نقش عناصر شیمیایی موجود در فولاد چیست؟

نقش عناصر شیمیایی در فولاد

مردم اغلب فولاد را آهن خالص می دانند، اما در واقع فولاد بر پایه آهن است و عناصر مختلفی مانند کربن، سیلیکون، منگنز و مس را ترکیب می کند. این عناصر مانند چاشنی عمل می کنند و عملکرد فولاد را از نظر چقرمگی، استحکام، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد افزایش می دهند. در زیر به معرفی نقش عناصر اصلی کربن، سیلیکون، منگنز و مس می پردازیم.

• خواص مکانیکی

کربن مهمترین عنصر آلیاژی در فولاد است که خواص فولاد را تعیین می کند.

یک نوع کاربید بینابینی بین اتم های کربن و آهن تشکیل می شود که به جلوگیری از تغییر شکل اتم های آهن کمک می کند. در عین حال، استحکام تسلیم، استحکام کششی و سختی فولاد را افزایش می دهد.

هر چه محتوای کربن بیشتر باشد، کاربیدهای شکننده بیشتری در فولاد وجود دارد. فولاد-کربن بالا مستعد شکست در محیط‌های با دمای پایین-است، در حالی که فولاد-کم کربن دارای چقرمگی بالایی است.

• خواص عملیات حرارتی

هر چه میزان کربن بیشتر باشد، سختی فولاد در هنگام کوئنچ بیشتر می شود که باعث افزایش عمق لایه سخت شده می شود. اگر سختی پس از کوئنچ زیاد نباشد، نشان دهنده سختی ضعیف فولاد کم کربن-است. فولادهای کربن متوسط- و-بالا{4}}به سختی بهتری از طریق کوئنچ و سپس تمپر کردن دست می‌یابند.

• عملکرد پردازش

هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، احتمال بروز ترک در ناحیه تحت تأثیر گرما-در حین جوشکاری بیشتر است. به طور معمول، محتوای کربن فولادی که باید جوش داده شود باید کمتر یا مساوی 20٪ باشد. محتوای کربن متوسط ​​(0.3٪ تا 0.5٪) می تواند به طور موثر سختی و انعطاف پذیری فولاد را متعادل کند.

• مقاومت در برابر خوردگی

هرچه محتوای کربن بیشتر باشد، ناهمگونی پدیده های الکتریکی و شیمیایی در فولاد را افزایش می دهد و خوردگی را تسریع می کند. فولاد کم کربن-در مقایسه با-فولاد با کربن کمتر مستعد زنگ زدگی است.

عنصر کربن

• خواص مکانیکی

هنگامی که اتم های آهن سیلیکون را در خود جای می دهند، اثر تقویت کننده محلول جامد حاصل می تواند استحکام تسلیم و استحکام کششی فولاد را بهبود بخشد.

• خواص فیزیکی

سیلیکون یک لایه محافظ بر روی سطح فولاد تشکیل می دهد که می تواند از تهاجم اکسیژن در دماهای بالا جلوگیری کند و مقاومت در برابر اکسیداسیون و مقاومت حرارتی فولاد را افزایش دهد.

• عملکرد پردازش

محتوای سیلیکون بیشتر از 0.6٪ خطر ایجاد ترک در هنگام جوشکاری فولاد را افزایش می دهد. بنابراین، محتوای سیلیکون در فولاد برای جوشکاری معمولاً کمتر یا مساوی 0.3٪ است.

سیلیکون

• فرآیند اصلی

منگنز با اکسیژن در فولاد مذاب ترکیب می شود که می تواند محتوای اکسیژن در فولاد را کاهش دهد، ناخالصی های اکسید را کاهش دهد و خلوص فولاد را بهبود بخشد.

• فرآیند عملیات حرارتی

منگنز می تواند به طور موثری سختی پذیری فولاد را بهبود بخشد، محدوده دمایی خاموش شدن را افزایش دهد و خطر خاموش شدن ترک ها را کاهش دهد.

• عملکرد پردازش

افزودن مقدار مناسبی منگنز به فولاد می تواند استحکام و چقرمگی فلز جوش را بهبود بخشد، بنابراین فولاد کمتر در حین پردازش ترک ایجاد می کند.

 منگنز

مس می تواند یک لایه محافظ بر روی سطح فولاد تشکیل دهد و از اکسیداسیون جلوگیری کند. این به طور موثر نفوذ آب و اکسیژن را کنترل می کند و سرعت زنگ زدگی فولاد را کاهش می دهد.

• خواص مکانیکی

مس می تواند به خوبی با اتم های آهن ادغام شود و یک اثر محلول جامد بین این دو ایجاد کند. این به طور موثر استحکام تسلیم و استحکام کششی فولاد را بدون کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی آن افزایش می دهد.

• عملکرد پردازش

مقدار کمی مس می تواند مهر زنی سرد فولاد را کاهش دهد، تأثیر کمی بر عملکرد خمش سرد آن داشته باشد و سایش ابزار را در طول فرآیند تولید فولاد به حداقل برساند.

عنصر مس