سامانه نیازمندی های صنعتی کار
پادکست ها

عناصر آلیاژی در فولاد | پادکست متالورژی

آشنایی با عناصر مهم در آلیاژسازی فولادسازی

 تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد

کربن

۱) مهمترین و موثرترین عنصر آلیاژی در فولادها

۲) بالاترین تاثیر را در ساختار فولادها دارد.

۳) هر فولاد آلیاژ شده علاوه بر کربن دارای عناصر آلیاژی دیگری نظیرسیلیسیم – منگنز – فسفر و گوگرد ، به طوری که این عناصر به شکلی ناخواسته به هنگام فرآیند تولید در فولاد باقی خواهند ماند.

۴) با افزایش میزان کربن استحکام ، سختی پذیری فولاد بیشتر می شود اما چکش خواری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای برش) کاهش می یابد.

۵) این عنصر عملا هیچ تاثیری بر مقاومت خوردگی در آب, اسید و گازهای گرم ندارد.

 

منگنز

۱) یک اکسیژن زداست.

۲) این عنصر با گوگرد ترکیب شده و تشکیل سولفید منگنز می دهد.بر همین اساس اثرات نامطلوب اکسید آهن را از بین می برد.

۳) وجود این عنصر در فولادهای خوش تراش بسیار مهم است،زیرا خط قرمز شکنندگی را کاهش می دهد.

۳) منگنز سرعت خنک شدن بخرانی را نیز به شدت کم می کند به همین دلیل سختی پذیری و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را افزایش می دهد.

۴) با اضافه نمودن منگنز تاثیرات مطلوبی در قابلیتهای آهنگری و جوشکاری فولاد بوجود می آید و بطور قابل ملاحظه ای عمق سختی فولادها را بیشتر می کند.

۵) اگر سطح این نوع فولادها در معرض تنشهای ضربه ای قرار گیرد به مقدار بسیار زیادی کارسخت انجام شود در حالیکه مغز فولاد چقرمگی اولیه خود را حفظ میکند لذا این گروه از فولادها تحت تاثیر نیروهای ضربه ای(کارسختی) مقاومت سایشی مطلوبی از خود نشان می دهند.

۶) با افزایش منگنز ضریب انبساط حرارتی افزایش یافته در حالیکه هدایت الکتریکی کاهش می یابد.

۷) منگنز باعث افزایش خاصیت فنری می شود.

۸) مهمترین خاصیت منگنز ترکیب با گوگرد بوده و از ترکیب شدن گوگرد با آهن جلوگیری می نماید.

 

سیلیس

۱)     استحکام فولاد را افزایش می دهد.

۲)     سختی پذیری را زیاد می کند.

۳)     همچنین مقاومت سایشی را افزایش می دهد.

۴)     به علت افزایش استحکام تسلیم، عنصر اصلی در فولادهای فنر است.

۵)در مقادیر بالای سیلیس، سختی پذیری و استحکام فولاد افزایش می یابد ولی این افزایش همراه با کاهش شکل پذیری و انرژی ضربه است.

فسفر

۱)     افزایش خاصیت ماشینکاری، براده برداری، شکنندگی در حالت سرد و استحکام در حالت گرم .

۲)     مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد.

 

گوگرد

 

۱)     نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد.

۲)     در فولادهای خوش تراش وجود گوگرد عامل مهمی است.

۳)     در واقع، یکی از راه های افزایش قابلیت ماشینکاری، اضافه کردن گوگرد به ترکیب فولاد است.

READ  تاثیر سیلیس در فولادها

۴)     وقتی ابزار برش روی سطح قطعه کار می کنند، به علت وجود سولفات منگنز طول پلیسه ها کوتاه تر می شوند و نقش روان کار را نیز ایفا می کنند و در نتیجه صافی سطح بیشتر می شود.

 

کروم

۱)     عنصر اصلی در فولاد های زنگ نزن

۲)     علل اصلی در افزودن کروم به ترکیب فولاد افزایش سختی پذیری فولاد حفظ استحکام و سختی فولاد در دماهای بالا و شرایط کاری و افزایش مقاومت خوردگی در محیط های اکسیدکننده دانست.

۳)     با افزایش درصد کروم، مقاومت خوردگی فولاد زیاد می شود

۴)      همچنین در دماهای بالا مقاومت به اکسیداسیون آن ها زیاد خواهد شد.

۵)     وجود عنصر فوق باعث سختی پذیری فولاد در هوا و روغن می باشد. کرم با کاهش سرعت خنک سازی بحرانی, به وسیله شکل دادن ساختار مارتنزیتی, قابلیت سخت کاری را افزایش می دهد.

۶)       چقرمگی کاهش می یابد.و از انعطاف پذیری یا شکل پذیری فولاد به مقدار کمی کاسته می گردد .

