Efectes dels elements dels aliatges sobre les propietats mecàniques 

L'addició de diferents elements metàl·lics en un aliatge pot afectar significativament les seves propietats mecàniques (com ara resistència, duresa, ductilitat, tenacitat, resistència a la corrosió, etc.).

Els següents són els papers dels elements metàl·lics comuns en els aliatges i els seus efectes sobre les propietats mecàniques:

1.Carboni (C)

(1). Ús: Es troba principalment en acer i ferro colat, formant carburs amb ferro (com el Fe3C).

(2).Influència:

①.Força/duresa: L'augment del contingut de carboni augmenta significativament la duresa i la resistència (com ara l'acer alt en carboni), però les quantitats excessives poden provocar fragilitat.

②. Ductilitat: Com més gran sigui el contingut de carboni, menor serà la ductilitat i la duresa.

③. Soldabilitat: L'acer d'alt carboni té propietats de soldadura pobres.

2. Crom (Cr)

(1). Ús: Element clau per a acer inoxidable (com ara 304, 316) i acer per a eines.

(2).Influència:

①. Resistència a la corrosió: Forma una pel·lícula d'òxid passiu (Cr2O3) per millorar la resistència a l'oxidació i la resistència a la corrosió.

②.Duresa/Força: Forma carburs amb carboni (com Cr23C6) per millorar la duresa i la resistència al desgast.

③. Rendiment a alta temperatura: Millora la resistència a les altes temperatures (com ara l'acer resistent a la calor).

3. Níquel (Ni)

(1).Aplicacions: acer inoxidable (com ara 304), aliatges d'alta temperatura (com Inconel) i aliatges resistents a la corrosió.

(2).Influència:

①. Duresa: Millora la duresa i la ductilitat a baixa temperatura (com l'acer al níquel per a entorns de baixa temperatura).

②. Resistència a la corrosió: Millora la resistència als àcids i àlcalis.

③.Estabilització d'austenita: En acer inoxidable, coopera amb el crom per formar una estructura austenítica (com l'acer 304).

4. Molibdè (Mo)

(1).Aplicacions: acer d'alta resistència (com ara 4140), acer inoxidable (com ara 316) i aliatges d'alta temperatura.

(2).Influència:

①.Força/resistència a la calor: Millora la resistència a les altes temperatures i la resistència a la fluència.

②. Resistència a la corrosió: Millora la resistència a la corrosió per estrès de clorur (com l'acer inoxidable 316).

③. Refinament del gra: Millora la tempabilitat.

5.Manganès (Mn)

(1).Aplicacions: acer al carboni (com A36), acer de baixa aliatge d'alta resistència (HSLA) i acer de manganès austenític (com acer Hadfield).

(2).Influència:

①.Desoxidació/desulfuració: Redueix els efectes nocius del sofre (forma MnS en lloc de FeS).

②. Enduriment: Millora la tempabilitat i la resistència al desgast (per exemple, acer alt en manganès per a galledes d'excavadora).

③.Estabilització d'austenita: Substitució parcial de níquel en acer inoxidable.

6.Silici (Si)

(1).Usos: Acer de molla (per exemple, 65Mn), acer elèctric i aliatges d'alumini (per exemple, sèrie 4xxx).

(2).Influència:

①.Força/elasticitat: Millora la resistència i el límit elàstic de l'acer (per exemple, acer de molles de silici-manganès).

②.Desoxidant: Elimina l'oxigen durant la fabricació d'acer.

③. Propietats magnètiques: Millora la permeabilitat magnètica de l'acer elèctric.

7. Alumini (Al)

(1).Usos: Aliatges d'alumini (per exemple, 6061), aliatges d'alta temperatura (per exemple, Fe-Cr-Al) i desoxidants.

(2).Influència:

①.Leugeriment: Redueix la densitat (els aliatges d'alumini són aproximadament 2/3 més lleugers que l'acer).

②. Resistència a la corrosió: Forma pel·lícula protectora Al2O3.

③. Refinament del gra: Inhibeix el creixement del gra a l'acer.

8. Titani (Ti)

(1).Aplicacions: Aliatges de titani (per exemple, Ti-6Al-4V), acers inoxidables (per exemple, 321) i aliatges d'alta temperatura.

(2).Influència:

①. Relació força/pes: Els aliatges de titani tenen una resistència específica extremadament alta.

②. Resistència a la corrosió: Resisteix a l'aigua de mar i a la corrosió dels clorurs.

③.Formació de carburs: Fixa el carboni a l'acer per evitar la corrosió intergranular (per exemple, acer inoxidable 321).

9. Coure (Cu)

(1).Aplicacions: Llautó (Cu-Zn), bronze (Cu-Sn) i acers d'enduriment per precipitació (per exemple, 17-4PH).

(2).Influència:

①. Resistència a la corrosió: Millora la resistència a la corrosió atmosfèrica (per exemple, l'acer a la intempèrie).

②.Conductivitat elèctrica/tèrmica: Els aliatges de coure tenen una conductivitat elèctrica excel·lent.

③.Enfortiment de la precipitació: Forma fase ε-Cu en acer (per exemple, acer inoxidable 17-4PH).

10. Vanadi (V)

(1).Aplicacions: Acers per a eines (per exemple, D2), acers d'alta resistència de baix aliatge (HSLA).

(2).Influència:

①. Refinament del gra: Formació de carbonitrurs (com ara VC) per inhibir el creixement del gra.

②.Força/duresa: Millorar la força mantenint la duresa (com l'acer HSLA).

11. Tungstè (W)

(1).Aplicacions: Acer d'alta velocitat (com M2), carbur cimentat (WC-Co) i aliatges d'alta temperatura.

(2).Influència:

①. Duresa a alta temperatura: Formació de carburs resistents al desgast (com W2C).

②. Duresa vermella: L'acer d'alta velocitat manté la duresa a altes temperatures.

12.Zinc (Zn)

(1).Aplicacions: Acer galvanitzat (prevenció de rovell), llautó (Cu-Zn) i aliatges d'alumini (com la sèrie 7xxx).

(2).Influència:

①. Protecció de l'ànode sacrificial: La capa de zinc protegeix la matriu d'acer.

②.Força: Forma una fase d'enfortiment en aliatges d'alumini (com ara Zn-Mg-Cu, aliatge d'alumini 7075).

Resum: La influència bàsica dels elements en les propietats mecàniques

Ajustant el contingut i la combinació d'aquests elements, els aliatges es poden dissenyar per satisfer necessitats específiques (com ara acers d'alta resistència, aliatges resistents a la corrosió o aliatges d'alta temperatura).