Efectos de los elementos de las aleaciones sobre las propiedades mecánicas. 

La adición de diferentes elementos metálicos en una aleación puede afectar significativamente sus propiedades mecánicas (como resistencia, dureza, ductilidad, tenacidad, resistencia a la corrosión, etc.).

Las siguientes son las funciones de los elementos metálicos comunes en las aleaciones y sus efectos sobre las propiedades mecánicas:

1.Carbono (C)

(1).Uso: Se encuentra principalmente en acero y hierro fundido, formando carburos con el hierro (como el Fe3C).

(2).Influencia:

①.Resistencia/Dureza: El aumento del contenido de carbono aumenta significativamente la dureza y la resistencia (como el acero con alto contenido de carbono), pero cantidades excesivas pueden provocar fragilidad.

②.Ductilidad: Cuanto mayor sea el contenido de carbono, menor será la ductilidad y la tenacidad.

③.Soldabilidad: El acero con alto contenido de carbono tiene malas propiedades de soldadura.

2.Cromo (Cr)

(1).Uso: Elemento clave para acero inoxidable (como 304, 316) y acero para herramientas.

(2).Influencia:

①.Resistencia a la corrosión: Forma una película de óxido pasiva (Cr2O3) para mejorar la resistencia a la oxidación y la corrosión.

②.Dureza/Resistencia: Forma carburos con carbono (como Cr23C6) para mejorar la dureza y la resistencia al desgaste.

③.Rendimiento a alta temperatura: Mejora la resistencia a altas temperaturas (como el acero resistente al calor).

3.Níquel (Ni)

(1).Aplicaciones: acero inoxidable (como 304), aleaciones de alta temperatura (como Inconel) y aleaciones resistentes a la corrosión.

(2).Influencia:

①.Dureza: Mejora la tenacidad y ductilidad a bajas temperaturas (como el acero al níquel para entornos de bajas temperaturas).

②.Resistencia a la corrosión: Mejora la resistencia a ácidos y álcalis.

③.Estabilización de austenita: En el acero inoxidable, coopera con el cromo para formar una estructura austenítica (como el acero 304).

4.Molibdeno (Mo)

(1).Aplicaciones: acero de alta resistencia (como 4140), acero inoxidable (como 316) y aleaciones de alta temperatura.

(2).Influencia:

①.Fuerza/resistencia al calor: Mejora la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la fluencia.

②.Resistencia a la corrosión: Mejora la resistencia a la corrosión por tensión de cloruro (como el acero inoxidable 316).

③.Refinamiento del grano: Mejora la templabilidad.

5.Manganeso (Mn)

(1).Aplicaciones: acero al carbono (como el A36), acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA) y acero austenítico al manganeso (como el acero Hadfield).

(2).Influencia:

①.Desoxidación/desulfuración: Reduce los efectos nocivos del azufre (forma MnS en lugar de FeS).

②.Templabilidad: Mejora la templabilidad y la resistencia al desgaste (por ejemplo, acero con alto contenido de manganeso para cucharones de excavadoras).

③.Estabilización de austenita: Reemplazo parcial de níquel en acero inoxidable.

6.Silicio (Si)

(1).Usos: Acero para resortes (por ejemplo, 65Mn), acero eléctrico y aleaciones de aluminio (por ejemplo, serie 4xxx).

(2).Influencia:

①.Resistencia/elasticidad: Mejora la resistencia y el límite elástico del acero (por ejemplo, acero para resortes de silicio-manganeso).

②.Desoxidante: Elimina el oxígeno durante la fabricación de acero.

③.Propiedades magnéticas: Mejora la permeabilidad magnética del acero eléctrico.

7.Aluminio (Al)

(1).Usos: Aleaciones de aluminio (p. ej. 6061), aleaciones de alta temperatura (p. ej. Fe-Cr-Al) y desoxidantes.

(2).Influencia:

①.Aligeramiento: Reduce la densidad (las aleaciones de aluminio son aproximadamente 2/3 más ligeras que el acero).

②.Resistencia a la corrosión: Forma una película protectora de Al2O3.

③.Refinamiento del grano: Inhibe el crecimiento de grano en el acero.

8.Titanio (Ti)

(1).Aplicaciones: Aleaciones de titanio (por ejemplo, Ti-6Al-4V), aceros inoxidables (por ejemplo, 321) y aleaciones de alta temperatura.

(2).Influencia:

①.Relación fuerza/peso: Las aleaciones de titanio tienen una resistencia específica extremadamente alta.

②.Resistencia a la corrosión: Resiste la corrosión del agua de mar y los cloruros.

③.Formación de carburo: Fija carbono en acero para evitar la corrosión intergranular (por ejemplo, acero inoxidable 321).

9.Cobre (Cu)

(1).Aplicaciones: Latón (Cu-Zn), bronce (Cu-Sn) y aceros endurecidos por precipitación (p. ej. 17-4PH).

(2).Influencia:

①.Resistencia a la corrosión: Mejora la resistencia a la corrosión atmosférica (por ejemplo, acero resistente a la intemperie).

②.Conductividad eléctrica/térmica: Las aleaciones de cobre tienen una excelente conductividad eléctrica.

③.Fortalecimiento de las precipitaciones: Forma fase ε-Cu en acero (por ejemplo, acero inoxidable 17-4PH).

10.Vanadio (V)

(1).Aplicaciones: Aceros para herramientas (p. ej. D2), aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA).

(2).Influencia:

①.Refinamiento del grano: Formación de carbonitruros (como VC) para inhibir el crecimiento del grano.

②.Fuerza/dureza: Mejore la resistencia manteniendo la tenacidad (como el acero HSLA).

11.Tungsteno (W)

(1).Aplicaciones: Acero de alta velocidad (como M2), carburo cementado (WC-Co) y aleaciones de alta temperatura.

(2).Influencia:

①.Dureza a altas temperaturas: Formación de carburos resistentes al desgaste (como el W2C).

②.Dureza roja: El acero rápido mantiene la dureza a altas temperaturas.

12.Zinc

(1).Aplicaciones: Acero galvanizado (prevención de oxidación), latón (Cu-Zn) y aleaciones de aluminio (como la serie 7xxx).

(2).Influencia:

①.Protección del ánodo de sacrificio: La capa de zinc protege la matriz de acero.

②.Fuerza: Forma una fase de refuerzo en aleaciones de aluminio (como Zn-Mg-Cu, aleación de aluminio 7075).

Resumen: La influencia central de los elementos en las propiedades mecánicas.

Al ajustar el contenido y la combinación de estos elementos, se pueden diseñar aleaciones para satisfacer necesidades específicas (como aceros de alta resistencia, aleaciones resistentes a la corrosión o aleaciones de alta temperatura).