Oțel aliaj - Alloy steel
Oțel aliat este oțel , care este aliat cu o varietate de elemente în cantități totale între 1,0% și 50% în greutate pentru a îmbunătăți sale proprietăți mecanice . Oțelurile aliate sunt împărțite în două grupe: oțelurile cu aliaj scăzut și oțelurile cu aliaj înalt. Diferența dintre cele două este contestată. Smith și Hashemi definesc diferența la 4,0%, în timp ce Degarmo și colab. , definiți-l la 8,0%. Cel mai frecvent, sintagma „oțel aliat” se referă la oțelurile cu aliaj scăzut.
Strict vorbind, fiecare oțel este un aliaj, dar nu toate oțelurile sunt numite „oțeluri aliate”. Cele mai simple oțeluri sunt fierul (Fe) aliat cu carbon (C) (aproximativ 0,1% până la 1%, în funcție de tip). Cu toate acestea, termenul „oțel aliat” este termenul standard care se referă la oțelurile cu alte elemente de aliere adăugate în mod deliberat în plus față de carbon. Alianții obișnuiți includ mangan (cel mai frecvent), nichel , crom , molibden , vanadiu , siliciu și bor . Alianții mai puțin obișnuiți includ aluminiu , cobalt , cupru , ceriu , niobiu , titan , tungsten , staniu , zinc , plumb și zirconiu .
Următoarea este o gamă de proprietăți îmbunătățite în oțelurile aliate (în comparație cu oțelurile cu carbon ): rezistență , duritate , rezistență , rezistență la uzură , rezistență la coroziune , întărire și duritate la cald . Pentru a obține unele dintre aceste proprietăți îmbunătățite, metalul poate necesita tratare termică .
Unele dintre acestea găsesc utilizări în aplicații exotice și extrem de solicitante, cum ar fi palele turbinei motoarelor cu reacție și în reactoarele nucleare. Datorită proprietăților feromagnetice ale fierului, unele aliaje de oțel găsesc aplicații importante în care răspunsurile lor la magnetism sunt foarte importante, inclusiv în motoarele electrice și în transformatoare.
Oțeluri slab aliate
Câteva oțeluri obișnuite cu aliaj slab sunt:
- D6AC
- 300M
- 256A
| Desemnarea SAE | Compoziţie |
|---|---|
| 13xx | Mn 1,75% |
| 40xx | Mo 0,20% sau 0,25% sau 0,25% Mo și 0,042% S. |
| 41xx | Cr 0,50% sau 0,80% sau 0,95%, Mo 0,12% sau 0,20% sau 0,25% sau 0,30% |
| 43xx | Ni 1,82%, Cr 0,50% până la 0,80%, Mo 0,25% |
| 44xx | Mo 0,40% sau 0,52% |
| 46xx | Ni 0,85% sau 1,82%, Mo 0,20% sau 0,25% |
| 47xx | Ni 1,05%, Cr 0,45%, Mo 0,20% sau 0,35% |
| 48xx | Ni 3,50%, Mo 0,25% |
| 50xx | Cr 0,27% sau 0,40% sau 0,50% sau 0,65% |
| 50xxx | Cr 0,50%, C 1,00% min |
| 50Bxx | Cr 0,28% sau 0,50% și bor adăugat |
| 51xx | Cr 0,80% sau 0,87% sau 0,92% sau 1,00% sau 1,05% |
| 51xxx | Cr 1,02%, C 1,00% min |
| 51Bxx | Cr 0,80% și bor adăugat |
| 52xxx | Cr 1,45%, C 1,00% min |
| 61xx | Cr 0,60% sau 0,80% sau 0,95%, V 0,10% sau 0,15% min |
| 86xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,20% |
| 87xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,25% |
| 88xx | Ni 0,55%, Cr 0,50%, Mo 0,35% |
| 92xx | Si 1,40% sau 2,00%, Mn 0,65% sau 0,82% sau 0,85%, Cr 0,00% sau 0,65% |
| 94Bxx | Ni 0,45%, Cr 0,40%, Mo 0,12% și bor adăugat |
| ES-1 | Ni 5%, Cr 2%, Si 1,25%, W 1%, Mn 0,85%, Mo 0,55%, Cu 0,5%, Cr 0,40%, C 0,2%, V 0,1% |
Știința materialelor
Se adaugă elemente de aliere pentru a obține anumite proprietăți în material. Elementele de aliere pot schimba și personaliza proprietățile - flexibilitatea, rezistența, formabilitatea și întărirea lor. Ca orientare, elementele de aliere sunt adăugate în procente mai mici (mai puțin de 5%) pentru a crește rezistența sau întărirea sau în procente mai mari (peste 5%) pentru a obține proprietăți speciale, cum ar fi rezistența la coroziune sau stabilitatea extremă a temperaturii. Se adaugă mangan, siliciu sau aluminiu în timpul procesului de fabricare a oțelului pentru a îndepărta oxigenul dizolvat , sulful și fosforul din topitură . Se adaugă mangan, siliciu, nichel și cupru pentru a crește rezistența prin formarea de soluții solide în ferită. Cromul, vanadiul, molibdenul și tungstenul cresc puterea prin formarea de carburi în faza a doua . Nichelul și cuprul îmbunătățesc rezistența la coroziune în cantități mici. Molibdenul ajută la rezistența la fragilitate. Zirconiul, ceriul și calciul cresc rezistența prin controlul formei incluziunilor. Sulful (sub formă de sulfură de mangan ), plumbul, bismutul, seleniul și telurul cresc prelucrarea. Elementele de aliere tind să formeze fie soluții solide, fie compuși, fie carburi. Nichelul este foarte solubil în ferită; prin urmare, formează compuși, de obicei Ni 3 Al. Aluminiul se dizolvă în ferită și formează compușii Al 2 O 3 și AlN. Siliciul este, de asemenea, foarte solubil și formează de obicei compusul SiO 2 • M x O y . Manganul se dizolvă în cea mai mare parte în ferită formând compușii MnS, MnO • SiO 2 , dar va forma și carburi sub formă de (Fe, Mn) 3 C. Cromul formează partiții între fazele de ferită și carbură din oțel, formând (Fe, Cr 3 ) C, Cr 7 C 3 și Cr 23 C 6 . Tipul de carbură pe care îl formează cromul depinde de cantitatea de carbon și de alte tipuri de elemente de aliere prezente. Tungstenul și molibdenul formează carburi dacă există suficient carbon și absența unor elemente mai puternice care formează carbură (de exemplu, titan și niobiu ), acestea formează carburile W 2 C și respectiv Mo 2 C. Vanadiu, titan și niobiu sunt elemente puternice care formează carbură, formând carbură de vanadiu , carbură de titan și , respectiv, carbură de niobiu . Elementele de aliere au, de asemenea, un efect asupra temperaturii eutectoide a oțelului. Manganul și nichelul scad temperatura eutectoidului și sunt cunoscute ca elemente stabilizatoare ale austenitei . Cu suficient din aceste elemente structura austenitică poate fi obținută la temperatura camerei. Elementele care formează carbură ridică temperatura eutectoidă; aceste elemente sunt cunoscute sub numele de elemente stabilizatoare ale feritei .
| Element | Procent | Funcția primară |
|---|---|---|
| Aluminiu | 0,95-1,30 | Alierea element din nitrurare Oțeluri |
| Bismut | - | Îmbunătățește prelucrarea |
| Bor | 0,001-0,003 | ( Oțel cu bor ) Un agent puternic de întărire |
| Crom | 0,5-2 | Crește durabilitatea |
| 4-18 | Crește rezistența la coroziune | |
| Cupru | 0,1–0,4 | Rezistență la coroziune |
| Conduce | - | Prelucrare îmbunătățită |
| Mangan | 0,25-0,40 | Se combină cu sulf și cu fosfor pentru a reduce fragilitatea. De asemenea, ajută la eliminarea excesului de oxigen din oțelul topit. |
| > 1 | Mărește întărirea prin scăderea punctelor de transformare și determinarea transformărilor lente | |
| Molibden | 0,2–5 | Carburi stabile ; inhibă creșterea cerealelor. Crește rezistența oțelului, transformând astfel molibdenul într-un metal din aliaj foarte valoros pentru realizarea părților de tăiere a mașinilor-unelte și, de asemenea, a palelor turbinei motoarelor cu turboreactor . De asemenea, utilizat în motoarele de rachete . |
| Nichel | 2–5 | Întăritor |
| 12–20 | Crește rezistența la coroziune | |
| Siliciu | 0,2–0,7 | Crește puterea |
| 2.0 | Oțeluri de primăvară | |
| Procente mai mari | Îmbunătățește proprietățile magnetice | |
| Sulf | 0,08-0,15 | Proprietăți de prelucrare liberă |
| Titan | - | Fixează carbonul în particulele inerte; reduce duritatea martensitică la oțelurile cu crom |
| Tungsten | - | De asemenea, crește punctul de topire. |
| Vanadiu | 0,15 | Carburi stabile; crește rezistența în timp ce reține ductilitatea; favorizează structura cerealelor fine. Crește rezistența la temperaturi ridicate |
Vezi si
Referințe
Bibliografie
- Degarmo, E. Paul; Negru, J T .; Kohser, Ronald A. (2007), Materiale și procese în fabricație (ediția a X-a), Wiley, ISBN 978-0-470-05512-0.
- Groover, MP, 2007, p. 105-106, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes and Systems , ediția a treia, John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, ISBN 978-0-471-74485-6 .
- Smith, William F .; Hashemi, Javad (2001), Fundamentele științei și ingineriei materialelor (ediția a IV-a), McGraw-Hill, p. 394, ISBN 0-07-295358-6