۷)      افزایش کرم در فولادهای ساده کرم دارجوش پذیری کاهش می یابد.

۸)     با افزایش کرم مقاومت در برابر پوسته شدن فولادها نیز بهبود می یابد.

۹)     به طور تقریب حداقل ۱۳% کرم مورد نیاز است تا مقاومت خوردگی فولادها نیز بهبود یابد.این مقدار کرم باید در قالب فلزی حل شود.

۱۰)  این عنصر موجب محدودین دامنه فاز گاما می شود و بالعکس دامنه فاز فریتی را افزایش می دهد.همچنین باعث پایداری آستنیت در فولادهای آستنیتی کرم-منگنز یا کرم-نیکل شده و سبب کاهش هدایت الکتریکی و حرارتی می شود و انبساط حرارتی را نیز کاهش می دهد.

 

نیکل

۱)     به عنوان عنصر آلیاژی در فولاد به همراه کروم استفاده می شود.

۲)     نیکل سختی پذیری فولاد را افزایش می دهد.

۳)      نیکل خود به خود باعث افزایش مقاومت خوردگی می شود.

مولیبدن

۱)     این عنصر به طور معمول با عناصر دیگر آلیاژ می شود.

۲)     در فولاد کروم -نیکل دار و فولاد منگنزدار سبب ریز دانه سازی می شود و باعث بهبود قابلیت جوشکاری می‌شود و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را بالا می برد.

۳)     با ازدیاد درصد مولیبدن جوش پذیری می یابد.

۴)     خواص برشکاری را بهبود می بخشد.مقاومت خوردگی را بالا می برد.

 

کبالت

۱)     کبالت هیچ کاربیدی را تشکیل نمی دهد.

۲)      در دمای بالا از رشد دانه ها جلوگیری می کند.

۳)     مقاومت در برابر تنشهای ناشی از بازپخت را افزایش می دهد و موجب بهبود استحکام مکانیکی فولاد در برابر دمای بالا می شود.لذا به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ابزاری گرم کار,فولادهای مقاوم در برابر خزش و فولادهای دیرگداز به کار می رود.

۴)     وجود کبالت شکل گیری گرافیت کروی را تسریع می کند.

READ  نانو نقره | پادکست آشنایی با نانونقره

۵)     در کمیتها و مقادیر بالا, پایداری مغناطیسی,نیروی مغناطیس زدایی و هدایت حرارتی را افزایش می دهد.لذا به عنوان یک عنصر پایه در آلیاژها و فولادهای مغناطیسی دایم مرغوب به کار می رود.

۶)     این عنصر تحت تاثیر تابش نوترونی, رادیوایزوتوپ ۶۰ کبالت را شکل می دهد. به همین دلیل برای فولادهایی که در راکتورهای اتمی بکار برده میشوند مناسب نمی باشد.

 

تنگستن

۱)     کاربرد زیادی در تولید فولاد های ابزار داشته و اخیرا در تولید فولادهای پرآلیاژی مقاوم در برابر حرارت نیز استفاده می شوند.

۲)     سختی پذیری را افزایش می دهد

۳)     از افت سختی در دماهای بالا که امری رایج در نوک ابزار است جلوگیری می کند.

وانادیم

۱)     با افزودن وانادیم به فولادهای ابزار و آلیاژی سختی پذیری آنها افزایش می‌یابد.

۲)     وانادیم به عنوان عنصرآلیاژی در فولادهای کربنی میکروآلیاژی استفاده می‌شود و تنها به مقدار کمی کافی است تا افزایش قابل توجهی در استحکام فولاد به دست آید.

۳)     این عناصر به تنهایی و یا به صورت ترکیبی، مقاومت فولاد را بالا می برند.

 

تیتانیوم

در فولاد های ضد زنگ نیز برای  از بین بردن اثر مخرب کاربید کروم مورد استفاده قرار می گیرد.

 

نیوبیم

در فولادهای ضد زنگ اثری مشابه تیتانیوم را داشته و به تنهایی و یا به همراه تیتانیوم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

آلومینیوم

۱)     یکی از قوی‌ترین اکسیژن زداها و نیتروژن زداهاست .

۲)     بر اساس نتایج بدست آمده تأثیر بسیار زیادی برای مقابله با کرنش‌های ناشی از پیری دارد.

۳)     در ترکیب با نیتروژن تشکیل نیترورسخت می‌دهد که باعث افزایش مقاومت در برابر پوست‌های شدن می‌شود به همین دلیل به عنوان عنصری آلیاژی برای مقاومت حرارتی فولادها به‌کار می‌رود.

قلع

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد ولی در نورد سرد مشکل‌ زا می‌باشد .زیرا افزایش این عنصر در فولاد باعث ایجاد ترکیباتی می‌شود که دمای ذوب آنها پایین می‌باشد.

مس

۱)     به عنوان یک فلز آلیاژی به تعداد بسیار کمی از فولادها اضافه می شود.

