November 3, 2022
(9) Kobalt
Kobalt daha çok özel çeliklerde ve alaşımlarda kullanılır.Kobalt içeren yüksek hız çeliği, yüksek sıcaklık sertliğine sahiptir ve ultra yüksek sertlik ve iyi kapsamlı mekanik özellikler elde etmek için martensitik yaşlanma çeliğine aynı anda molibden eklenebilir.Ayrıca kobalt, sıcak dayanımlı çeliklerde ve manyetik malzemelerde önemli bir alaşım elementidir.
Kobalt, çeliğin sertleşebilirliğini azaltır, bu nedenle tek başına karbon çeliği eklemek, temperlenmiş çeliğin genel mekanik özelliklerini azaltacaktır.Kobalt, ferriti güçlendirebilir ve karbon çeliğine eklendiğinde, tavlanmış veya normalleştirilmiş durumda çeliğin sertliğini, akma noktasını ve çekme mukavemetini iyileştirebilir ve uzama ve kesit büzülmesi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir.Kobalt içeriğinin artmasıyla darbe tokluğu azalır.Kobalt, oksidasyon direncinden dolayı ısıya dayanıklı çelik ve alaşımlarda kullanılmaktadır.Kobalt bazlı alaşımlı gaz türbinleri benzersiz rolünü göstermektedir.
(10) Silikon (Si)
Silisyum, çeliğin sertliğini ve gücünü artırmak için ferrit ve östenit içinde çözülebilir, rolü yalnızca fosfordan sonra ikinci sıradadır ve manganez, nikel, krom, tungsten, molibden, vanadyum ve diğer elementlerden daha güçlüdür.Ancak silikon içeriği %3'ü aştığında çeliğin sünekliği ve tokluğu önemli ölçüde azalacaktır.Silikon, çeliğin elastik limitini, akma mukavemetini ve akma oranını (σs/σb) ve yorulma mukavemetini ve yorulma oranını (σ-1/σb) iyileştirebilir.Yay çeliği olarak silikon veya silikon mangan çeliğinin kullanılabilmesinin nedeni budur.
Silikon, çeliğin yoğunluğunu, ısıl iletkenliğini ve elektrik iletkenliğini azaltabilir.Ferrit tane irileşmesini teşvik edebilir, zorlayıcılığı azaltabilir.Kristalin anizotropisini azaltma eğilimi vardır, böylece manyetizasyon kolaydır, isteksizlik azalır ve elektrik çeliği üretmek için kullanılabilir, bu nedenle silikon çelik levhanın manyetik blok kaybı düşüktür.Silikon, ferritin manyetik iletkenliğini iyileştirebilir, böylece çelik sac, zayıf bir manyetik alan altında daha yüksek bir manyetik duyarlılığa sahip olur.Ancak silikon, güçlü manyetik alan altında çeliğin manyetik hassasiyetini azaltır.Silikon, demirin manyetik yaşlanma etkisini azaltan güçlü bir deoksidasyona sahiptir.
Silisyum içeren çelik oksitleyici atmosferde ısıtıldığında, yüzeyde bir SiO2 filmi tabakası oluşacak ve böylece çeliğin yüksek sıcaklıkta oksidasyon direncini artıracaktır.
Silikon, sütunlu kristal büyümesini teşvik edebilir ve dökme çelikte plastisiteyi azaltabilir.Silikon çeliği ısıtıldığında daha hızlı soğursa, düşük ısı iletkenliği ve dolayısıyla kırılma nedeniyle çeliğin içi ve dışı arasındaki sıcaklık farkı büyüktür.
Silikon, çeliğin kaynaklanabilirliğini azaltabilir.Silisyum oksijenle birleşmede demirden daha güçlü olduğundan, kaynakta düşük erime noktalı silikat üretmek kolaydır, bu da erimiş cürufun ve erimiş metalin akışkanlığını artırarak sıçrama olgusuna neden olur ve kaynak kalitesini etkiler.Silikon iyi bir oksijen gidericidir.Alüminyum deoksidasyonu kullanırken, deoksidasyon oranını önemli ölçüde artırabilen belirli bir miktarda silikon eklenir.Demir ve çelik yapım sürecinde hammadde olarak tanıtılan çelikte belirli bir miktarda silikon vardır.Kaynayan çelikte silikon <;%0,07, ilave edilmek istendiğinde çelik yapımında ferrosilikon alaşımı ilave edilir.
