Ποιοι είναι οι ρόλοι των χημικών στοιχείων που υπάρχουν στον χάλυβα;

Ο ρόλος των χημικών στοιχείων στον χάλυβα

Οι άνθρωποι συχνά σκέφτονται τον χάλυβα ως καθαρό σίδηρο, αλλά στην πραγματικότητα, ο χάλυβας βασίζεται στο σίδηρο και συνδυάζει διάφορα στοιχεία όπως άνθρακα, πυρίτιο, μαγγάνιο και χαλκό. Αυτά τα στοιχεία λειτουργούν σαν καρυκεύματα, ενισχύοντας την απόδοση του χάλυβα όσον αφορά τη σκληρότητα, την αντοχή, την αντοχή στη διάβρωση και την απόδοση. Παρακάτω, θα παρουσιάσουμε τους ρόλους των βασικών στοιχείων: άνθρακα, πυρίτιο, μαγγάνιο και χαλκό.

• Μηχανικές Ιδιότητες

Ο άνθρακας είναι το πιο σημαντικό στοιχείο κράματος στον χάλυβα, καθορίζοντας τις ιδιότητες του χάλυβα.

Ένας τύπος διάμεσου καρβιδίου σχηματίζεται μεταξύ ατόμων άνθρακα και σιδήρου, το οποίο βοηθά στην πρόληψη της παραμόρφωσης των ατόμων σιδήρου. Ταυτόχρονα, αυξάνει την αντοχή διαρροής, την αντοχή σε εφελκυσμό και τη σκληρότητα του χάλυβα.

Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο περισσότερα εύθραυστα καρβίδια υπάρχουν στον χάλυβα. Ο χάλυβας υψηλής-άνθρακας είναι επιρρεπής σε θραύση σε περιβάλλοντα χαμηλών-θερμοκρασιών, ενώ ο χάλυβας με χαμηλή-άνθρακα έχει υψηλή σκληρότητα.

• Ιδιότητες θερμικής επεξεργασίας

Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο μεγαλύτερη είναι η σκληρότητα του χάλυβα κατά την απόσβεση, γεγονός που αυξάνει το βάθος του σκληρυμένου στρώματος. Εάν η σκληρότητα μετά το σβήσιμο δεν είναι υψηλή, υποδηλώνει κακή σκληρότητα του χάλυβα χαμηλής-άνθρακας. Οι χάλυβες μεσαίου- και υψηλής-άνθρακος επιτυγχάνουν καλύτερη σκληρότητα μέσω σβέσης που ακολουθείται από σκλήρυνση.

• Απόδοση Επεξεργασίας

Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο πιο πιθανό είναι να εμφανιστούν ρωγμές στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα- κατά τη συγκόλληση. Συνήθως, η περιεκτικότητα σε άνθρακα του χάλυβα που πρέπει να συγκολληθεί πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 20%. Μια μέτρια περιεκτικότητα σε άνθρακα (0,3%~0,5%) μπορεί να εξισορροπήσει αποτελεσματικά τη σκληρότητα και την πλαστικότητα του χάλυβα.

• Αντοχή στη διάβρωση

Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε άνθρακα, τόσο περισσότερο αυξάνει την ετερογένεια των ηλεκτρικών φαινομένων και των χημικών φαινομένων εντός του χάλυβα, επιταχύνοντας τη διάβρωση. Ο χάλυβας χαμηλού-ανθρακικού είναι λιγότερο επιρρεπής στη σκουριά σε σύγκριση με τον ανθρακούχο χάλυβα-.

Στοιχείο άνθρακα

• Μηχανικές Ιδιότητες

Όταν τα άτομα σιδήρου ενσωματώνουν πυρίτιο, το αποτέλεσμα ενίσχυσης του στερεού διαλύματος που προκύπτει μπορεί να βελτιώσει την αντοχή διαρροής και την αντοχή εφελκυσμού του χάλυβα.

• Φυσικές Ιδιότητες

Το πυρίτιο σχηματίζει ένα προστατευτικό φιλμ στην επιφάνεια του χάλυβα, το οποίο μπορεί να αποτρέψει την εισβολή οξυγόνου σε υψηλές θερμοκρασίες και να ενισχύσει την αντίσταση στην οξείδωση και τη θερμότητα του χάλυβα.

• Απόδοση Επεξεργασίας

Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο μεγαλύτερη από 0,6% αυξάνει τον κίνδυνο σχηματισμού ρωγμών κατά τη συγκόλληση του χάλυβα. Επομένως, η περιεκτικότητα σε πυρίτιο στον χάλυβα για συγκόλληση είναι συνήθως μικρότερη ή ίση με 0,3%.

Πυρίτιο

• Βασική Διαδικασία

Το μαγγάνιο συνδυάζεται με οξυγόνο στον τετηγμένο χάλυβα, το οποίο μπορεί να μειώσει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στον χάλυβα, να μειώσει τις ακαθαρσίες οξειδίων και να βελτιώσει την καθαρότητα του χάλυβα.

• Διαδικασία Θερμικής Επεξεργασίας

Το μαγγάνιο μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη σκληρυνσιμότητα του χάλυβα, να διευρύνει το εύρος θερμοκρασίας σβέσης και να μειώσει τον κίνδυνο σπασίματος ρωγμών.

• Απόδοση Επεξεργασίας

Η προσθήκη κατάλληλης ποσότητας μαγγανίου στον χάλυβα μπορεί να βελτιώσει την αντοχή και τη σκληρότητα του μετάλλου συγκόλλησης, επομένως ο χάλυβας είναι λιγότερο πιθανό να αναπτύξει ρωγμές κατά την επεξεργασία.

 Μαγγάνιο

Ο χαλκός μπορεί να σχηματίσει ένα προστατευτικό στρώμα στην επιφάνεια του χάλυβα, αποτρέποντας την οξείδωση. Αυτό ελέγχει αποτελεσματικά την εισροή νερού και οξυγόνου, μειώνοντας τον ρυθμό σκουριάς του χάλυβα.

• Μηχανικές Ιδιότητες

Ο χαλκός μπορεί να ενσωματωθεί καλά με τα άτομα σιδήρου, δημιουργώντας ένα αποτέλεσμα στερεού διαλύματος μεταξύ των δύο. Αυτό αυξάνει αποτελεσματικά την αντοχή διαρροής και την αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα χωρίς να μειώνεται η πλαστικότητα και η σκληρότητά του.

• Απόδοση Επεξεργασίας

Μια μικρή ποσότητα χαλκού μπορεί να μειώσει την ψυχρή σφράγιση του χάλυβα, να έχει μικρή επίδραση στην απόδοσή του στην ψυχρή κάμψη και να ελαχιστοποιήσει τη φθορά του εργαλείου κατά τη διαδικασία κατασκευής του χάλυβα.

Χάλκινο στοιχείο