Peran elemen paduan dalam baja(dua)

(9) Kobalt

Cobalt banyak digunakan dalam baja dan paduan khusus.Baja kecepatan tinggi yang mengandung kobalt memiliki kekerasan suhu tinggi, dan molibdenum dapat ditambahkan ke baja penuaan martensit pada saat yang sama untuk mendapatkan kekerasan ultra-tinggi dan sifat mekanik komprehensif yang baik.Selain itu, kobalt merupakan elemen paduan penting dalam baja kekuatan panas dan bahan magnetik.

Cobalt mengurangi kekerasan baja, jadi menambahkan baja karbon saja akan mengurangi sifat mekanik keseluruhan baja temper.Cobalt dapat memperkuat ferit, dan ketika ditambahkan ke baja karbon, dapat meningkatkan kekerasan, titik luluh dan kekuatan tarik baja dalam keadaan anil atau dinormalisasi, dan memiliki efek buruk pada perpanjangan dan penyusutan bagian.Ketangguhan impak menurun dengan meningkatnya kandungan kobalt.Cobalt digunakan dalam baja dan paduan tahan panas karena ketahanan oksidasinya.Turbin gas paduan berbasis kobalt menunjukkan peran uniknya.

(10) Silikon (Si)

Silikon dapat dilarutkan dalam ferit dan austenit untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja, perannya adalah yang kedua setelah fosfor, dan lebih kuat dari mangan, nikel, kromium, tungsten, molibdenum, vanadium, dan elemen lainnya.Namun, ketika kandungan silikon melebihi 3%, keuletan dan ketangguhan baja akan berkurang secara signifikan.Silikon dapat meningkatkan batas elastis, kekuatan luluh dan rasio luluh (σs/σb), serta kekuatan lelah dan rasio lelah (σ-1/σb) baja.Inilah alasan mengapa baja silikon atau silikon mangan dapat digunakan sebagai baja pegas.

Silikon dapat mengurangi densitas, konduktivitas termal dan konduktivitas listrik baja.Dapat mempromosikan pengkasaran butir ferit, mengurangi koersivitas.Ini memiliki kecenderungan untuk mengurangi anisotropi kristal, sehingga magnetisasi mudah, keengganan berkurang, dan dapat digunakan untuk menghasilkan baja listrik, sehingga kehilangan blok magnetik lembaran baja silikon rendah.Silikon dapat meningkatkan konduktivitas magnetik ferit, sehingga lembaran baja memiliki sensitivitas magnetik yang lebih tinggi di bawah medan magnet yang lemah.Namun, silikon mengurangi sensitivitas magnetik baja di bawah medan magnet yang kuat.Silikon memiliki deoksidasi yang kuat, yang mengurangi efek penuaan magnetik besi.

Ketika baja yang mengandung silikon dipanaskan di atmosfer pengoksidasi, lapisan film SiO2 akan terbentuk di permukaan, sehingga meningkatkan ketahanan oksidasi baja pada suhu tinggi.

Silikon dapat mendorong pertumbuhan kristal berbentuk kolom dan mengurangi plastisitas pada baja tuang.Jika baja silikon mendingin lebih cepat saat dipanaskan, perbedaan suhu antara bagian dalam dan luar baja besar karena konduktivitas termal yang rendah, dan dengan demikian retak.

Silikon dapat mengurangi kemampuan las baja.Karena silikon lebih kuat dari besi dalam menggabungkan dengan oksigen, mudah untuk menghasilkan silikat titik leleh rendah dalam pengelasan, yang meningkatkan fluiditas terak cair dan logam cair, menyebabkan fenomena percikan dan mempengaruhi kualitas pengelasan.Silikon adalah deoxidizer yang baik.Saat menggunakan deoksidasi aluminium, sejumlah silikon ditambahkan, yang secara signifikan dapat meningkatkan laju deoksidasi.Ada sejumlah silikon dalam baja, yang diperkenalkan sebagai bahan baku dalam proses pembuatan besi dan baja.Dalam baja mendidih, silikon terbatas pada <0,07%, jika dimaksudkan untuk ditambahkan, paduan ferosilikon ditambahkan dalam pembuatan baja.

