معرفی فولاد آلیاژی، نقش فولاد آلیاژی چیست؟

معرفی کنید

عناصر آلیاژی اصلی فولاد آلیاژی عبارتند از سیلیکون، منگنز، کروم، نیکل، مولیبدن، تنگستن، وانادیوم، تیتانیوم، نیوبیم، زیرکونیوم، کبالت، آلومینیوم، مس، بور، خاک کمیاب و غیره.

وانادیم، تیتانیوم، نیوبیم و زیرکونیوم عناصر تشکیل دهنده کاربید قوی در فولاد هستند.تا زمانی که کربن کافی وجود داشته باشد، کاربیدهای آنها در شرایط مناسب می توانند تشکیل شوند.زمانی که کربن وجود نداشته باشد یا در شرایط دمایی بالا باشد، در حالت اتمی وارد محلول جامد می شوند.منگنز، کروم، تنگستن و مولیبدن عناصر تشکیل دهنده کاربید هستند که برخی از آنها در حالت اتمی وارد محلول جامد می شوند و بخشی دیگر سمنتیت آلیاژ جابجایی را تشکیل می دهند.آلومینیوم، مس، نیکل، کبالت و سیلیکون عناصری هستند که کاربید تشکیل نمی دهند و عموماً در حالت اتمی در محلول های جامد وجود دارند.

نقش

فولاد ساختاری آلیاژی

فولاد ساختاری آلیاژی

1، کربن (C): محتوای کربن فولاد افزایش می‌یابد، نقطه تسلیم و استحکام کششی افزایش می‌یابد، اما انعطاف‌پذیری و ضربه کاهش می‌یابد، زمانی که محتوای کربن از 0.23٪ بیشتر شود، عملکرد جوش فولاد بدتر می‌شود، بنابراین برای جوشکاری فولاد ساختاری کم آلیاژ، محتوای کربن استفاده می‌شود. به طور کلی از 0.20٪ تجاوز نمی کند.محتوای کربن بالا همچنین مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر فولاد را کاهش می دهد، فولاد کربن بالا در زمین باز به راحتی زنگ می زند.علاوه بر این، کربن می تواند شکنندگی سرد و حساسیت به سن فولاد را افزایش دهد.

2، سیلیکون (Si): سیلیکون به عنوان یک عامل کاهنده و اکسید کننده در فرآیند ساخت فولاد اضافه می شود، بنابراین فولاد حاوی 0.15-0.30٪ سیلیکون است.اگر فولاد حاوی بیش از 0.50 تا 0.60 درصد سیلیکون باشد، سیلیکون یک عنصر آلیاژی محسوب می شود.سیلیکون می تواند حد الاستیک، نقطه تسلیم و استحکام کششی فولاد را به میزان قابل توجهی افزایش دهد، بنابراین به طور گسترده به عنوان فولاد فنری استفاده می شود.افزودن 1.0 تا 1.2 درصد سیلیکون به فولاد سازه‌ای خنک‌شده و تمپر شده می‌تواند استحکام را 15 تا 20 درصد افزایش دهد.ترکیب سیلیکون و مولیبدن، تنگستن، کروم و غیره، اثر بهبود مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را دارد و می تواند فولاد مقاوم در برابر حرارت را بسازد.فولاد کم کربن حاوی 1-4٪ سیلیکون، با رسانایی مغناطیسی بسیار بالا، در صنعت برق به عنوان ورق فولاد سیلیکونی استفاده می شود.افزایش سیلیکون باعث کاهش عملکرد جوشکاری فولاد می شود.

