниковая сталь, содержащая ванадий и хром, отличается высокой дисперсностью и хорошими эксплуатационными характеристиками.

Элемент 16:Cr(Хром)

Хром повышает прокаливаемость стали и оказывает эффект вторичной закалки, а также может повысить твердость и износостойкость углеродистой стали, не делая ее хрупкой.

Когда содержание Cr превышает 12%, это делает сталь хорошо устойчивой к высокотемпературному окислению и коррозии, а также повышает ее горячую прочность.

Хром является основным легирующим элементом в нержавеющей, кислотостойкой и жаропрочной стали.

Хром может повысить прочность и твердость углеродистой стали при прокатке, уменьшить удлинение и усадку поперечного сечения.

Когда содержание хрома превышает 15%, прочность и твердость снижаются, а удлинение и усадка поперечного сечения соответственно увеличиваются. При шлифовании детали из хромистой стали легко получают высокое качество поверхности.

Основная функция хрома в структуре закалки - улучшение прокаливаемости, придание стали хороших комплексных механических характеристик после закалки и отпуска, производство карбида хрома в науглероженной стали для улучшения износостойкости поверхности материала.

Хромосодержащая пружинная сталь нелегко поддается обезуглероживанию при термообработке.

Хром может повысить износостойкость, твердость и красностойкость инструментальной стали, а также придать ей хорошую стабильность при отпуске.

В электротермических сплавах хром может повысить стойкость к окислению, сопротивление и прочность сплава.

Элемент 17:Mn(Марганец)

Mn может повысить прочность стали. Поскольку Mn относительно дешев и может быть легирован Fe, он оказывает незначительное влияние на пластичность, повышая при этом прочность стали. Поэтому Mn широко используется для усиления стали.

Можно сказать, что почти все углеродистые стали содержат Mn. Штамповочная мягкая сталь, двухфазная сталь (DP-сталь), сталь с индуцированной пластичностью (TR-сталь) и мартенситная сталь (MS-сталь) содержат марганец.

Как правило, содержание Mn в мягкой стали не превышает 0,5%. Содержание Mn в высокопрочной стали увеличивается с ростом уровня прочности, например, в мартенситной стали содержание Mn может достигать 3%.

Mn повышает прокаливаемость стали и улучшает ее термическую обработку. Типичный пример - сталь 40Mn и сталь № 40.

Mn может устранить влияние S (серы). Mn может образовывать MnS с высокой температурой плавления при выплавке стали, тем самым ослабляя и устраняя негативное влияние S.

Однако содержание Mn также является обоюдоострым мечом. Увеличение содержания Mn приводит к снижению пластичности и сварочных свойств стали.

Элемент 18:Ко(Кобальт)

Кобальт (Co) используется в специальных сталях и сплавах. Быстрорежущая сталь, содержащая Co, обладает высокой высокотемпературной твердостью.

При добавлении в мартенситно-стареющую сталь вместе с молибденом, Co может повысить твердость и общие механические свойства стали.

Кроме того, Co является важным легирующим элементом в горячих сталях и магнитных материалах.

Однако Co может снижать прокаливаемость стали и тем самым уменьшать ее комплексные механические свойства, особенно в углеродистой стали.

Кроме того, Co может укреплять феррит, а при добавлении в углеродистую сталь во время отжиг или нормализации, может повысить твердость, предел текучести и прочность на разрыв, но отрицательно влияет на удлинение и поперечную усадку стали.

Кроме того, увеличение содержания Co в стали снижает ее ударную вязкость.

Наконец, благодаря своим антиоксидантным свойствам Co используется в жаропрочных сталях и сплавах, в частности, в газовых турбинах из сплавов на основе Co.

Элемент 19:Ni(Nickel)

К положительным свойствам никеля относятся высокая прочность, высокая вязкость, хорошая прокаливаемость, высокая износостойкость и высокая коррозионная стойкость.

Никель может значительно повысить прочность стали, сохраняя при этом высокую вязкость. Кроме того, его температура хрупкости исключительно низка (ниже -100℃ при содержании никеля < 0,3%, и может снизиться до -180℃ при увеличении содержания Co до примерно 4-5%), что может повысить прочность и пластичность закаленной стали.

