Vliv prvků ve slitinách na mechanické vlastnosti 

Přidání různých kovových prvků do slitiny může významně ovlivnit její mechanické vlastnosti (jako je pevnost, tvrdost, tažnost, houževnatost, odolnost proti korozi atd.).

Níže jsou uvedeny role běžných kovových prvků ve slitinách a jejich vliv na mechanické vlastnosti:

1. Uhlík (C)

(1). Použijte: Nachází se hlavně v oceli a litině, tvořící karbidy se železem (jako je Fe3C).

(2).Vliv:

①. Síla/Tvrdost: Zvýšený obsah uhlíku výrazně zvyšuje tvrdost a pevnost (jako je například ocel s vysokým obsahem uhlíku), ale nadměrné množství může vést ke křehkosti.

②.Tažnost: Čím vyšší je obsah uhlíku, tím nižší je tažnost a houževnatost.

③.Svařitelnost: Ocel s vysokým obsahem uhlíku má špatné svařovací vlastnosti.

2. Chrom (Cr)

(1). Použijte: Klíčový prvek pro nerezovou ocel (např. 304, 316) a nástrojovou ocel.

(2).Vliv:

①. Odolnost proti korozi: Vytváří pasivní oxidový film (Cr2O3) pro zlepšení odolnosti proti oxidaci a korozi.

②.Tvrdost/síla: Vytváří karbidy s uhlíkem (jako je Cr23C6) pro zlepšení tvrdosti a odolnosti proti opotřebení.

③.Výkon při vysokých teplotách: Zvyšuje pevnost při vysokých teplotách (jako je žáruvzdorná ocel).

3. Nikl (Ni)

(1). Aplikace: nerezová ocel (jako je 304), vysokoteplotní slitiny (jako je Inconel) a slitiny odolné proti korozi.

(2).Vliv:

①.Houževnatost: Zlepšuje houževnatost a tažnost při nízkých teplotách (jako je niklová ocel pro prostředí s nízkou teplotou).

②. Odolnost proti korozi: Zvyšuje odolnost vůči kyselinám a zásadám.

③.Austenitová stabilizace: V nerezové oceli spolupracuje s chromem za vzniku austenitické struktury (jako je ocel 304).

4.Molybden (Mo)

(1). Aplikace: vysoce pevná ocel (jako 4140), nerezová ocel (jako 316) a vysokoteplotní slitiny.

(2).Vliv:

①. Pevnost / tepelná odolnost: Zlepšuje pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení.

②. Odolnost proti korozi: Zvyšuje odolnost proti korozi způsobené chloridy (jako je nerezová ocel 316).

③.Zjemnění zrna: Zlepšuje kalitelnost.

5. Mangan (Mn)

(1). Aplikace: uhlíková ocel (jako je A36), vysokopevnostní nízkolegovaná ocel (HSLA) a austenitická manganová ocel (jako je Hadfieldova ocel).

(2).Vliv:

①.Deoxidace/odsiřování: Snižuje škodlivé účinky síry (vytváří MnS místo FeS).

②.Kalitelnost: Zlepšuje prokalitelnost a odolnost proti opotřebení (např. ocel s vysokým obsahem manganu pro lopaty rypadel).

③.Austenitová stabilizace: Částečná náhrada niklu v nerezové oceli.

6. Křemík (Si)

(1). Použití: Pružinová ocel (např. 65Mn), elektrotechnická ocel a slitiny hliníku (např. řada 4xxx).

(2). Vliv:

①. Pevnost/elasticita: Zlepšuje pevnost a mez pružnosti oceli (např. křemíko-manganové pružinové oceli).

②.Deoxidační činidlo: Odstraňuje kyslík při výrobě oceli.

③.Magnetické vlastnosti: Zlepšuje magnetickou permeabilitu elektrooceli.

7. Hliník (Al)

(1). Použití: Slitiny hliníku (např. 6061), vysokoteplotní slitiny (např. Fe-Cr-Al) a deoxidační činidla.

(2).Vliv:

①.Odlehčení: Snižuje hustotu (slitiny hliníku jsou asi o 2/3 lehčí než ocel).

②. Odolnost proti korozi: Vytváří ochranný film Al2O3.

③.Zjemnění zrna: Inhibuje růst zrn v oceli.

8.Titan (Ti)

(1). Aplikace: Slitiny titanu (např. Ti-6Al-4V), nerezové oceli (např. 321) a vysokoteplotní slitiny.

(2).Vliv:

①. Poměr síla/hmotnost: Slitiny titanu mají extrémně vysokou měrnou pevnost.

②. Odolnost proti korozi: Odolává mořské vodě a korozi chloridy.

③.Tvorba karbidu: Fixuje uhlík v oceli, aby se zabránilo mezikrystalové korozi (např. nerezová ocel 321).

9. měď (Cu)

(1). Aplikace: Mosaz (Cu-Zn), bronz (Cu-Sn) a precipitačně kalené oceli (např. 17-4PH).

(2).Vliv:

①. Odolnost proti korozi: Zlepšuje odolnost proti atmosférické korozi (např. povětrnostní oceli).

②.Elektrická/tepelná vodivost: Slitiny mědi mají vynikající elektrickou vodivost.

③.Posílení srážek: Tvoří fázi ε-Cu v oceli (např. nerezová ocel 17-4PH).

10. Vanad (V)

(1). Aplikace: Nástrojové oceli (např. D2), vysokopevnostní nízkolegované oceli (HSLA).

(2).Vliv:

①.Zjemnění zrna: Tvorba karbonitridů (jako je VC) k inhibici růstu zrn.

②.Síla/houževnatost: Zlepšete pevnost při zachování houževnatosti (jako je ocel HSLA).

11. Wolfram (W)

(1). Aplikace: Rychlořezná ocel (jako M2), slinutý karbid (WC-Co) a vysokoteplotní slitiny.

(2).Vliv:

①. Tvrdost při vysoké teplotě: Tvorba karbidů odolných proti opotřebení (jako W2C).

②.Červená tvrdost: Rychlořezná ocel si zachovává tvrdost při vysokých teplotách.

12. Zinek (Zn)

(1). Aplikace: Pozinkovaná ocel (ochrana proti korozi), mosaz (Cu-Zn) a slitiny hliníku (jako řada 7xxx).

(2).Vliv:

①.Ochrana obětní anody: Vrstva zinku chrání ocelovou matrici.

②.Síla: Tvoří zpevňující fázi ve slitinách hliníku (jako je Zn-Mg-Cu, slitina hliníku 7075).

Shrnutí: Základní vliv prvků na mechanické vlastnosti

Úpravou obsahu a kombinace těchto prvků mohou být slitiny navrženy tak, aby vyhovovaly specifickým potřebám (jako jsou vysokopevnostní oceli, korozivzdorné slitiny nebo vysokoteplotní slitiny).