3، منگنز (Mn): در فرآیند فولادسازی، منگنز یک اکسید زدا و گوگرد زدایی خوب است، فولاد عمومی حاوی 0.30-0.50٪ منگنز است.هنگامی که فولاد کربنی بیش از 0.70٪ اضافه می شود، حتی اگر "فولاد منگنزی"، فولاد مقدار کلی فولاد نه تنها چقرمگی کافی دارد، بلکه دارای استحکام و سختی بالاتری است، قابلیت خاموش شدن فولاد را بهبود می بخشد، گرما را بهبود می بخشد. عملکرد کاری فولاد، مانند فولاد 16Mn، 40٪ بالاتر از نقطه تسلیم A3 است.منگنز 11-14% فولاد با مقاومت سایشی بسیار بالا، مورد استفاده برای سطل بیل مکانیکی، پوشش آسیاب گلوله ای و غیره. افزایش منگنز باعث تضعیف مقاومت خوردگی فولاد و کاهش عملکرد جوش می شود.

4، فسفر (P): به طور کلی، فسفر یک عنصر مضر در فولاد است، شکنندگی سرد فولاد را افزایش می دهد، عملکرد جوش را بد می کند، انعطاف پذیری را کاهش می دهد، عملکرد خمش سرد را بد می کند.بنابراین، مقدار فسفر در فولاد معمولاً کمتر از 0.045٪ و فولاد با کیفیت بالا باید کمتر باشد.

5، گوگرد (S): گوگرد معمولا یک عنصر مضر است.فولاد را داغ و شکننده می کند، شکل پذیری و چقرمگی فولاد را کاهش می دهد و باعث ایجاد ترک در هنگام آهنگری و نورد می شود.گوگرد همچنین برای عملکرد جوش مضر است و مقاومت در برابر خوردگی را کاهش می دهد.بنابراین مقدار گوگرد معمولاً کمتر از 0.055٪ و فولاد با کیفیت بالا کمتر از 0.040٪ لازم است.افزودن 0.08-0.20 درصد گوگرد به فولاد می تواند ماشینکاری را بهبود بخشد که معمولاً فولاد برش آزاد نامیده می شود.

6، کروم (Cr): در فولاد سازه ای و فولاد ابزار، کروم می تواند به طور قابل توجهی استحکام، سختی و مقاومت در برابر سایش را بهبود بخشد، اما در عین حال انعطاف پذیری و چقرمگی را کاهش می دهد.کروم می تواند مقاومت اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی فولاد را بهبود بخشد، بنابراین یک عنصر آلیاژی مهم فولاد ضد زنگ و فولاد مقاوم در برابر حرارت است.

7، نیکل (Ni): نیکل می تواند استحکام فولاد را بهبود بخشد و انعطاف پذیری و چقرمگی خوبی را حفظ کند.نیکل دارای مقاومت خوردگی بالا در برابر اسید و قلیایی، مقاومت در برابر زنگ زدگی و مقاومت در برابر حرارت در دمای بالا است.با این حال، از آنجایی که نیکل یک منبع کمیاب است، باید از عناصر آلیاژی دیگر به جای فولاد نیکل کروم استفاده شود.

8، مولیبدن (Mo): مولیبدن می تواند پالایش دانه فولاد را ایجاد کند، سختی پذیری و عملکرد حرارتی را بهبود بخشد، در دمای بالا برای حفظ استحکام کافی و توانایی ضد خزش (تنش طولانی مدت در دمای بالا، تغییر شکل، به نام خزش).خواص مکانیکی فولاد سازه ای را می توان با افزودن مولیبدن بهبود بخشید.همچنین می تواند شکنندگی فولاد آلیاژی ناشی از کوئنچ را مهار کند.قرمزی را می توان در فولاد ابزار بهبود بخشید.

9، تیتانیوم (Ti): تیتانیوم یک اکسید کننده قوی در فولاد است.این می تواند ساختار داخلی فولاد را فشرده کند و نیروی دانه را اصلاح کند.حساسیت زمانی و شکنندگی سرما را کاهش دهید.بهبود عملکرد جوشبا افزودن تیتانیوم مناسب به فولاد زنگ نزن آستنیتی Cr 18 Ni 9 می توان از خوردگی بین دانه ای جلوگیری کرد.