Сталь с Ni=3,5% не может быть закалена, но добавление Ni=8% к Cr-стали может превратить ее в M-тип при очень низкой скорости охлаждения.

Никель имеет постоянную решетки, близкую к γ-Fe, что способствует повышению твердости стали за счет образования непрерывного твердого раствора.

Никель может снизить критическую точку и повысить стабильность аустенитчто приводит к снижению температуры закалки и хорошему закаливанию.

Сталь с никелем обычно используется для изготовления тяжелых деталей большого сечения. В сочетании с Cr, W или Cr и Mo можно повысить прокаливаемость. Никель-молибденовая сталь имеет высокий предел усталости, а Ni сталь обладает хорошей термической усталостной прочностью, способна работать в горячих и холодных условиях.

В нержавеющей стали Ni используется для создания однородного A-образного тела для повышения коррозионной стойкости.

Никелевая сталь нелегко перегревается, что позволяет предотвратить рост зерна при высокой температуре и сохранить мелкозернистую структуру.

Элемент 20:Cu(cuprum)

Основная роль меди (Cu) в стали заключается в повышении устойчивости к атмосферной коррозии обычной низколегированной стали. При смешивании с фосфором Cu также может повысить прочность и коэффициент текучести стали без какого-либо негативного влияния на ее сварочные характеристики.

Стальной рельс (U-Cu), содержащий от 0,20% до 0,50% меди, обладает коррозионной стойкостью в 2-5 раз большей, чем обычная углеродистая сталь.

Когда содержание меди превышает 0,75%, после обработки твердым раствором и старения может возникнуть эффект старения.

При низком содержании меди ее действие аналогично действию никеля, но слабее. При высоком содержании меди он не подходит для обработки термической деформацией, что может привести к хрупкости меди.

Добавление меди 2-3% в аустенитную нержавеющую сталь может повысить коррозионную стойкость к серной, фосфорной и соляной кислоте, а также устойчивость к коррозии под напряжением.

Элемент 21:Ga(Gallium)

Галлий (Ga) - элемент, расположенный в закрытой γ-секции. Микрогаллий растворим в феррите и образует замещающий твердый раствор. Он не является карбидообразующим элементом, но также не образует оксидов, нитридов и сульфидов.

В двухфазных областях γ+a микрогаллий легко диффундирует из аустенита в феррит, где его концентрация высока. Влияние микрогалия на механические свойства стали в основном укрепляется твердым раствором.

Ga оказывает незначительное влияние на коррозионную стойкость стали.

Элемент 22:Ас(арсеник)

Мышьяк (As) в руде может быть удален только частично в процессе спекания, но его можно удалить при хлорирующем обжиге. В процессе доменной плавки As будет примешиваться к чугуну.

Когда содержание As в стали превышает 0,1%, это может увеличить хрупкость стали и ослабить ее сварочные характеристики. Таким образом, содержание As в руде должно контролироваться, а количество As в руде не должно превышать 0,07%.

Мышьяк имеет тенденцию к повышению предела текучести σs и предела прочности σb низкоуглеродистой круглой стали при одновременном снижении ее удлинения. Кроме того, его влияние на снижение ударной вязкости Akv углеродистой круглой стали при нормальной температуре является значительным.

Элемент 23:Se(selenium)

Селен (Se) может улучшить качество обработки свойства углеродистой сталинержавеющей стали и меди, и делают поверхность деталей яркой и чистой.

В кремнистой стали с высокой магнитной индукцией в качестве ингибитора часто используется MnSe2. Его хорошее включение, по сравнению с MnS, сильнее сдерживает рост зерна первичной рекристаллизации и способствует росту выбранного зерна вторичной рекристаллизации. Это позволяет получить текстуру с высокой ориентацией (110) [001].

Элемент 24:Zr(цирконий)

Цирконий (Zr) - сильный карбидообразующий элемент, и его роль в стали схожа с ролью ниобия, тантала и ванадия.

Добавление небольшого количества Zr оказывает эффект дегазации, очистки и рафинирования зерна, что благоприятно для улучшения низкотемпературных характеристик и штамповочных свойств стали.

