Čelik je u osnovi željezo i legirani ugljika s određenim dodatnim elementima. Postupak legiranja koristi se za promjenu kemijskog sastava čelika i poboljšanju njegovih svojstava nad ugljičnim čelikom ili ih prilagodite kako bi udovoljili zahtjevima određene primjene.
Prednosti čelika Alloying Agents:
Različiti elementi legiranja imaju svaki svoj učinak na svojstva čelika. Neke od svojstava koja se mogu poboljšati pomoću legura uključuju:
- Stabilizacija austenita : Elementi kao što su nikal , mangan , kobalt i bakar povećavaju temperaturu raspona u kojem austenit postoji.
- Stabilizirajući ferit : Krom , volfram , molibden , vanadij, aluminij i silicij mogu imati učinak snižavanja topivosti ugljika u austenitu. To rezultira povećanjem količine karbida u čeliku i smanjuje temperaturni raspon u kojem austenit postoji.
- Formiranje karbida : Mnogi manje metali, uključujući krom , volfram, molibden, titan , niob, tantal i cirkonij, tvore snažne karbide koji - u čeliku - povećavaju tvrdoću i čvrstoću. Takvi čelici se često koriste za izradu čelika velike brzine i vrućeg alata.
- Grafitiranje : Silicij, nikal, kobalt i aluminij mogu smanjiti stabilnost karbida u čeliku, potičući njihovo slom i stvaranje slobodnog grafita.
- Smanjenje eutektoidne koncentracije : Titanij, molibden, volfram, silicij, krom i nikl sve smanjuju eutektoidnu koncentraciju ugljika.
- Povećajte otpornost na koroziju : Aluminij, silikon i krom oblikuju zaštitne oksidne slojeve na površini čelika, čime se štiti metal od daljnjeg pogoršanja u određenim sredinama.
Zajedničke čelične aluminijske agense:
Ispod je popis uobičajenih elemenata slitina i njihov utjecaj na čelik (standardni sadržaj u zagradama):
- Aluminij (0,95-1,30%): deoksidizator. Koristi se za ograničavanje rasta austenitnih zrna.
- Bor (0.001-0.003%): sredstvo za hardenability koja poboljšava deformabilnost i obradu. Bor je dodan u potpunosti ubijenog čelika i samo se treba dodati u vrlo malim količinama da bi imao učinak otvrdnjavanja. Povećanja bora najučinkovitiji su kod niskokirnih čelika.
- Krom (0,5-18%): Ključna komponenta nehrđajućih čelika. S više od 12 posto sadržaja, krom značajno poboljšava otpornost na koroziju. Metal također poboljšava tvrdoću, čvrstoću, odgovor na toplinsku obradu i otpornost na habanje.
- Kobalt : Povećava snagu pri visokim temperaturama i magnetskom propusnošću.
- Bakar (0,1-0,4%): Najčešće se smatra preostalom agensom u čelicima, dodaje se bakar kako bi se dobila svojstva taloženja i povećala otpornost na koroziju.
- Olovo : Iako je praktički netopivo u tekućem ili čvrstu čeliku, olovo se ponekad dodaje ugljičnim čelicima mehaničkom disperzijom za vrijeme izlijevanja kako bi se poboljšala obradivost.
- Mangan (0,25-13%): Povećava čvrstoću na visokim temperaturama eliminirajući stvaranje željeznih sulfida. Mangan također poboljšava otvrdnjivost, otpornost na otpornost na trošenje. Poput nikla, mangan je element koji formira austenit i može se koristiti u AISI 200 serija austenitnih nehrđajućih čelika kao zamjena za nikal.
- Molibden (0,2-5,0%): Pronađeno u malim količinama u nehrđajućim čelicima, molibden povećava stvrdnjavanje i čvrstoću, osobito pri visokim temperaturama. Često se koristi u austenitnim čelicima krom-nikla, molibden štiti od korozije uslijed korozije uzrokovane kloridima i sumpornim kemikalijama.
- Nikkel (2-20%): Drugi element slitine koji je kritičan za nehrđajući čelici, nikal se dodaje s više od 8% sadržaja do visokog nehrđajućeg čelika u kromu. Nikkel povećava čvrstoću, udarnu čvrstoću i otpornost, a također poboljšava otpornost na oksidaciju i koroziju. Također povećava otpornost pri niskim temperaturama kada se dodaju u malim količinama.
- Niobium : ima koristi od stabiliziranja ugljika stvaranjem tvrdih karbida i, tako, često se nalazi u visokotemperaturnim čelicima. U malim količinama, niobium može značajno povećati snagu prinosa i, u manjoj mjeri, vlačna čvrstoća čelika, kao i umjerene količine oborina jačati učinak.
- Dušik : Povećava austenitnu stabilnost nehrđajućih čelika i poboljšava čvrstoću prinosa u takvim čelicima.
- Fosfor: Fosfor se često dodaje sumporom radi poboljšanja obradivosti kod niskolegiranih čelika. Također dodaje snagu i povećava otpornost na koroziju.
- Selen : Povećava obradivost.
- Silikon (0,2-2,0%): Ovaj metaloid poboljšava čvrstoću, elastičnost, otpornost na kiseline i rezultira većim veličinama zrna, što dovodi do veće magnetske permeabilnosti. Budući da se silicij koristi u deoksidizirajućem agensu u proizvodnji čelika , gotovo se uvijek nalazi u nekom postotku u svim stupnjevima čelika.
- Sumpor (0,08-0,15%): Dodan u malim količinama, sumpor poboljšava strojnu obradu, a da ne rezultira vrućim nedostatkom. Uz dodatak mangana vruće kratkoća se dodatno smanjuje zbog činjenice da mangan sulfid ima višu točku topljenja od željeznog sulfida.
- Titan : Poboljšava otpornost na čvrstoću i koroziju, a ograničava veličinu zrna austenita. Kod 0,25-0,60% sadržaja titana, ugljik se kombinira s titanom, dopuštajući da krom ostane na granicama zrna i odupira se oksidaciji.
- Volfram : Proizvodi stabilne karbide i pročišćava veličinu zrna kako bi se povećala tvrdoća, osobito pri visokim temperaturama.
- Vanadij (0,15%): Kao titan i niobij, vanadij može proizvesti stabilne karbide koji povećavaju čvrstoću pri visokim temperaturama. Promicanjem fine grain strukture, duktilnost može se zadržati.
- Cirkonij (0.1%): Povećava snagu i ograničava veličine zrna. Snaga se može značajno povećati na vrlo niskim temperaturama (ispod zamrzavanja). Čelik koji uključuje cirkonij do oko 0,1% sadržaja će imati manje veličine zrna i oduprijeti prijelom.
Izvori: SubsTech. Tvari i tehnologija. Učinak spajanja elemenata na svojstva čelika. (www.substech.com) Chase Alloys. Učinci legure elemenata u čeliku. (www.chasealloys.co.uk)
Slijedite Terence na Google+