10، وانادیم (V): وانادیوم یک اکسید زدای عالی فولاد است.افزودن 0.5 درصد وانادیوم به فولاد می تواند دانه های ریزساختاری را اصلاح کند، استحکام و چقرمگی را بهبود بخشد.کاربیدهای تشکیل شده توسط وانادیم و کربن می توانند مقاومت در برابر خوردگی هیدروژن را تحت دما و فشار بالا بهبود بخشند.

11، تنگستن (W): نقطه ذوب تنگستن بالا است، از عمده، یک عنصر آلیاژی کمیاب است.کاربید تنگستن که از تنگستن و کربن تشکیل شده است سختی و مقاومت بالایی در برابر سایش دارد.افزودن تنگستن به فولاد ابزار می تواند به طور قابل توجهی استحکام قرمز و استحکام حرارتی را بهبود بخشد، که می تواند به عنوان ابزار برش و قالب های آهنگری استفاده شود.

12، نیوبیم (Nb): نیوبیم می تواند دانه را تصفیه کند و حساسیت به گرمای بیش از حد و شکنندگی فولاد را کاهش دهد، استحکام را بهبود بخشد، اما انعطاف پذیری و چقرمگی کاهش یافت.افزودن نیوبیم به فولاد کم آلیاژ معمولی می تواند مقاومت در برابر خوردگی اتمسفر و خوردگی هیدروژن، نیتروژن و آمونیاک را در دمای بالا بهبود بخشد.نیوبیم می تواند عملکرد جوشکاری را بهبود بخشد.با افزودن نیوبیم به فولاد زنگ نزن آستنیتی می توان از خوردگی بین دانه ای جلوگیری کرد.

13، کبالت (Co): کبالت یک فلز گرانبهای کمیاب است که بیشتر در فولاد و آلیاژهای خاص مانند فولاد داغ و مواد مغناطیسی استفاده می شود.

14، مس (مس): ووهان آهن و فولاد با فولاد ذوب سنگ معدن دایه، اغلب حاوی مس است.مس می تواند استحکام و چقرمگی را به ویژه برای خوردگی اتمسفر بهبود بخشد.عیب آن این است که در حین ماشینکاری داغ، ایجاد شکنندگی داغ آسان است و هنگامی که محتوای مس از 0.5٪ بیشتر شود، انعطاف پذیری به طور قابل توجهی کاهش می یابد.زمانی که میزان مس کمتر از 0.50 درصد باشد، تاثیری بر جوش پذیری ندارد.

15، آلومینیوم (Al): آلومینیوم یک اکسید زدا رایج در فولاد است.افزودن مقدار کمی آلومینیوم در فولاد می تواند دانه را تصفیه کند و چقرمگی ضربه را بهبود بخشد، مانند فولاد 08Al برای ورق کشش عمیق.آلومینیوم همچنین دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت در برابر خوردگی است.آلومینیوم همراه با کروم و سیلیکون می تواند عملکرد ضد لایه برداری در دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی در دمای بالا را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.عیب آلومینیوم این است که بر خواص گرم کاری، جوشکاری و برش فولاد تأثیر می گذارد.

16، بور (B): افزودن مقدار کمی بور به فولاد می تواند خواص تراکم و نورد گرم فولاد را بهبود بخشد، استحکام را بهبود بخشد.

17، نیتروژن (N): نیتروژن می تواند استحکام فولاد، چقرمگی دمای پایین و جوش پذیری را بهبود بخشد، حساسیت پیری را افزایش دهد.

18. خاکی کمیاب (Xt): عناصر خاکی کمیاب به 15 لانتانید با اعداد اتمی 57-71 در جدول تناوبی عناصر اشاره دارند.این عناصر همگی فلز هستند، اما اکسیدهای آنها شبیه زمین هستند، بنابراین به آنها خاکی کمیاب می گویند.افزودن خاک کمیاب به فولاد می تواند ترکیب، مورفولوژی، توزیع و خواص آخال ها در فولاد را تغییر دهد، بنابراین خواص مختلف فولاد مانند چقرمگی، جوش پذیری و عملکرد سرد را بهبود می بخشد.مقاومت سایشی فولاد شخم زن را می توان با افزودن خاک کمیاب بهبود بخشید.