Zr часто используется при производстве газовых двигателей и сверхпрочных сталей, а также высокотемпературных сплавов на основе Ni, необходимых для ракетных конструкций.

Элемент 25:Nb(ниобий)

Ниобий (Nb) часто ассоциируется с танталом, и их роль в стали схожа. Nb и тантал могут частично растворяться в твердом растворе и укреплять его.

Закалка стали значительно улучшается при растворении аустенитного тела. Однако в виде карбидов и оксидных частиц Nb может рафинировать зерно и снижать прокаливаемость стали. Он может повысить устойчивость стали к отпуску и обладает эффектом вторичного упрочнения.

Микрониобий может повысить прочность стали, не влияя на ее пластичность и вязкость. Более того, он может рафинировать зерно, улучшить ударную вязкость и снизить температуру хрупкого перехода стали. Когда содержание Nb более чем в 8 раз превышает содержание углерода, почти весь углерод в стали может быть зафиксирован, что делает сталь хорошо устойчивой к воздействию водорода.

В аустенитных сталях Nb может предотвратить возникновение межкристаллитной коррозии стали под действием окислительных сред. Он также может улучшить высокотемпературные характеристики горячей стали, такие как прочность при ползучести, благодаря фиксированному углероду и эффекту закалки осадком.

Nb может повысить предел текучести и ударную вязкость обычной низколегированной стали, а также снизить температуру ее хрупкого перехода, что благоприятно для сварки. При науглероживании и отпускной сплав конструкционной стали, он может увеличить прокаливаемость, улучшая при этом вязкость и низкотемпературные характеристики. Кроме того, Nb может уменьшить воздушную закалку низкоуглеродистой стали. мартенситная нержавеющая стальЭто позволяет избежать хрупкости при закалке и повысить прочность при ползучести.

Элемент 26:Мо (молибден)

Молибден (Mo) может улучшать прокаливаемость и теплоемкость стали, предотвращать отпускную хрупкость, повышать остаточный магнетизм, коэрцитивную силу и устойчивость к коррозии в некоторых средах.

На сайте закалка и отпуск стали, Mo может усилить глубину закалки, упрочнить детали большого сечения, улучшить сопротивление вытяжке или стабильность отпуска стали. Это позволяет более эффективно устранять (или снижать) остаточные напряжения и улучшать пластичность деталей при высокой температуре.

При науглероживании стали Mo может уменьшить тенденцию к образованию карбидов в сплошной сетке на границе зерен в науглероженном слое, уменьшить остаточный аустенит в науглероженном слое и относительно повысить износостойкость поверхности.

На сайте ковочный штамп Сталь, Mo может поддерживать стабильную твердость стали и повышать ее устойчивость к деформации, растрескиванию и истиранию.

В нержавеющей кислотостойкой стали Mo может дополнительно повысить коррозионную стойкость к органическим кислотам, таким как муравьиная, уксусная, щавелевая, перекись водорода, серная, сернистая, сульфатная, кислотным красителям, отбеливающему порошку или жидкости. В частности, добавление Mo может предотвратить склонность иона хлора к коррозии.

Быстрорежущая сталь W12Cr4V4Mo, содержащая около 1% Mo, обладает превосходной износостойкостью, твердостью при отпуске и красной твердостью.

Элемент 27:Sn(Stannum)

Олово (Sn) считается вредным примесным элементом в стали. Оно может влиять на качество стали, особенно на качество заготовок для непрерывной разливки. Sn может вызывать горячую хрупкость стали, отпускную хрупкость, трещины и изломы, влияя на сварочные характеристики стали, и является одним из "пяти зол" для стали.

Однако Sn играет важную роль в электротехнической стали, чугуне и легкорежущей стали. Размер зерен кремнистой стали связан с сегрегацией Sn, а сегрегация Sn может препятствовать росту зерна. Чем выше содержание Sn, тем крупнее осадок зерна и тем эффективнее он препятствует росту зерна. Чем меньше размер зерна, тем меньше потери железа.

Sn может изменить магнитные свойства кремниевой стали и улучшить прочность благоприятной текстуры {100} в готовом изделии из ориентированной кремниевой стали. Это может привести к очевидному увеличению интенсивности магнитной индукции. Когда небольшое количество Sn содержится в чугуне, оно может улучшить износостойкость стали и повлиять на текучесть расплавленного чугуна. Перлитный ковкий чугун обладает высокой прочностью и износостойкостью. Чтобы получить перлит, Sn добавляют в раствор сплава во время плавки. Поскольку Sn является элементом, блокирующим сферификацию графита, необходимо контролировать количество добавляемого Sn, которое обычно составляет менее 0,1%.

Легкорежущая сталь может быть разделена на серную, кальциевую, свинцовую и композитную легкорежущую сталь. Sn имеет явную тенденцию собираться вокруг включений и дефектов. Sn не изменяет форму сульфида включения в сталиНо он может улучшить хрупкость и режущие свойства стали за счет сегрегации границ зерен и фаз. Когда содержание Sn составляет >0,05%, сталь обладает хорошей режущей способностью.

Элемент 28:Sb(Stibium)

После добавления сурьмы (Sb) в кремниевую сталь с высокой магнитной ориентацией, размер зерна первой и вторичной рекристаллизации может быть уточнен, что приводит к более совершенной второй рекристаллизации и улучшению магнетизма.

После холодной прокатки и обезуглероживания стали Sb компоненты текстурного состава {110} или {110} , благоприятные для развития вторичной рекристаллизации, будут усилены, а количество ядер вторичных кристаллов увеличится.

В конструкционной сварочной стали, содержащей Sb, при аустенитной температуре Sb осаждается вокруг включений MnS и вдоль исходной границы зерна аустенита. Осадки, обогащенные вокруг включений MnS, могут улучшать структуру стали и повышать ее вязкость.

Элемент 29:W(вольфрам)

В стали вольфрам (W) частично растворяется в железе, образуя твердый раствор, а также образует карбид.

Его действие сходно с действием Mo, но общий эффект не столь значителен, как у Mo, если рассчитывать по количеству.

Основная роль W в стали заключается в повышении устойчивости к отпуску, красной твердости, жаропрочности и износостойкости за счет образования карбидов.

Поэтому он в основном используется для производства инструментальной стали, такой как быстрорежущая сталь и сталь для горячей ковки.

W - это тугоплавкий карбид в высококачественной пружинной стали, который может уменьшить процесс концентрации карбидов и сохранить высокотемпературную прочность при более высоких температурах.

W также может снизить чувствительность стали к перегреву, повысить ее прокаливаемость и твердость.

Благодаря воздушному охлаждению пружинная сталь 65SiMnWA имеет высокую твердость после горячей прокатки.

Весна Сталь с поперечным сечением 50 мм2 может быть закалена в масле и выдерживать большую нагрузку, быть термостойкой (не более 350 ℃).

Высокопрочная жаростойкая высококачественная пружинная сталь 30W4Cr2VA обладает большой прокаливаемостью, а ее прочность на разрыв может составлять 1470 ~ 1666 па после закалки 1050 ~ 1100 ℃ и отпуска 550 ~ 650 ℃.

В основном используется для производства пружин, эксплуатируемых при высоких температурах (500 ℃).

Благодаря добавлению W, он может значительно улучшить абразивные и режущие свойства стали, поэтому W является основным элементом легированной инструментальной стали.

Элемент 30:Pb(Plumbum)

Pb может улучшить обрабатываемость стали. Сталь, содержащая Pb, обладает хорошими механическими свойствами и может подвергаться термообработке. Однако из-за загрязнения окружающей среды и вредного воздействия в процессе переработки стальных отходов Pb постепенно вытесняется.

Pb с трудом образует твердые растворы или соединения с Fe. Вместо этого он имеет тенденцию собираться на границе зерен в глобулярной форме, что может вызвать хрупкость стали при температурах 200-480°C и привести к образованию трещин при сварке.

Элемент 31:Bi(Bismuth)

Режущие свойства стали могут быть улучшены путем добавления 0,1-0,4% Bi в свободно режущую сталь.