(11) Mangan (Mn)

Mangan adalah deoxidizer dan desulfurizer yang baik.Baja umumnya mengandung sejumlah mangan, yang dapat menghilangkan atau melemahkan kerapuhan panas baja yang disebabkan oleh belerang, sehingga dapat meningkatkan kinerja kerja panas baja.

Larutan padat yang dibentuk oleh mangan dan besi meningkatkan kekerasan dan kekuatan ferit dan austenit dalam baja.Pada saat yang sama, itu adalah elemen yang dibentuk oleh karbida dan memasuki sementit untuk menggantikan beberapa atom besi.Mangan berperan dalam pemurnian perlit dan secara tidak langsung meningkatkan kekuatan baja perlit dengan mengurangi temperatur transisi kritis pada baja.Mangan adalah yang kedua setelah nikel dalam kemampuannya untuk menstabilkan struktur austenitik dan juga sangat meningkatkan kemampuan mengeras baja.Berbagai baja paduan telah dibuat dengan mangan yang mengandung kurang dari 2% dan elemen lainnya.

Mangan memiliki karakteristik sumber daya yang kaya dan efisiensi yang beragam, dan telah banyak digunakan, seperti baja struktural karbon dengan kandungan mangan tinggi, baja pegas.

Dalam baja tahan aus karbon tinggi dan mangan tinggi, kandungan mangan dapat mencapai 10% ~ 14%.Setelah perawatan larutan padat, ia memiliki ketangguhan yang baik.Ketika terdeformasi oleh benturan, lapisan permukaan akan diperkuat karena deformasi dan memiliki ketahanan aus yang tinggi.

Mangan dan belerang membentuk MnS dengan titik leleh yang lebih tinggi, yang dapat mencegah fenomena getas panas yang disebabkan oleh FeS.Mangan memiliki kecenderungan untuk meningkatkan kekasaran butir dan sensitivitas temper kerapuhan baja.Jika pendinginan setelah peleburan dan penempaan tidak tepat, mudah untuk menghasilkan bintik-bintik putih.

(12) Aluminium (Al)

Aluminium terutama digunakan untuk mendeoksidasi dan menghaluskan biji-bijian.Mempromosikan pembentukan lapisan nitridasi tahan korosi yang keras pada baja nitridasi.Aluminium dapat menghambat penuaan baja karbon rendah dan meningkatkan ketangguhan baja pada suhu rendah.Ketika kandungannya tinggi, ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi dalam asam pengoksidasi dan gas H2S baja dapat ditingkatkan, dan sifat listrik dan magnet baja dapat ditingkatkan.Aluminium memainkan peran besar dalam penguatan solusi dalam baja, meningkatkan ketahanan aus, kekuatan lelah dan sifat mekanik inti baja karburasi.

Dalam paduan tahan api, aluminium dan nikel membentuk senyawa untuk meningkatkan kekuatan peleburan.Paduan aluminium Fe-cr yang mengandung aluminium memiliki karakteristik ketahanan yang hampir konstan dan ketahanan oksidasi yang sangat baik pada suhu tinggi, yang cocok untuk digunakan sebagai bahan paduan elektrometalurgi dan kawat resistansi aluminium krom.

Ketika beberapa baja dideoksidasi, jika jumlah aluminium terlalu banyak, itu akan menghasilkan struktur mikro yang tidak normal dan mendorong kecenderungan grafitisasi baja.Dalam baja feritik dan perlit, kandungan aluminium yang tinggi akan mengurangi kekuatan dan ketangguhan suhu tinggi, dan membawa beberapa kesulitan pada peleburan, penuangan, dan aspek lainnya.

(13) Tembaga (Cu)

Peran luar biasa tembaga dalam baja adalah untuk meningkatkan ketahanan korosi atmosfer baja paduan rendah biasa, terutama bila digunakan dengan fosfor, penambahan tembaga juga dapat meningkatkan kekuatan dan rasio hasil baja, tetapi tidak memiliki efek buruk pada pengelasan. pertunjukan.Umur ketahanan korosi baja rel (U-Cu) yang mengandung tembaga 0,20% ~ 0,50% adalah 2-5 kali lipat dari rel karbon biasa selain ketahanan aus.

Ketika kandungan tembaga lebih dari 0,75%, dapat menghasilkan efek penguatan penuaan setelah perawatan solusi dan penuaan.Pada konten rendah, efeknya mirip dengan nikel, tetapi lebih lemah.Ketika konten lebih tinggi, itu tidak menguntungkan untuk pemrosesan deformasi panas dan menyebabkan kerapuhan tembaga selama pemrosesan deformasi panas.Tembaga 2% -3% dalam baja tahan karat austenitik dapat menahan korosi asam sulfat, asam fosfat dan asam klorida dan stabilitas korosi tegangan.

(14) Boron (B)

Fungsi utama boron dalam baja adalah untuk meningkatkan kekerasan baja, sehingga menghemat logam langka lainnya, dan nikel, kromium, molibdenum, dll. Untuk tujuan ini, kandungannya umumnya ditentukan dalam kisaran 0,001% hingga 0,005%.Ini dapat menggantikan 1,6% nikel, 0,3% kromium atau 0,2% molibdenum.Perlu dicatat bahwa molibdenum dapat mencegah atau mengurangi kerapuhan tempering, sementara boron sedikit meningkatkan kecenderungan tempering kerapuhan, sehingga tidak dapat sepenuhnya digantikan oleh boron.

Baja karbon karbon sedang dengan boron, karena peningkatan hardenability, dapat membuat ketebalan lebih dari 20mm baja setelah kinerja tempering sangat meningkat, oleh karena itu, baja 40B dan 40MnB dapat digunakan sebagai pengganti 40Cr, baja 20Mn2TiB dapat digunakan sebagai pengganti Baja karburasi 20CrMnTi.Tetapi karena peran boron dengan meningkatnya kandungan karbon dalam baja dan melemah, atau bahkan hilang, dalam pemilihan baja karbon boron, harus memperhitungkan bagian-bagian setelah karburasi, kekerasan lapisan karburasi akan lebih rendah daripada inti baja. hardenability fitur ini.

Baja pegas umumnya harus dipadamkan sepenuhnya, biasanya area pegas tidak besar, penggunaan baja yang mengandung boron menguntungkan.Efek boron pada baja pegas silikon tinggi sangat berfluktuasi, sehingga tidak nyaman untuk digunakan.

Boron memiliki afinitas yang kuat dengan nitrogen dan oksigen.Menambahkan boron 0,007% ke baja mendidih dapat menghilangkan fenomena penuaan baja.

(15) Tanah Langka (Re)

Secara umum, unsur tanah jarang mengacu pada tabel periodik unsur dengan nomor atom 57-71 (15 lantanida) ditambah 21 skandium dan 39 yttrium, total 17 elemen.Mereka dekat di alam dan tidak dapat dengan mudah dipisahkan.Yang tidak dipisahkan, yang disebut tanah jarang campuran, lebih murah dan dapat meningkatkan plastisitas dan ketangguhan impak baja canai tempa, terutama pada baja tuang.Ini dapat meningkatkan ketahanan mulur dari paduan elektrotermal baja tahan panas dan superalloy.

Unsur tanah jarang juga dapat meningkatkan ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi baja.Efek antioksidan lebih dari silikon, aluminium, titanium dan elemen lainnya.Ini dapat meningkatkan fluiditas baja, mengurangi inklusi non-logam, dan membuat struktur baja kompak dan murni.

