Jeklo je v bistvu železo in legirano ogljiko z nekaterimi dodatnimi elementi. Postopek legiranja se uporablja za spreminjanje kemične sestave jekla in izboljšanje njegovih lastnosti nad ogljikovim jeklom ali pa jih prilagaja zahtevam določene aplikacije.
Prednosti legirnih jeklenih agentov:
Različni legirni elementi imajo svoj lasten učinek na lastnosti jekla. Nekatere lastnosti, ki jih je mogoče izboljšati z zlitjem, vključujejo:
- Stabiliziranje austenita : Elementi, kot so nikelj , mangan , kobalt in baker, povečujejo temperaturno območje, v katerem obstaja avstenit.
- Stabilizacijski ferit : krom , volfram , molibden , vanadij, aluminij in silicij imajo lahko učinek znižanja topnosti ogljika v austenitu. Rezultat tega je povečanje količine karbidov v jeklu in zmanjšanje temperaturnega območja, v katerem obstaja avstenit.
- Formiranje karbidov: Veliko manjših kovin, vključno s kromom , volframom, molibdenom, titanom , niobijem, tantalom in cirkonijem, tvori močne karbide, ki v jeklu povečujejo trdoto in moč. Takšna jekla se pogosto uporabljajo za izdelavo jekla za hitro in hitro jeklo.
- Grafitizacija : Silikon, nikelj, kobalt in aluminij lahko zmanjšajo stabilnost karbidov v jeklenih pločevinah, kar spodbuja njihovo razčlenitev in tvorbo brezplačnega grafita.
- Zmanjšanje koncentracije eutektoidov : titanium, molibden, volfram, silicij, krom in nikelj znižujejo koncentracijo ogljika v koncentraciji eutektoidov.
- Povečajte odpornost proti koroziji : aluminija, silicij in krom tvori zaščitne oksidne plasti na površini jekla, s čimer zaščitite kovino pred nadaljnjim poslabšanjem v določenih okoljih.
Skupno jeklo Alloying Agents:
Spodaj je seznam običajno uporabljenih legirnih elementov in njihov vpliv na jeklo (standardna vsebina v oklepajih):
- Aluminij (0,95-1,30%): Deoksidator. Uporablja se za omejevanje rasti austenitnih zrn.
- Boron (0,001-0,003%): sredstvo za utrjevanje, ki izboljša deformabilnost in obdelovalnost. Boron se doda v celoti uničeno jeklo in ga je treba dodati v zelo majhnih količinah, da ima učinek utrjevanja. Dodatki bora so najučinkovitejši pri jeklih z nizko vsebnostjo ogljika.
- Krom (0,5-18%): Ključna sestavina nerjavnih jekel. Pri več kot 12-odstotni vsebnosti krom bistveno izboljša odpornost proti koroziji. Kovina tudi izboljša kaljenost, moč, odziv na toplotno obdelavo in odpornost proti obrabi.
- Kobalt : izboljša moč pri visokih temperaturah in magnetni prepustnosti.
- Baker (0,1-0,4%): Najpogosteje najdemo kot rezidualno sredstvo v jeklih, dodamo tudi baker, da dobimo lastnosti padavin in povečamo odpornost proti koroziji.
- Svinec : čeprav je praktično netopen v tekočem ali trdnem jeklu, se svinčeva jekla včasih dodaja z mehansko disperzijo med polivanjem, da se izboljša obdelovalnost.
- Mangan (0,25-13%): Poveča moč pri visokih temperaturah z odstranjevanjem nastajanja železovih sulfidov. Manganov tudi izboljša kaljenost, duktilnost in odpornost proti obrabi. Kot nikelj je mangan tudi austenitni element, ki ga lahko uporabimo v AISI 200 seriji avstenitnih nerjavnih jekel kot nadomestek za nikelj.
- Molibden (0,2-5,0%): v majhnih količinah se nahajajo v nerjavnih jeklih, zato molibden poveča otrdelost in moč, zlasti pri visokih temperaturah. Pogosto se uporablja pri avstenitnih jeklu iz kroma-niklja, molibden ščiti pred pitno korozijo, ki jo povzročajo kloridi in žveplove kemikalije.
- Nikelj (2-20%): dodaten legirni element, ki je kritičen do nerjavnih jekel, niklja z vsebnostjo več kot 8% dodaja k visoki kromovemu nerjavnemu jeklu. Nikelj povečuje trdnost, udarno trdnost in žilavost, hkrati pa izboljšuje odpornost na oksidacijo in korozijo. Prav tako povečuje žilavost pri nizkih temperaturah, če jo dodate v majhnih količinah.
- Niobium : ima prednost stabiliziranja ogljika z oblikovanjem trdih karbidov, zato ga pogosto najdemo pri visokotemperaturnih jeklih. V majhnih količinah lahko niobij bistveno poveča količino natezne trdnosti in v manjši meri natezno trdnost jekel ter zmerno padavino, ki krepi učinek.
- Dušik : Poveča avstenitno stabilnost nerjavnih jekel in izboljša količino prsti pri teh jeklih.
- Fosfor: Fosfor se pogosto doda z žveplom, da se izboljša obdelovalnost na jeklenih jeklih. Dodaja tudi moč in povečuje odpornost proti koroziji.
- Selen : Poveča obdelovalnost.
- Silicijev (0,2-2,0%): Ta metalodek izboljša trdnost, elastičnost, odpornost na kisline in povzroči večje velikosti zrn, kar vodi k večji magnetni prepustnosti. Ker se silikon uporablja pri deoksidacijskem sredstvu pri proizvodnji jekla , ga skoraj vedno najdemo v nekaterih odstotkih v vseh razredih jekla.
- Žveplo (0,08-0,15%): dodano v majhnih količinah, žveplo izboljša obdelovalnost brez vroče kratkosti. Z dodatkom mangana vroča kratkost se dodatno zmanjša, ker ima manganov sulfid višjo tališče kot železov sulfid.
- Titan : izboljša trdnost in odpornost proti koroziji ter omejuje velikost austenitnega zrna. Pri 0,25-0,60 odstotni vsebnosti titana se ogljik združuje z titanom, kar omogoča, da krom ostane na mejah zrn in se upira oksidaciji.
- Volfram : proizvaja stabilne karbide in izboljša velikost zrn, da poveča trdoto, zlasti pri visokih temperaturah.
- Vanadij (0,15%): kot titan in niobij lahko vanadij proizvaja stabilne karbide, ki povečajo moč pri visokih temperaturah. S spodbujanjem fine zrnate strukture lahko ohranimo duktilnost.
- Cirkonij (0,1%): Poveča moč in omeji velikost zrn. Trdnost se lahko močno poveča pri zelo nizkih temperaturah (pod zamrzovanjem). Jeklo, ki vsebuje cirkonij do približno 0,1% vsebnosti, bo imelo manjše velikosti zrn in upreti zlomu.
Viri: SubsTech. Snovi in tehnologija. Učinek legirnih elementov na lastnosti jekla. (www.substech.com) Chase Alloys. Učinki legirnih elementov v jeklo. (www.chasealloys.co.uk)
Sledite Terence v storitvi Google+