۲)     این فلز به زیر لایه های سطحی فولاد تمرکز یافته و درفرآیند شکل دهی گرم با نفوذ به مرز دانه ها، حساسیت سطحی را در فولادها به وجود می‌آورد. لذا به عنوان یک فلز مخرب در فولادها محسوب می‌گردد.

۳)      به واسطه حضور مس نقطه تسلیم و نسبت نقطه تسلیم به استحکام نهایی افزایش می‌یابد.

۴)     این عنصر در مقادیر بالای ۳۰%موجب سختی رسوبی میشود و بدین ترتیب سختی پذیری نیزبهبود می یابد.اما قابلیت جوشکاری به واسطه حضور مس تغییری نمی کند.

۵)     در فولادهای آلیاژی ساده و پرآلیاژ مقاومت جوی به میزان کافی بهبود می یابد.

۶)      مقادیر بالاتر از ۱% مس موجب بهبود مقاومت در برابر واکنشهای اسید کلریدریک و اسید سولفوریک می شود.

READ  شرکت فولاد خوزستان

 

ازت (نیتروژن)

۱)     یک عنصر مخرب می باشد.

۲)     ازت (نیتروژن) موجب شکنندگی فولاد می شود .

۳)     خواص خم شدگی آن را تخریب می نماید.

این عنصر به دو صورت ظهور می کند :
۱) بصورت یک عنصر مخرب که به دلیل کاهش چقرمگی در خلال فرآیند ته نشینی رسوبی است که موجب ایجاد حساسیت در برابر پیری و شکنندگی آبی(تغییر شکا در درجه خرارت آبی۳۰۰-۳۵۰ درجه سانتیگراد) می شود و امکان ایجاد تنش در ترکهای درون بلوری فولادهای غیرآلیاژی و کم آلیاژ را فراهم می سازد.

۲) بصورت عنصری آلیاژی دامنه فاز گاما را افزایش می دهد و ساختار آستنیتی را استحکام می بخشد در فولادهای آستنیتی استحکام را افزایش می دهد و باعث افزایش نقطه تسلیم و خواص مکانیکی در گرما می شود.

هیدروژن

۱)     هیدروژن یک عنصر مخرب در فولاد تلقی می گردد. زیرا بدون آنکه نقطه تسلیم و استخکام کششی فولاد را افزایش دهد,موجب تردی و شکنندگی فولاد می گردد.

۲)     انعطاف پذیری را کم کرده و باعث کاهش سطح مقطع می باشد.

۳)     هیدروژن سبب پوسته شدن ناخواسته سطح فولاد میگردد و ایجاد خطوط رنگین ناشی از ترکیبات را شتاب می دهد.

۴)     هیدروژن اتمی ایجاد شده ,در خلال فرایند اکسیژن زدایی در فولاد نفوذ کرده و حفره هایی را تشکیل می دهد(مک)که در فرآیند جوشکاری(پروزیتی) نام دارد.

۵)     هیدروژن مرطوب در دمای بالا باعث کربن زدایی فولاد می باشد.

 

کلسیم

۱)     در ترکیب با سیلیسیم به شکل سیلیسیم –کلسیم در رکسیژن زدایی فولادها به کار می رود.

۲)     کلسیم, مقاومت در برابر پوسته شدن مواد هادی حرارت را افزایش می دهد.

 

سدیم

۱) این عنصر یک اکسیژن زدای مسلم و نیرومند است و گوگرد زدایی را نیز سرعت و شتاب می دهد.

۲) دلیل یک عنصر پالایشی در فولادها محسوب می گردد.

۳) وجود این عنصر در فولادهای پرآلیاژ باعث گستردگی دامنه فرآیند شکل گیری گرم می شود.

۴) همچنین مقاومت فولادهای نسوز را در برابر پوسته شدن بهبود می بخشد.

۵) آلیاژهای آهن-سدیم با مقادیر تقریبی ۷۰% سدیم دارای خواص آتش دهندگی(مانند سنگ چخماق) هستند و در تولید چدنهایی با گرافیت کروی مورد استفاذه قرار می گیرد.

 

آرسنیک

۱) دامنه فاز گاما را محدود میکند لذا عنصری مخرب شناخته می شود زیرا مانند فسفر میل شدیدی به جداسازی ریزدانه های عناصر مختلف دارد.

۲) شکنندگی ناشی از بازپخت را افزایش

۳) کاهش شدید چقرمگی و قابلیت جوشکاری

سرب

۱)     باعث کم شدن خاصیت نورد در فولاد می‌شود.

۲)     کیفیت سطحی فولاد را کم می‌کند.

۳)      به دلیل افزایش خاصیت شکل‌گیری فولاد، در فولادهای اتومات بیشتر مورد استفاده می باشد.

برچسب ها

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن