Lär dig om de gemensamma legeringarna i stål

Stål är väsentligen järn och kollegerat med vissa ytterligare element. Alloyeringsprocessen används för att ändra stålets kemiska sammansättning och förbättra dess egenskaper över kolstål eller justera dem för att uppfylla kraven för en viss applikation.

Fördelar med stållegerande medel:

Olika legeringselement har var och en sin egen effekt på stålets egenskaper. Några av de egenskaper som kan förbättras genom legering inkluderar:

• Stabiliserande austenit : Element som nickel, mangan, kobolt och koppar ökar temperaturintervallet där austenit existerar.
• Stabiliserande ferrit : Krom, volfram, molybden, vanadin, aluminium och kisel kan medföra att koldans löslighet sänks i austenit. Detta resulterar i en ökning av mängden karbider i stålet och minskar temperaturintervallet i vilket austenit existerar.
• Karbidbildning : Många mindre metaller, inklusive krom, volfram, molybden, titan, niob, tantal och zirkonium, bildar starka karbider som i stål ökar hårdheten och styrkan. Sådana stål används ofta för att tillverka höghastighetsstål och varmt stålverktygsstål.
• Grafitering : Silikon, nickel, kobolt och aluminium kan minska karbidernas stabilitet i stål, främja deras nedbrytning och bildandet av fri grafit.
• Minskning av eutektoidkoncentrationen : Titan, molybden, volfram, kisel, krom och nickel minskar allmänt eutektoidkoncentrationen av kol.

• Öka korrosionsbeständigheten : Aluminium, kisel och krom bildar skyddande oxidskikt på ytan av stål, varigenom metallet skyddas mot ytterligare försämring i vissa miljöer.

Vanliga stållegeringsmedel:

Nedan är en lista över vanliga legeringselement och deras påverkan på stål (standardinnehåll inom parentes):

• Aluminium (0, 95-1, 30%): En deoxidizer. Används för att begränsa tillväxten av austenitkorn.
• Boron (0.001-0.003%): Ett härdningsmedel som förbättrar deformerbarheten och bearbetbarheten. Bor tillsätts till helt dödat stål och behöver bara tillsättas i mycket små mängder för att få en härdningspåverkan. Tillsatser av bor är mest effektiva i stål med låg kolhalt.
• Krom (0-5-18%): En nyckelkomponent i rostfritt stål. Vid över 12 procent innehåll förbättrar krom korrosionsbeständigheten signifikant. Metallen förbättrar också härdbarheten, styrkan, svaret på värmebehandling och slitstyrka.
• Kobolt : Förbättrar styrkan vid höga temperaturer och magnetisk permeabilitet.
• Koppar (0, 1-0, 4%): Mestadels hittad som ett restmedel i stål, koppar är också tillsatt för att ge utfällningshärdningsegenskaper och öka korrosionsbeständigheten.
• Bly : Även om det är nästan olösligt i flytande eller fast stål, tillsätts ibland kolstål via mekanisk dispersion under hällning för att förbättra maskinbearbetningen.
• Mangan (0-25-13%): Ökar styrkan vid höga temperaturer genom att eliminera bildningen av järnsulfider. Mangan förbättrar också härdbarheten, duktiliteten och slitstyrkan. Liksom nickel är mangan ett austenitbildande element och kan användas i AISI 200-serien av austenitiska rostfria stål som ett substitut för nickel.

• Molybden (0-2-5. 0%): Finns i små mängder i rostfritt stål, ökar molybden härdbarheten och styrkan, speciellt vid höga temperaturer. Används ofta i australitstål av krom-nickel, skyddar molybden mot gropkorrosion orsakad av klorider och svavelkemikalier.
• Nickel (2-20%): Ett annat legeringselement som är kritiskt för rostfritt stål, nickel tillsätts med över 8% innehåll till högt rostfritt stål. Nickel ökar styrka, slaghållfasthet och seghet, samtidigt som man förbättrar motståndet mot oxidation och korrosion. Det ökar också seghet vid låga temperaturer när den tillsätts i små mängder.
• Niobium : Har fördelen att stabilisera kol genom att bilda hårda karbider och finns sålunda ofta i stål med hög temperatur. I små mängder kan niobium öka väsentligt avkastningsstyrkan och, i mindre utsträckning, draghållfasthet av stål samt ha en måttlig utfällningsstärkande påverkan.
• Kväve : Ökar den austenitiska stabiliteten i rostfria stål och förbättrar avkastningsstyrkan i sådana stål.
• Fosfor: Fosfor tillsätts ofta med svavel för att förbättra maskinbearbetningen i stål med låg legering. Det bidrar också till styrka och ökar korrosionsbeständigheten.
• Selen : Ökar maskinbearbetningen.
• Silikon (0-2-2,0%): Denna metalloid förbättrar hållfasthet, elasticitet, syrabeständighet och resulterar i större kornstorlekar, vilket leder till ökad magnetisk permeabilitet. Eftersom kisel används i ett deoxideringsmedel vid framställning av stål, finns det nästan alltid en viss procentandel i alla stålkvaliteter.
• Svavel (0, 08-0, 15%): Tillfört i små mängder, förbättrar svavel bearbetbarheten utan att resultera i varm korthet. Med tillsats av mangan reduceras varm korthet ytterligare på grund av det faktum att mangansulfid har en högre smältpunkt än järnsulfid.
• Titanium : Förbättrar både styrka och korrosionsbeständighet samtidigt som den begränsar austenitkornstorleken. Vid 0. 25-0. 60 procent titanhalt, kol kombinerar med titan, vilket gör det möjligt att kvarhålla krom vid korngränserna och motstå oxidation.
• Tungsten : Producerar stabila karbider och förfinar kornstorleken för att öka hårdheten, särskilt vid höga temperaturer.
• Vanadin (0, 15%): Som titan och niob kan vanadin producera stabila karbider som ökar styrkan vid höga temperaturer. Genom att främja en fin kornstruktur kan duktiliteten bibehållas.
• Zirkonium (0,1%): Ökar styrkan och begränsar kornstorlekarna. Styrkan kan ökas särskilt vid mycket låga temperaturer (under frysning). Stål som innehåller zirkonium upp till ca 0. 1% innehåll kommer att ha mindre kornstorlekar och motstå fraktur.

_Källor: SubsTech. Ämnen & Teknik. Effekt av legeringselement på stålegenskaper. (Www. Substech.com) Chase legeringar. Effekter av legerande element i stål. (www. chasealloys. co. uk)

Följ Terence på Google+