Az ötvözetek elemeinek hatása a mechanikai tulajdonságokra 

Különböző fémelemek hozzáadása egy ötvözethez jelentősen befolyásolhatja annak mechanikai tulajdonságait (például szilárdság, keménység, hajlékonyság, szívósság, korrózióállóság stb.).

Az alábbiakban bemutatjuk a közönséges fémelemek szerepét az ötvözetekben és hatásukat a mechanikai tulajdonságokra:

1. Szén (C)

(1). Használja: Főleg acélban és öntöttvasban található, és vassal karbidokat képez (például Fe3C).

(2) Befolyás:

①. Erő/keménység: A megnövekedett széntartalom jelentősen növeli a keménységet és a szilárdságot (például a magas széntartalmú acél), de a túlzott mennyiség ridegséghez vezethet.

②. Rugalmasság: Minél magasabb a széntartalom, annál kisebb a rugalmasság és a szívósság.

③.Hegeszthetőség: A magas széntartalmú acél gyenge hegesztési tulajdonságokkal rendelkezik.

2. Króm (Cr)

(1). Használja: Kulcselem rozsdamentes acélhoz (például 304, 316) és szerszámacélhoz.

(2) Befolyás:

①. Korrózióállóság: Passzív oxidfilmet (Cr2O3) képez az oxidáció- és korrózióállóság javítása érdekében.

②. Keménység/szilárdság: Karbidokat képez szénnel (például Cr23C6), hogy javítsa a keménységet és a kopásállóságot.

③. Magas hőmérsékletű teljesítmény: Növeli a magas hőmérsékleti szilárdságot (például hőálló acél).

3. Nikkel (Ni)

(1) Alkalmazások: rozsdamentes acél (például 304), magas hőmérsékletű ötvözetek (például Inconel) és korrózióálló ötvözetek.

(2) Befolyás:

①. Szívósság: Alacsony hőmérsékleten javítja a szívósságot és a rugalmasságot (például a nikkel acél alacsony hőmérsékletű környezetben).

②. Korrózióállóság: Növeli a savakkal és lúgokkal szembeni ellenállást.

③. Ausztenit stabilizálás: A rozsdamentes acélban a krómmal együttműködve ausztenites szerkezetet képez (például 304-es acél).

4. Molibdén (Mo)

(1) Alkalmazások: nagy szilárdságú acél (például 4140), rozsdamentes acél (például 316) és magas hőmérsékletű ötvözetek.

(2) Befolyás:

①. Szilárdság/hőállóság: Javítja a magas hőmérsékleti szilárdságot és a kúszásállóságot.

②. Korrózióállóság: Növeli a kloridos feszültségkorrózióval szembeni ellenállást (például 316 rozsdamentes acél).

③. Szemcsefinomítás: Javítja a keményedést.

5. Mangán (Mn)

(1) Alkalmazások: szénacél (például A36), nagy szilárdságú gyengén ötvözött acél (HSLA) és ausztenites mangán acél (például Hadfield acél).

(2) Befolyás:

① Deoxidáció/kénmentesítés: Csökkenti a kén káros hatásait (FeS helyett MnS-t képez).

②.Keményíthetőség: Javítja az edzhetőséget és a kopásállóságot (pl. magas mangántartalmú acél kotrókanalakhoz).

③. Ausztenit stabilizálás: Részleges nikkelcsere rozsdamentes acélban.

6. Szilícium (Si)

(1).Felhasználások: Rugóacél (pl. 65Mn), elektromos acél és alumíniumötvözetek (pl. 4xxx sorozat).

(2) Befolyás:

①. Szilárdság/rugalmasság: Javítja az acél szilárdságát és rugalmassági határát (pl. szilícium-mangán rugóacél).

②. Deoxidálószer: Eltávolítja az oxigént az acélgyártás során.

③. Mágneses tulajdonságok: Javítja az elektromos acél mágneses permeabilitását.

7. Alumínium (Al)

(1).Felhasználások: Alumíniumötvözetek (pl. 6061), magas hőmérsékletű ötvözetek (pl. Fe-Cr-Al) és deoxidálószerek.

(2) Befolyás:

①. Könnyűsúlyozás: Csökkenti a sűrűséget (az alumíniumötvözetek körülbelül 2/3-ával könnyebbek, mint az acél).

②. Korrózióállóság: Al2O3 védőfóliát képez.

③. Szemcsefinomítás: Gátolja a szemcsék növekedését az acélban.

8. Titán (Ti)

(1) Alkalmazások: Titánötvözetek (pl. Ti-6Al-4V), rozsdamentes acélok (pl. 321) és magas hőmérsékletű ötvözetek.

(2) Befolyás:

①. Erő/súly arány: A titánötvözetek rendkívül nagy fajlagos szilárdsággal rendelkeznek.

②. Korrózióállóság: Ellenáll a tengervíznek és a kloridos korróziónak.

③. Karbidképzés: Rögzíti a szenet az acélban, hogy megakadályozza a szemcseközi korróziót (pl. 321 rozsdamentes acél).

9. Réz (Cu)

(1) Alkalmazások: Sárgaréz (Cu-Zn), bronz (Cu-Sn) és csapadékban keményedő acélok (pl. 17-4PH).

(2) Befolyás:

①. Korrózióállóság: Javítja a légköri korrózióállóságot (pl. időjárásálló acél).

②. Elektromos/hővezetőképesség: A rézötvözetek kiváló elektromos vezetőképességgel rendelkeznek.

③. Csapadék erősítése: ε-Cu fázist képez az acélban (pl. 17-4PH rozsdamentes acél).

10. Vanádium (V)

(1) Alkalmazások: Szerszámacélok (pl. D2), nagy szilárdságú gyengén ötvözött acélok (HSLA).

(2) Befolyás:

①. Szemcsefinomítás: Karbonitridek (például VC) képződése a szemek növekedésének gátlására.

②. Szilárdság/szívósság: Növelje az erőt a szívósság megőrzése mellett (például HSLA acél).

11. Volfrám (W)

(1) Alkalmazások: Gyorsacél (például M2), cementált keményfém (WC-Co) és magas hőmérsékletű ötvözetek.

(2) Befolyás:

①. Magas hőmérsékletű keménység: Kopásálló karbidok (például W2C) képződése.

②. Piros keménység: A gyorsacél megőrzi keménységét magas hőmérsékleten.

12. Cink (Zn)

(1) Alkalmazások: Horganyzott acél (rozsdavédelem), sárgaréz (Cu-Zn) és alumíniumötvözetek (például 7xxx sorozat).

(2) Befolyás:

①. Feláldozó anódvédelem: A cinkréteg védi az acélmátrixot.

②. Erő: Erősítő fázist képez az alumíniumötvözetekben (például Zn-Mg-Cu, 7075 alumíniumötvözet).

Összefoglalás: Az elemek alapvető hatása a mechanikai tulajdonságokra

Ezen elemek tartalmának és kombinációjának beállításával az ötvözetek speciális igények kielégítésére tervezhetők (például nagy szilárdságú acélok, korrózióálló ötvözetek vagy magas hőmérsékletű ötvözetek).