Когда Bi равномерно распределен в стали, частицы Bi расплавятся после контакта с ней. режущий инструментДействует как смазка, заставляя режущий инструмент ломаться, чтобы избежать перегрева и увеличить скорость резки.

Недавно в состав многих нержавеющих сталей был добавлен Bi для улучшения их режущих свойств.

Bi существует в трех типах свободно режущих сталей: самостоятельно в стальной матрице, обволакиваемый сульфидом, и между стальной матрицей и сульфидом.

Скорость деформации включений MnS уменьшается с увеличением содержания Bi в S-Bi свободной резке стальные слитки.

Би-металл в стали может сдерживать деформацию сульфида в процессе ковки стального слитка.

Добавление 0,002-0,005% Bi в чугун может улучшить литейные характеристики ковкого чугуна, увеличить склонность к отбеливанию, сократить отжиг время, а также оптимизировать характеристики расширения деталей.

Добавление 0,005% Bi в нодулярный чугун может улучшить его антисейсмичность и прочность на разрыв.

Добавление Bi в сталь затруднено тем, что Bi в значительной степени улетучивается при температуре 1500 ℃, и поэтому его трудно равномерно внедрить в сталь.

В настоящее время за рубежом Bi заменяют на Bi-Mn легированная пластина с температурой плавления 1050 ℃ в качестве добавки, но коэффициент использования Bi по-прежнему составляет около 20%.

Nippon Steel & Sumitomo Metal, Posco, TYO и другие компании предложили, что добавление Bi может значительно улучшить значение B8 в ориентированной кремнистой стали.

Согласно статистике, Nippon Steel & Sumitomo Metal и JFE имеют более ста изобретений в области высокомагнитной кремнистой стали, которые добавляют Bi.

После добавления Bi магнитная индукция достигает 1,90T, а максимальная - 1,99T.

Другой элемент 32-48:Re (редкие земли)

К редкоземельным элементам обычно относят лантаноиды с атомными номерами от 57 до 71 (лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций), а также скандий (№ 21) и иттрий (№ 39), всего 17 элементов. Их свойства схожи, что затрудняет их разделение. Смешанные редкоземы, которые стоят дешевле, относятся к тем, которые не были разделены.

Редкоземы могут использоваться для раскисления, десульфуризации и микролегирования, а также изменять деформируемость редкоземельных включений. Они могут в определенной степени влиять на хрупкость Al2O3 и улучшать усталостные характеристики большинства видов стали.

Редкоземельные элементы, наряду с Ca, Ti, Zr, Mg и Be, являются наиболее эффективными деформирующими агентами для сульфидов. При добавлении в сталь соответствующего количества редкоземельных элементов оксидные и сульфидные включения могут быть преобразованы в мелкие, дисперсные глобулярные включения, которые устраняют вредное воздействие MnS и других включений.

В практике производства стали сера обычно присутствует в виде FeS и MnS. При высоком содержании Mn в стали, MnS образуется с большей вероятностью. Хотя MnS имеет высокую температуру плавления и позволяет избежать тепловой хрупкости, во время деформации при механической обработке он может распространяться в направлении обработки и образовывать полосы. Это может значительно снизить пластичность, вязкость и усталостную прочность стали, что делает необходимым добавление RE в сталь для деформационной обработки.

Редкоземельные элементы также могут повысить устойчивость стали к окислению и коррозии. Их влияние на стойкость к окислению выше, чем у кремния, алюминия и титана. Они могут улучшить текучесть стали, уменьшить неметаллические включения, и делают структуру стали плотной и чистой. Роль редких земель в стали заключается в основном в очистке, метаморфизме и легировании.

С постепенным контролем содержания серы в кислороде традиционная очистка расплавленной стали и метаморфизм постепенно ослабевают, в то время как новые технологии очистки и эффекты легирования улучшаются. Редкоземельные элементы повышают антиоксидантную способность феррохромного алюминиевого сплава и сохраняют мелкозернистость стали при высоких температурах, значительно увеличивая ее высокотемпературную прочность и срок службы электротермического сплава.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

8 комментариев к “Steel Alloys: Effects of 48 Elements”

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх