השפעות של יסודות בסגסוגות על מאפיינים מכניים 

תוספת של יסודות מתכת שונים בסגסוגת יכולה להשפיע באופן משמעותי על התכונות המכניות שלה (כגון חוזק, קשיות, משיכות, קשיחות, עמידות בפני קורוזיה וכו').

להלן התפקידים של יסודות מתכת נפוצים בסגסוגות והשפעותיהם על תכונות מכניות:

1. פחמן (C)

(1). השתמש: נמצא בעיקר בפלדה ובברזל יצוק, ויוצרים קרבידים עם ברזל (כגון Fe3C).

(2). השפעה:

①. חוזק/קשיות: תכולת פחמן מוגברת מגדילה באופן משמעותי את הקשיות והחוזק (כגון פלדת פחמן גבוהה), אך כמויות מוגזמות עלולות להוביל לשבירות.

②. משיכות: ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, השיכות והקשיחות נמוכה יותר.

③ יכולת ריתוך: לפלדת פחמן גבוהה יש תכונות ריתוך גרועות.

2. Chromium (Cr)

(1). השתמש: אלמנט מפתח לנירוסטה (כגון 304, 316) ופלדת כלי עבודה.

(2). השפעה:

①. עמידות בפני קורוזיה: יוצר סרט תחמוצת פסיבי (Cr2O3) לשיפור עמידות החמצון ועמידות בפני קורוזיה.

②. קשיות/חוזק: יוצר קרבידים עם פחמן (כגון Cr23C6) לשיפור קשיות ועמידות בפני שחיקה.

③.ביצועים בטמפרטורה גבוהה: משפר חוזק בטמפרטורה גבוהה (כגון פלדה עמידה בחום).

3. ניקל (Ni)

(1). יישומים: נירוסטה (כגון 304), סגסוגות בטמפרטורה גבוהה (כגון Inconel) וסגסוגות עמידות בפני קורוזיה.

(2). השפעה:

①. קשיחות: משפר את הקשיחות והגמישות בטמפרטורה נמוכה (כגון פלדת ניקל עבור סביבות בטמפרטורה נמוכה).

②. עמידות בפני קורוזיה: משפר את העמידות לחומצות ולאלקליות.

③. ייצוב אוסטניט: בנירוסטה, הוא משתף פעולה עם כרום ליצירת מבנה אוסטניטי (כגון פלדה 304).

4. מוליבדן (מו)

(1). יישומים: פלדה בעלת חוזק גבוה (כגון 4140), נירוסטה (כגון 316) וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה.

(2). השפעה:

①. חוזק/התנגדות לחום: משפר חוזק בטמפרטורה גבוהה ועמידות לזחילה.

②. עמידות בפני קורוזיה: משפר את העמידות בפני קורוזיה של כלוריד (כגון נירוסטה 316).

③. חידוד תבואה: משפר את יכולת ההתקשות.

5. מנגן (Mn)

(1). יישומים: פלדת פחמן (כגון A36), פלדת סגסוגת נמוכה בחוזק גבוה (HSLA) ופלדת מנגן אוסטניטית (כגון פלדת Hadfield).

(2). השפעה:

①. דה חמצון/הסרת גופרית: מפחית את ההשפעות המזיקות של גופרית (יוצר MnS במקום FeS).

②. יכולת התקשות: משפר את יכולת ההתקשות ועמידות בפני שחיקה (למשל פלדת מנגן גבוהה עבור דליי מחפרים).

③. ייצוב אוסטניט: החלפת ניקל חלקית בנירוסטה.

6. סיליקון (Si)

(1). שימושים: פלדת קפיצים (למשל 65Mn), פלדה חשמלית וסגסוגות אלומיניום (למשל סדרת 4xxx).

(2). השפעה:

①. חוזק/גמישות: משפר את החוזק והגמישות של פלדה (למשל פלדת קפיצי סיליקון-מנגן).

②. מסיר חמצון: מסיר חמצן במהלך ייצור פלדה.

③.מאפיינים מגנטיים: משפר את החדירות המגנטית של פלדה חשמלית.

7. אלומיניום (אל)

(1). שימושים: סגסוגות אלומיניום (למשל 6061), סגסוגות בטמפרטורה גבוהה (למשל Fe-Cr-Al), ומסירי חמצון.

(2). השפעה:

①.קל משקל: מפחית את הצפיפות (סגסוגות אלומיניום קלות בכ-2/3 מפלדה).

②. עמידות בפני קורוזיה: יוצר סרט מגן Al2O3.

③. חידוד תבואה: מעכב צמיחת גרגרים בפלדה.

8. טיטניום (Ti)

(1). יישומים: סגסוגות טיטניום (למשל Ti-6Al-4V), פלדות אל חלד (למשל 321), וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה.

(2). השפעה:

①. יחס חוזק/משקל: סגסוגות טיטניום בעלות חוזק ספציפי גבוה במיוחד.

②. עמידות בפני קורוזיה: עמיד בפני קורוזיה של מי ים וכלוריד.

③.היווצרות קרביד: מתקן פחמן בפלדה כדי למנוע קורוזיה בין-גרגירית (למשל פלדת אל-חלד 321).

9. נחושת (Cu)

(1). יישומים: פליז (Cu-Zn), ברונזה (Cu-Sn) ופלדות מתקשות משקעים (למשל 17-4PH).

(2). השפעה:

①. עמידות בפני קורוזיה: משפר עמידות בפני קורוזיה אטמוספרית (למשל פלדה בליה).

② מוליכות חשמלית/תרמית: לסגסוגות נחושת יש מוליכות חשמלית מעולה.

③.חיזוק משקעים: יוצר שלב ε-Cu בפלדה (למשל פלדת אל חלד 17-4PH).

10. ונדיום (V)

(1). יישומים: פלדות כלי עבודה (למשל D2), פלדות סגסוגת נמוכה בחוזק גבוה (HSLA).

(2). השפעה:

①. חידוד תבואה: היווצרות קרבוניטרידים (כגון VC) לעיכוב צמיחת דגנים.

②. חוזק/קשיחות: שפר את החוזק תוך שמירה על קשיחות (כגון פלדת HSLA).

11. טונגסטן (W)

(1). יישומים: פלדה מהירה (כגון M2), קרביד צמנט (WC-Co) וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה.

(2). השפעה:

①. קשיות בטמפרטורה גבוהה: היווצרות של קרבידים עמידים בפני שחיקה (כגון W2C).

②. קשיות אדומה: פלדה מהירה שומרת על קשיות בטמפרטורות גבוהות.

12. אבץ (Zn)

(1). יישומים: פלדה מגולוונת (מניעת חלודה), פליז (Cu-Zn) וסגסוגות אלומיניום (כגון סדרת 7xxx).

(2). השפעה:

①. הגנת אנודה להקרבה: שכבת האבץ מגנה על מטריצת הפלדה.

②. חוזק: יוצר שלב חיזוק בסגסוגות אלומיניום (כגון Zn-Mg-Cu, סגסוגת אלומיניום 7075).

תקציר: השפעת הליבה של אלמנטים על תכונות מכניות

על ידי התאמת התוכן והשילוב של אלמנטים אלה, ניתן לעצב סגסוגות כדי לענות על צרכים ספציפיים (כגון פלדות בעלות חוזק גבוה, סגסוגות עמידות בפני קורוזיה או סגסוגות בטמפרטורה גבוהה).