Effets des éléments des alliages sur les propriétés mécaniques 

L'ajout de différents éléments métalliques dans un alliage peut affecter de manière significative ses propriétés mécaniques (telles que la résistance, la dureté, la ductilité, la ténacité, la résistance à la corrosion, etc.).

Voici les rôles des éléments métalliques courants dans les alliages et leurs effets sur les propriétés mécaniques :

1.Carbone (C)

(1).Utilisation : On le trouve principalement dans l'acier et la fonte, formant des carbures avec le fer (comme le Fe3C).

(2).Influence :

①.Résistance/dureté : Une teneur accrue en carbone augmente considérablement la dureté et la résistance (comme dans le cas de l'acier à haute teneur en carbone), mais des quantités excessives peuvent conduire à une fragilité.

②.Ductilité : Plus la teneur en carbone est élevée, plus la ductilité et la ténacité sont faibles.

③.Soudabilité : L'acier à haute teneur en carbone a de mauvaises propriétés de soudage.

2. Chrome (Cr)

(1).Utilisation : Élément clé pour l'acier inoxydable (tel que 304, 316) et l'acier à outils.

(2).Influence :

①.Résistance à la corrosion : Forme un film d'oxyde passif (Cr2O3) pour améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion.

②.Dureté/résistance : Forme des carbures avec du carbone (tels que Cr23C6) pour améliorer la dureté et la résistance à l'usure.

③. Performances à haute température : Améliore la résistance à haute température (comme l'acier résistant à la chaleur).

3. Nickel (Ni)

(1).Applications : l'acier inoxydable (tel que 304), les alliages haute température (tels que l'Inconel) et les alliages résistants à la corrosion.

(2).Influence :

①.Résistance : Améliore la ténacité et la ductilité à basse température (comme l'acier au nickel pour les environnements à basse température).

②.Résistance à la corrosion : Améliore la résistance aux acides et aux alcalis.

③.Stabilisation de l'austénite : Dans l'acier inoxydable, il coopère avec le chrome pour former une structure austénitique (comme l'acier 304).

4.Molybdène (Mo)

(1).Applications : acier à haute résistance (tel que 4140), acier inoxydable (tel que 316) et alliages haute température.

(2).Influence :

①.Force/résistance à la chaleur : Améliore la résistance à haute température et la résistance au fluage.

②.Résistance à la corrosion : Améliore la résistance à la corrosion sous contrainte de chlorure (comme l’acier inoxydable 316).

③.Raffinement des grains : Améliore la trempabilité.

5. Manganèse (Mn)

(1).Applications : l'acier au carbone (tel que l'A36), l'acier faiblement allié à haute résistance (HSLA) et l'acier au manganèse austénitique (tel que l'acier Hadfield).

(2).Influence :

①.Désoxydation/désulfuration : Réduit les effets nocifs du soufre (forme MnS au lieu de FeS).

②.Durcabilité : Améliore la trempabilité et la résistance à l'usure (par exemple, acier à haute teneur en manganèse pour godets d'excavatrice).

③.Stabilisation de l'austénite : Remplacement partiel du nickel dans l'acier inoxydable.

6.Silicium (Si)

(1).Utilisations : Acier à ressort (par exemple 65Mn), acier électrique et alliages d'aluminium (par exemple série 4xxx).

(2).Influence :

①.Résistance/élasticité : Améliore la résistance et la limite élastique de l'acier (par exemple acier à ressort au silicium-manganèse).

②.Déoxydant : Élimine l'oxygène pendant la fabrication de l'acier.

③.Propriétés magnétiques : Améliore la perméabilité magnétique de l'acier électrique.

7.Aluminium (Al)

(1).Utilisations : Alliages d'aluminium (par exemple 6061), alliages haute température (par exemple Fe-Cr-Al) et désoxydants.

(2).Influence :

①.Allégement : Réduit la densité (les alliages d'aluminium sont environ 2/3 plus légers que l'acier).

②.Résistance à la corrosion : Forme un film protecteur Al2O3.

③.Raffinement des grains : Inhibe la croissance des grains dans l'acier.

8.Titane (Ti)

(1).Applications : Alliages de titane (par exemple Ti-6Al-4V), aciers inoxydables (par exemple 321) et alliages haute température.

(2).Influence :

①.Rapport résistance/poids : Les alliages de titane ont une résistance spécifique extrêmement élevée.

②.Résistance à la corrosion : Résiste à la corrosion de l’eau de mer et des chlorures.

③.Formation de carbure : Fixe le carbone dans l'acier pour éviter la corrosion intergranulaire (par exemple acier inoxydable 321).

9.Cuivre (Cu)

(1).Applications : Laiton (Cu-Zn), bronze (Cu-Sn) et aciers à durcissement par précipitation (par exemple 17-4PH).

(2).Influence :

①.Résistance à la corrosion : Améliore la résistance à la corrosion atmosphérique (par exemple acier patinable).

②.Conductivité électrique/thermique : Les alliages de cuivre ont une excellente conductivité électrique.

③.Renforcement des précipitations : Forme une phase ε-Cu dans l'acier (par exemple, acier inoxydable 17-4PH).

10. Vanadium (V)

(1).Applications : Aciers à outils (par exemple D2), aciers faiblement alliés à haute résistance (HSLA).

(2).Influence :

①.Raffinement des grains : Formation de carbonitrures (tels que le VC) pour inhiber la croissance des grains.

②.Force/ténacité : Améliorez la résistance tout en conservant la ténacité (comme l'acier HSLA).

11.Tungstène (W)

(1).Applications : Acier rapide (tel que M2), carbure cémenté (WC-Co) et alliages haute température.

(2).Influence :

①.Dureté à haute température : Formation de carbures résistants à l'usure (tels que W2C).

②.Dureté rouge : L'acier rapide maintient sa dureté à haute température.

12.Zinc (Zn)

(1).Applications : Acier galvanisé (prévention de la rouille), laiton (Cu-Zn) et alliages d'aluminium (comme la série 7xxx).

(2).Influence :

①.Protection de l'anode sacrificielle : La couche de zinc protège la matrice en acier.

②.Force : Forme une phase de renforcement dans les alliages d'aluminium (tels que Zn-Mg-Cu, alliage d'aluminium 7075).

Résumé : L'influence fondamentale des éléments sur les propriétés mécaniques

En ajustant le contenu et la combinaison de ces éléments, les alliages peuvent être conçus pour répondre à des besoins spécifiques (tels que les aciers à haute résistance, les alliages résistants à la corrosion ou les alliages à haute température).