Baja paduan rendah biasa dengan elemen tanah jarang yang tepat memiliki efek deoksidasi dan penghilangan belerang yang baik, meningkatkan ketangguhan impak (terutama ketangguhan suhu rendah), dan meningkatkan sifat anisotropi.

Unsur tanah jarang dalam paduan aluminium Fe-Cr meningkatkan kapasitas antioksidan paduan, mempertahankan butiran halus baja pada suhu tinggi, meningkatkan kekuatan suhu tinggi, sehingga umur paduan pemanas listrik meningkat secara signifikan.

(16) Nitrogen (N)

Energi nitrogen sebagian digunakan dalam besi, yang memiliki efek memperkuat larutan padat dan meningkatkan kemampuan mengeras, tetapi tidak signifikan.Karena pengendapan nitrida pada batas butir, kekuatan suhu tinggi dari batas butir dapat ditingkatkan dan kekuatan mulur baja dapat ditingkatkan.Dikombinasikan dengan elemen lain dalam baja, efek pengerasan presipitasi.Ketahanan korosi baja tidak signifikan, tetapi nitridasi permukaan baja tidak hanya meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus, tetapi juga secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi.Nitrogen sisa dalam baja karbon rendah dapat menyebabkan kerapuhan yang menua.

(17) Belerang (S)

Kemampuan mesin baja dapat ditingkatkan dengan meningkatkan kandungan belerang dan mangan.Dalam baja yang mudah dikerjakan, belerang ditambahkan sebagai elemen yang bermanfaat.Sulfur sangat terpisah dalam baja.Penurunan kualitas baja, pada suhu tinggi, mengurangi plastisitas baja, merupakan elemen berbahaya, yang ada dalam bentuk FeS dengan titik leleh yang lebih rendah.FeS sendiri memiliki titik leleh hanya 1190℃, sedangkan suhu eutektik kristal eutektik yang terbentuk dengan besi dalam baja bahkan lebih rendah, hanya 988℃.Ketika baja mengeras, besi sulfida menyatu pada batas butir primer.Ketika baja digulung pada 1100 ~ 1200℃, FeS pada batas butir akan meleleh, yang sangat melemahkan gaya ikat antara butiran dan menyebabkan fenomena rapuh panas pada baja, sehingga belerang harus dikontrol secara ketat.Umumnya dikontrol antara 0,020% dan 0,050%.Untuk mencegah kerapuhan yang disebabkan oleh belerang, mangan yang cukup harus ditambahkan untuk membentuk MnS dengan titik leleh yang lebih tinggi.Jika baja mengandung laju alir yang tinggi, pengelasan akibat terbentuknya SO2, akan membentuk pori-pori dan kendor pada logam las.

(18) Fosfor (P)

Fosfor memiliki efek kuat pada penguatan larutan padat dan pengerasan dingin pada baja.Penambahan baja struktural paduan rendah sebagai elemen paduan dapat meningkatkan kekuatan dan ketahanan korosi atmosfer, tetapi mengurangi kinerja cold stamping.Fosfor yang dikombinasikan dengan belerang dan mangan, dapat meningkatkan kinerja pemotongan baja, meningkatkan kualitas permukaan benda kerja, untuk memudahkan pemotongan baja, sehingga baja mudah dipotong juga memiliki kandungan fosfor yang relatif tinggi.Fosfor digunakan dalam ferit, meskipun dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan baja, kerugian terbesar adalah pemisahan yang serius, meningkatkan kerapuhan yang ditempa, secara signifikan meningkatkan plastisitas dan ketangguhan baja, sehingga baja dalam pemrosesan dingin mudah retak , yaitu apa yang disebut fenomena "kerapuhan dingin".Fosfor juga memiliki efek buruk pada kemampuan las.Fosfor adalah elemen berbahaya, harus dikontrol secara ketat, kandungan umum tidak lebih dari 0,03% ~ 0,04%.