Ефекти на елементите в сплавите върху механичните свойства 

Добавянето на различни метални елементи в една сплав може значително да повлияе на нейните механични свойства (като якост, твърдост, пластичност, якост, устойчивост на корозия и др.).

Следват ролите на обикновените метални елементи в сплавите и техните ефекти върху механичните свойства:

1. Въглерод (C)

(1). Използвайте: Среща се главно в стомана и чугун, образувайки карбиди с желязо (като Fe3C).

(2). Влияние:

①. Сила/твърдост: Повишеното съдържание на въглерод значително увеличава твърдостта и здравината (като високовъглеродната стомана), но прекомерните количества могат да доведат до чупливост.

②. Пластичност: Колкото по-високо е съдържанието на въглерод, толкова по-ниска е пластичността и якостта.

③. Заваряемост: Високовъглеродната стомана има лоши заваръчни свойства.

2. Хром (Cr)

(1). Използвайте: Ключов елемент за неръждаема стомана (като 304, 316) и инструментална стомана.

(2). Влияние:

①. Устойчивост на корозия: Образува пасивен оксиден филм (Cr2O3) за подобряване на устойчивостта на окисление и устойчивост на корозия.

②. Твърдост/здравина: Образува карбиди с въглерод (като Cr23C6) за подобряване на твърдостта и устойчивостта на износване.

③.Ефективност при висока температура: Повишава якостта при висока температура (като топлоустойчива стомана).

3. Никел (Ni)

(1). Приложения: неръждаема стомана (като 304), високотемпературни сплави (като Inconel) и устойчиви на корозия сплави.

(2). Влияние:

①.Издръжливост: Подобрява издръжливостта и пластичността при ниски температури (като никелова стомана за среда с ниски температури).

②. Устойчивост на корозия: Повишава устойчивостта към киселини и основи.

③.Аустенитна стабилизация: В неръждаемата стомана той си сътрудничи с хрома, за да образува аустенитна структура (като стомана 304).

4. Молибден (Mo)

(1). Приложения: високоякостна стомана (като 4140), неръждаема стомана (като 316) и високотемпературни сплави.

(2). Влияние:

①. Сила/топлоустойчивост: Подобрява якостта при висока температура и устойчивостта на пълзене.

②. Устойчивост на корозия: Повишава устойчивостта на хлоридна стрес корозия (като неръждаема стомана 316).

③. Усъвършенстване на зърното: Подобрява втвърдяемостта.

5. Манган (Mn)

(1). Приложения: въглеродна стомана (като A36), високоякостна нисколегирана стомана (HSLA) и аустенитна манганова стомана (като стомана Hadfield).

(2). Влияние:

①. Деоксидация/десулфуризация: Намалява вредното въздействие на сярата (образува MnS вместо FeS).

②. Закаляемост: Подобрява закаляването и устойчивостта на износване (напр. стомана с високо съдържание на манган за кофи на багери).

③.Аустенитна стабилизация: Частична подмяна на никел в неръждаема стомана.

6.Силиций (Si)

(1). Използва: Пружинна стомана (напр. 65Mn), електротехническа стомана и алуминиеви сплави (напр. серия 4xxx).

(2). Влияние:

①. Якост/еластичност: Подобрява якостта и границата на еластичност на стоманата (напр. силициево-манганова пружинна стомана).

②. Дезоксидант: Отстранява кислорода по време на производството на стомана.

③.Магнитни свойства: Подобрява магнитната пропускливост на електротехническата стомана.

7.Алуминий (Al)

(1). Използва: Алуминиеви сплави (напр. 6061), високотемпературни сплави (напр. Fe-Cr-Al) и дезоксиданти.

(2). Влияние:

①.Олекотяване: Намалява плътността (алуминиевите сплави са около 2/3 по-леки от стоманата).

②. Устойчивост на корозия: Образува Al2O3 защитен филм.

③. Усъвършенстване на зърното: Потиска растежа на зърната в стоманата.

8. Титан (Ti)

(1). Приложения: Титанови сплави (напр. Ti-6Al-4V), неръждаеми стомани (напр. 321) и високотемпературни сплави.

(2). Влияние:

①.Съотношение сила/тегло: Титановите сплави имат изключително висока специфична якост.

②. Устойчивост на корозия: Устойчив на морска вода и хлоридна корозия.

③. Образуване на карбид: Фиксира въглерод в стомана за предотвратяване на междукристална корозия (напр. неръждаема стомана 321).

9. Мед (Cu)

(1). Приложения: Месинг (Cu-Zn), бронз (Cu-Sn) и втвърдяващи се стомани (напр. 17-4PH).

(2). Влияние:

①. Устойчивост на корозия: Подобрява устойчивостта на атмосферна корозия (напр. атмосферна стомана).

②. Електрическа/топлопроводимост: Медните сплави имат отлична електропроводимост.

③.Укрепване на валежите: Образува ε-Cu фаза в стомана (напр. 17-4PH неръждаема стомана).

10. Ванадий (V)

(1). Приложения: Инструментални стомани (напр. D2), високоякостни нисколегирани стомани (HSLA).

(2). Влияние:

①. Усъвършенстване на зърното: Образуване на карбонитриди (като VC) за инхибиране на растежа на зърното.

②. Сила/твърдост: Подобрете здравината, като същевременно запазите здравината (като HSLA стомана).

11. Волфрам (W)

(1). Приложения: Бързорежеща стомана (като M2), циментиран карбид (WC-Co) и високотемпературни сплави.

(2). Влияние:

①. Твърдост при висока температура: Образуване на устойчиви на износване карбиди (като W2C).

②. Червена твърдост: Бързорежещата стомана поддържа твърдост при високи температури.

12. Цинк (Zn)

(1). Приложения: Поцинкована стомана (предотвратяване на ръжда), месинг (Cu-Zn) и алуминиеви сплави (като серия 7xxx).

(2). Влияние:

①. Защита на жертвения анод: Цинковият слой предпазва стоманената матрица.

② Сила: Образува укрепваща фаза в алуминиеви сплави (като Zn-Mg-Cu, алуминиева сплав 7075).

Резюме: Основното влияние на елементите върху механичните свойства

Чрез регулиране на съдържанието и комбинацията от тези елементи, сплавите могат да бъдат проектирани да отговарят на специфични нужди (като стомани с висока якост, устойчиви на корозия сплави или сплави при висока температура).