(11) Manganez (Mn)
Manganez iyi bir oksijen giderici ve kükürt gidericidir.Çelik genellikle, çeliğin sıcak çalışma performansını iyileştirmek için kükürtün neden olduğu çeliğin sıcak kırılganlığını ortadan kaldırabilen veya zayıflatabilen belirli bir miktarda manganez içerir.
Manganez ve demirin oluşturduğu katı çözelti, çelikteki ferrit ve östenitin sertliğini ve gücünü artırır.Aynı zamanda karbürlerin oluşturduğu bir elementtir ve bazı demir atomlarının yerini almak üzere sementite girer.Manganez, perlitin rafine edilmesinde ve çelikteki kritik geçiş sıcaklığını düşürerek dolaylı olarak perlit çeliğinin mukavemetinin iyileştirilmesinde rol oynar.Manganez, östenitik yapıları stabilize etme kabiliyetinde sadece nikelden sonra ikinci sıradadır ve ayrıca çeliğin sertleşebilirliğini güçlü bir şekilde arttırır.%2'den daha az manganez ve diğer elementleri içeren çeşitli alaşımlı çelikler yapılmıştır.
Manganez, zengin kaynakların ve çeşitli verimliliğin özelliklerine sahiptir ve yüksek manganez içeriğine sahip karbon yapı çeliği, yay çeliği gibi yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yüksek karbonlu ve yüksek manganlı aşınmaya dayanıklı çelikte manganez içeriği %10 ~ %14'e ulaşabilir.Katı çözelti işleminden sonra iyi tokluğa sahiptir.Darbe ile deforme olduğunda, yüzey tabakası deformasyon nedeniyle güçlenecek ve yüksek aşınma direncine sahip olacaktır.
Manganez ve kükürt, FeS'nin neden olduğu sıcak kırılgan fenomeni önleyebilen daha yüksek erime noktasına sahip MnS'yi oluşturur.Manganez, çeliğin tane irileşmesini ve temper gevrekliği hassasiyetini artırma eğilimindedir.Eritme ve dövme sonrası soğutma uygun değilse beyaz noktalar oluşması kolaydır.
(12) Alüminyum (Al)
Alüminyum esas olarak tahılları deokside etmek ve rafine etmek için kullanılır.Nitrürleme çeliğinde sert, korozyona dayanıklı nitrürleme katmanı oluşumunu teşvik edin.Alüminyum, düşük karbonlu çeliğin yaşlanmasını engelleyebilir ve düşük sıcaklıkta çeliğin tokluğunu iyileştirebilir.İçerik yüksek olduğunda, oksitleyici asit ve çeliğin H2S gazındaki oksidasyon direnci ve korozyon direnci geliştirilebilir ve çeliğin elektriksel ve manyetik özellikleri geliştirilebilir.Alüminyum, çelikte çözelti güçlendirmede, karbonlanmış çeliğin aşınma direncini, yorulma mukavemetini ve çekirdek mekanik özelliklerini iyileştirmede büyük rol oynar.
Refrakter alaşımlarda, alüminyum ve nikel, eritme gücünü artırmak için bileşikler oluşturur.Alüminyum içeren Fe-cr alüminyum alaşımı, elektrometalurjik alaşım malzemeleri ve krom alüminyum direnç teli olarak kullanılmaya uygun, yüksek sıcaklıkta neredeyse sabit direnç ve mükemmel oksidasyon direnci özelliklerine sahiptir.
Bazı çelikler deoksidize edildiğinde, alüminyum miktarı çok fazla ise anormal mikro yapı üretecek ve çeliğin grafitleşme eğilimini artıracaktır.Ferritik ve perlit çeliklerde, yüksek alüminyum içeriği, yüksek sıcaklık dayanımını ve tokluğu azaltacak ve eritme, dökme ve diğer yönlerde bazı zorluklar getirecektir.
(13) Bakır (Cu)
Bakırın çelikteki olağanüstü rolü, sıradan düşük alaşımlı çeliğin atmosferik korozyon direncini iyileştirmektir, özellikle fosfor ile kullanıldığında, bakır ilavesi çeliğin mukavemetini ve verim oranını da artırabilir, ancak kaynak üzerinde olumsuz bir etkisi yoktur. verim.%0.20 ~ %0.50 bakır içeren ray çeliğinin (U-Cu) korozyon direnci ömrü, aşınma direncine ek olarak normal karbon rayın 2-5 katıdır.
Bakır içeriği% 0.75'ten fazla olduğunda, çözelti tedavisi ve yaşlanmadan sonra yaşlanma güçlendirme etkisi üretebilir.Düşük içerikte etkisi nikele benzer, ancak daha zayıftır.İçerik daha yüksek olduğunda, sıcak deformasyon işlemi için elverişsizdir ve sıcak deformasyon işlemi sırasında bakır kırılganlığına yol açar.Östenitik paslanmaz çelikteki %2-%3 bakır, sülfürik asit, fosforik asit ve hidroklorik asit korozyonuna ve stres korozyonunun kararlılığına direnebilir.
(14) Bor (B)
Çelikte borun ana işlevi, çeliğin sertleşebilirliğini artırmak, böylece diğer daha nadir metallerden ve nikel, krom, molibden vb. tasarruf etmektir. Bu amaçla, içeriği genellikle %0,001 ila %0,005 aralığında belirtilir.%1.6 nikel, %0.3 krom veya %0.2 molibdenin yerini alabilir.Molibdenin tavlama kırılganlığını önleyebileceği veya azaltabileceği, bor ise tavlama kırılganlığının eğilimini hafifçe arttırdığı ve bu nedenle tamamen bor ile değiştirilemeyeceği belirtilmelidir.
Borlu orta karbonlu karbon çeliği, sertleşebilirliğin iyileştirilmesi nedeniyle, tavlama performansı büyük ölçüde iyileştirildikten sonra 20 mm'den fazla çeliğin kalınlığını yapabilir, bu nedenle 40Cr yerine 40B ve 40MnB çeliği kullanılabilir, yerine 20Mn2TiB çeliği kullanılabilir. 20CrMnTi karbonlanmış çelik.Ancak, çelikteki karbon içeriğinin artması ve borlanmış karbon çeliği seçiminde borunun rolü zayıfladığı veya hatta ortadan kalktığı için, karbonlama sonrası parçalar dikkate alınmalıdır, karbonlama tabakası sertleşebilirliği çekirdekten daha düşük olacaktır. bu özelliğin sertleştirilebilirliği.
Yay çeliğinin genellikle tamamen su verilmiş olması istenir, genellikle yay alanı geniş değildir, bor içeren çeliğin kullanılması avantajlıdır.Borun yüksek silikonlu yay çeliği üzerindeki etkisi büyük ölçüde dalgalanır, bu nedenle kullanımı elverişsizdir.
Bor, nitrojen ve oksijen ile güçlü bir afiniteye sahiptir.Kaynayan çeliğe %0,007 bor eklenmesi, çeliğin yaşlanma olgusunu ortadan kaldırabilir.
(15) Nadir Toprak (Yeniden)
Genel olarak konuşursak, nadir toprak elementleri, atom numaraları 57 ila 71 (15 lantanit) artı 21 skandiyum ve 39 itriyum, toplam 17 element olan periyodik element tablosuna atıfta bulunur.Doğada yakındırlar ve kolayca ayrılamazlar.Karışık nadir toprak elementleri olarak adlandırılan ayrılmamış olanlar daha ucuzdur ve özellikle dökme çelikte dövme haddelenmiş çeliğin plastisitesini ve darbe tokluğunu iyileştirebilir.Isıya dayanıklı çelik elektrotermal alaşımların ve süper alaşımların sürünme direncini artırabilir.
Nadir toprak elementleri, çeliğin oksidasyon direncini ve korozyon direncini de iyileştirebilir.Antioksidan etkisi silikon, alüminyum, titanyum ve diğer elementlerden daha fazladır.Çeliğin akışkanlığını iyileştirebilir, metalik olmayan kapanımları azaltabilir ve çelik yapıyı kompakt ve saf hale getirebilir.
Uygun nadir toprak elementlerine sahip sıradan düşük alaşımlı çelik, iyi deoksidizasyon ve kükürt giderme etkisine sahiptir, darbe tokluğunu (özellikle düşük sıcaklık tokluğunu) iyileştirir ve anizotropi özelliklerini iyileştirir.
Fe-Cr alüminyum alaşımındaki nadir toprak elementleri, alaşımın antioksidan kapasitesini arttırır, ince çelik tanesini yüksek sıcaklıkta tutar, yüksek sıcaklık mukavemetini iyileştirir, böylece elektrikli ısıtma alaşımının ömrü önemli ölçüde artar.
(16) Azot (N)
Azot enerjisi, katı çözeltiyi güçlendirme ve sertleşebilirliği iyileştirme etkisine sahip olan demirde kısmen kullanılır, ancak önemli değildir.Nitrürlerin tane sınırları üzerine çökelmesi nedeniyle tane sınırlarının yüksek sıcaklık dayanımı arttırılabilir ve çeliğin sürünme dayanımı arttırılabilir.Çelikteki diğer elementlerle birlikte çökelme sertleştirme etkisi.Çeliğin korozyon direnci önemli değildir, ancak çeliğin yüzey nitrürlenmesi sadece sertliği ve aşınma direncini arttırmakla kalmaz, aynı zamanda korozyon direncini de önemli ölçüde iyileştirir.Düşük karbonlu çelikte kalan azot, yaşlanma kırılganlığına neden olabilir.
(17) Kükürt (S)
Çeliğin işlenebilirliği, kükürt ve manganez içeriği artırılarak geliştirilebilir.Kolay işlenebilir çelikte, faydalı bir element olarak kükürt eklenir.Kükürt çelikte yüksek oranda ayrılır.Çelik kalitesinin yüksek sıcaklıklarda bozulması, çeliğin plastisitesini azaltır, daha düşük erime noktasına sahip FeS formunda bulunan zararlı bir elementtir.FeS tek başına sadece 1190℃'lik bir erime noktasına sahipken, çelikte demir ile oluşturulan ötektik kristalin ötektik sıcaklığı daha da düşük, sadece 988℃.Çelik katılaştığında, demir sülfür birincil tane sınırında birleşir.Çelik 1100 ~ 1200℃'de haddelendiğinde, tane sınırındaki FeS erir, bu da taneler arasındaki bağlama kuvvetini büyük ölçüde zayıflatır ve çeliğin sıcak kırılgan fenomenine yol açar, bu nedenle kükürt sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.Genellikle %0.020 ile %0.050 arasında kontrol edilir.Kükürtün neden olduğu kırılganlığı önlemek için, daha yüksek bir erime noktasına sahip MnS oluşturmak için yeterli manganez eklenmelidir.Çelik, yüksek bir akış hızı içeriyorsa, SO2 oluşumu nedeniyle kaynak, kaynak metalinde gözenekler ve gevşeklik oluşturacaktır.
(18) Fosfor (P)
Fosforun çelikte katı çözelti güçlendirme ve soğuk sertleşme üzerinde güçlü etkisi vardır.Alaşım elementi olarak düşük alaşımlı yapısal çeliğin eklenmesi, mukavemetini ve atmosferik korozyon direncini artırabilir, ancak soğuk damgalama performansını azaltabilir.Kükürt ve manganez ile birleştirilen fosfor, çeliğin kesme performansını artırabilir, iş parçasının yüzey kalitesini artırabilir, kolay kesim çeliği için, bu nedenle kolay kesim çeliği de nispeten yüksek fosfor içeriğine sahiptir.Ferritte kullanılan fosfor, çeliğin mukavemetini ve sertliğini artırabilmesine rağmen, en büyük zararı, ayrışmanın ciddi olması, temperlenmiş kırılganlığı arttırması, çeliğin plastisitesini ve tokluğunu önemli ölçüde arttırması, soğuk işlemede çeliğin çatlamasının kolay olmasıdır. , yani sözde "soğuk kırılganlık" fenomeni.Fosforun kaynaklanabilirlik üzerinde de olumsuz bir etkisi vardır.Fosfor zararlı bir elementtir, sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir, genel içeriği %0.03 ~ %0.04'ten fazla değildir.
