Oțelul este, în esență, fier și carbon aliat cu anumite elemente suplimentare. Procesul de aliere este folosit pentru a schimba compoziția chimică a oțelului și pentru a-și îmbunătăți proprietățile asupra oțelului carbon sau a le ajusta pentru a îndeplini cerințele unei aplicații particulare.
Beneficiile agenților de aliere din oțel:
Diferitele elemente de aliere au propriul efect asupra proprietăților oțelului. Unele dintre proprietățile care pot fi îmbunătățite prin aliere includ:
- Austenita stabilizată : Elemente precum nichel , mangan , cobalt și cupru măresc intervalul temperaturii în care există austenită.
- Stabilizarea feritei : cromul , tungstenul , molibdenul , vanadiul, aluminiu și siliciul pot avea efectul de a reduce solubilitatea carbonului în austenită. Aceasta are ca rezultat o creștere a cantității de carburi din oțel și scade intervalul de temperatură în care există austenită.
- Carbid de formare : Multe metale minore, inclusiv crom , tungsten, molibden, titan , niobiu, tantal și zirconiu, formează carburi puternice care - în oțel - crește duritatea și rezistența. Astfel de oțeluri sunt adesea folosite pentru fabricarea oțelului de oțel de mare viteză și a oțelului de lucru la cald.
- Gratificarea : Siliconul, nichelul, cobaltul și aluminiu pot să scadă stabilitatea carburilor din oțel, favorizând defalcarea lor și formarea grafitului liber.
- Scăderea concentrației eutectoide : Titanul, molibdenul, tungstenul, siliciul, cromul și nichelul scad toate concentrațiile de carbon eutectoide.
- Crește rezistența la coroziune : aluminiul, siliciul și cromul formează straturi de oxid de protecție pe suprafața oțelului, protejând astfel metalul de deteriorarea ulterioară în anumite medii.
Agenți de aliere generali din oțel:
Mai jos este o listă a elementelor de aliere utilizate în mod obișnuit și efectul lor asupra oțelului (conținutul standard în paranteze):
- Aluminiu (0,95-1,30%): Un deoxidator. Folosit pentru a limita creșterea boabelor de austenită.
- Bor (0,001-0,003%): Un agent de întărire care îmbunătățește deformabilitatea și prelucrabilitatea. Borul se adaugă la oțelul complet ucis și trebuie adăugat doar în cantități foarte mici pentru a avea un efect de întărire. Adaosurile de bor sunt cele mai eficiente în oțelurile cu conținut scăzut de carbon.
- Crom (0,5-18%): o componentă cheie a oțelurilor inoxidabile. La un conținut de peste 12%, cromul îmbunătățește semnificativ rezistența la coroziune. De asemenea, metalul îmbunătățește duritatea, rezistența, răspunsul la tratamentul termic și rezistența la uzură.
- Cobalt : Îmbunătățește rezistența la temperaturi ridicate și permeabilitate magnetică.
- Cupru (0,1-0,4%): Cel mai des găsit ca agent rezidual în oțeluri, se adaugă și cupru pentru a produce proprietăți de întărire a precipitațiilor și a crește rezistența la coroziune.
- Plumb : Deși este practic insolubil în oțel lichid sau solid, plumbul se adaugă uneori la oțelurile de carbon prin dispersie mecanică în timpul turnării, pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea.
- Mangan (0,25-13%): mărește rezistența la temperaturi ridicate prin eliminarea formării sulfurilor de fier. Manganul îmbunătățește de asemenea calitatea, ductilitatea și rezistența la uzură. Ca și nichelul, manganul este un element care formează austenită și poate fi utilizat în oțelurile inoxidabile austenitice AISI 200 ca înlocuitor al nichelului.
- Molibden (0,2-5,0%): Conținut în cantități mici în oțelurile inoxidabile, molibdenul crește rezistența și rezistența, în special la temperaturi ridicate. Deseori utilizat în oțelurile austenitice crom-nichel, molybdenul protejează împotriva coroziunii cauzate de cloruri și substanțe chimice cu conținut de sulf.
- Nichel (2-20%): Un alt element de aliere critic pentru oțelurile inoxidabile, nichelul este adăugat la un conținut de peste 8% la oțel inoxidabil de înaltă crom. Nichelul crește rezistența, rezistența la impact și duritatea, îmbunătățind în același timp rezistența la oxidare și coroziune. De asemenea, crește rezistența la temperaturi scăzute atunci când este adăugată în cantități mici.
- Niobiu : are avantajul stabilizării cărbunelui prin formarea de carburi tari și, astfel, se găsește adesea în oțelurile cu temperatură ridicată. În cantități mici, niobiul poate crește în mod semnificativ puterea de curgere și, într-o măsură mai mică, rezistența la întindere a oțelurilor, precum și o precipitare moderată care întărește efectul.
- Azot : mărește stabilitatea austenitică a oțelurilor inoxidabile și îmbunătățește rezistența la curgere în astfel de oțeluri.
- Fosfor: Fosforul este adesea adăugat cu sulf pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea în oțelurile slab aliate. De asemenea, adaugă rezistență și mărește rezistența la coroziune.
- Seleniu : Crește capacitatea de prelucrare.
- Silicon (0,2-2,0%): Acest metaloid îmbunătățește rezistența, elasticitatea, rezistența la acid și are ca rezultat dimensiuni mai mari ale granulelor, ceea ce duce la o mai mare permeabilitate magnetică. Deoarece siliciul este utilizat într-un agent de dezoxidare în producerea oțelului , acesta este aproape întotdeauna întâlnit la un anumit procent din toate tipurile de oțel.
- Sulf (0,08-0,15%): Adăugat în cantități mici, sulful îmbunătățește prelucrabilitatea fără să ducă la o scurtă durată. Odată cu adăugarea de mangan, scurgerea la cald este redusă și mai mult datorită faptului că sulfura de mangan are un punct de topire mai mare decât sulfura de fier.
- Titan : Îmbunătățește atât rezistența, cât și rezistența la coroziune, în timp ce limitează dimensiunea granulelor austenite. La un conținut de titan de 0,25-0,60%, carbonul se combină cu titanul, permițând cromului să rămână la granițele granulelor și să reziste oxidării.
- Tungsten : Produce carburi stabile și îmbunătățește dimensiunea granulelor astfel încât să crească duritatea, în special la temperaturi ridicate.
- Vanadiu (0,15%): Ca și titan și niobiu, vanadiul poate produce carburi stabile care cresc rezistența la temperaturi ridicate. Prin promovarea unei structuri fine a cerealelor, ductilitatea poate fi reținută.
- Zirconiu (0,1%): mărește rezistența și limitează dimensiunile granulelor. Rezistența poate fi crescută în special la temperaturi foarte scăzute (sub îngheț). Oțelurile care conțin zirconiu până la aproximativ 0,1% conținut vor avea dimensiuni mai mici ale granulelor și vor rezista fracturilor.
Surse: SubsTech. Substanțe și tehnologie. Efectul elementelor de aliere asupra proprietăților oțelului. (www.substech.com) Chase Alloys. Efectele elementelor de aliere în oțel. (www.chasealloys.co.uk)
Urmați pe Terence pe Google+