Kesan Unsur dalam Aloi pada Sifat Mekanikal 

Penambahan unsur logam yang berbeza dalam aloi boleh menjejaskan sifat mekanikalnya dengan ketara (seperti kekuatan, kekerasan, kemuluran, keliatan, rintangan kakisan, dll.).

Berikut ialah peranan unsur logam biasa dalam aloi dan kesannya terhadap sifat mekanikal:

1. Karbon (C)

(1).Gunakan: Terutamanya ditemui dalam keluli dan besi tuang, membentuk karbida dengan besi (seperti Fe3C).

(2).Pengaruh:

①.Kekuatan/Kekerasan: Kandungan karbon yang meningkat dengan ketara meningkatkan kekerasan dan kekuatan (seperti keluli karbon tinggi), tetapi jumlah yang berlebihan boleh menyebabkan kerapuhan.

②.Kemuluran: Semakin tinggi kandungan karbon, semakin rendah kemuluran dan keliatan.

③.Kebolehkimpalan: Keluli karbon tinggi mempunyai sifat kimpalan yang lemah.

2.Chromium (Cr)

(1).Gunakan: Elemen utama untuk keluli tahan karat (seperti 304, 316) dan keluli alat.

(2).Pengaruh:

①. Rintangan kakisan: Membentuk filem oksida pasif (Cr2O3) untuk meningkatkan rintangan pengoksidaan dan rintangan kakisan.

②. Kekerasan/Kekuatan: Membentuk karbida dengan karbon (seperti Cr23C6) untuk meningkatkan kekerasan dan rintangan haus.

③. Prestasi suhu tinggi: Meningkatkan kekuatan suhu tinggi (seperti keluli tahan haba).

3.Nikel (Ni)

(1).Aplikasi: keluli tahan karat (seperti 304), aloi suhu tinggi (seperti Inconel) dan aloi tahan kakisan.

(2).Pengaruh:

①.Keliatan: Meningkatkan keliatan dan kemuluran suhu rendah (seperti keluli nikel untuk persekitaran suhu rendah).

②. Rintangan kakisan: Meningkatkan daya tahan terhadap asid dan alkali.

③. Penstabilan austenit: Dalam keluli tahan karat, ia bekerjasama dengan kromium untuk membentuk struktur austenit (seperti keluli 304).

4.Molibdenum (Mo)

(1).Aplikasi: keluli kekuatan tinggi (seperti 4140), keluli tahan karat (seperti 316) dan aloi suhu tinggi.

(2).Pengaruh:

①.Kekuatan/rintangan haba: Meningkatkan kekuatan suhu tinggi dan rintangan rayapan.

②. Rintangan kakisan: Meningkatkan ketahanan terhadap kakisan tegasan klorida (seperti keluli tahan karat 316).

③.Pemurnian bijirin: Meningkatkan kebolehkerasan.

5. Mangan (Mn)

(1).Aplikasi: keluli karbon (seperti A36), keluli aloi rendah kekuatan tinggi (HSLA) dan keluli mangan austenit (seperti keluli Hadfield).

(2).Pengaruh:

①.Penyahoksidaan/desulfurisasi: Mengurangkan kesan berbahaya sulfur (membentuk MnS dan bukannya FeS).

②. Kebolehkerasan: Meningkatkan kebolehkerasan dan rintangan haus (cth. keluli mangan tinggi untuk baldi jengkaut).

③. Penstabilan austenit: Penggantian separa nikel dalam keluli tahan karat.

6.Silikon (Si)

(1).Kegunaan: Keluli spring (cth. 65Mn), keluli elektrik dan aloi aluminium (cth. siri 4xxx).

(2). Pengaruh:

①.Kekuatan/keanjalan: Meningkatkan kekuatan dan had keanjalan keluli (cth keluli spring silikon-mangan).

②.Penyahoksida: Mengeluarkan oksigen semasa pembuatan keluli.

③.Sifat magnet: Meningkatkan kebolehtelapan magnet keluli elektrik.

7. Aluminium (Al)

(1).Kegunaan: Aloi aluminium (cth. 6061), aloi suhu tinggi (cth. Fe-Cr-Al), dan penyahoksida.

(2).Pengaruh:

①.Peringanan: Mengurangkan ketumpatan (aloi aluminium kira-kira 2/3 lebih ringan daripada keluli).

②. Rintangan kakisan: Membentuk filem pelindung Al2O3.

③.Pemurnian bijirin: Menghalang pertumbuhan bijirin dalam keluli.

8.Titanium (Ti)

(1).Aplikasi: Aloi titanium (cth. Ti-6Al-4V), keluli tahan karat (cth. 321), dan aloi suhu tinggi.

(2).Pengaruh:

①.Nisbah kekuatan/berat: Aloi titanium mempunyai kekuatan spesifik yang sangat tinggi.

②. Rintangan kakisan: Menahan kakisan air laut dan klorida.

③.Pembentukan karbida: Membetulkan karbon dalam keluli untuk mengelakkan kakisan antara butiran (cth. keluli tahan karat 321).

9. Kuprum (Cu)

(1).Aplikasi: Loyang (Cu-Zn), gangsa (Cu-Sn), dan keluli pengerasan pemendakan (cth. 17-4PH).

(2).Pengaruh:

①. Rintangan kakisan: Meningkatkan rintangan kakisan atmosfera (cth. keluli luluhawa).

②. Kekonduksian elektrik/terma: Aloi tembaga mempunyai kekonduksian elektrik yang sangat baik.

③. Pengukuhan kerpasan: Membentuk fasa ε-Cu dalam keluli (cth. keluli tahan karat 17-4PH).

10.Vanadium (V)

(1).Aplikasi: Keluli alat (cth. D2), keluli aloi rendah berkekuatan tinggi (HSLA).

(2).Pengaruh:

①.Pemurnian bijirin: Pembentukan karbonitrida (seperti VC) untuk menghalang pertumbuhan bijirin.

②.Kekuatan/keliatan: Tingkatkan kekuatan sambil mengekalkan keliatan (seperti keluli HSLA).

11.Tungsten (W)

(1).Aplikasi: Keluli berkelajuan tinggi (seperti M2), karbida bersimen (WC-Co) dan aloi suhu tinggi.

(2).Pengaruh:

①. Kekerasan suhu tinggi: Pembentukan karbida tahan haus (seperti W2C).

②. Kekerasan merah: Keluli berkelajuan tinggi mengekalkan kekerasan pada suhu tinggi.

12.Zink (Zn)

(1).Aplikasi: Keluli bergalvani (pencegahan karat), loyang (Cu-Zn) dan aloi aluminium (seperti siri 7xxx).

(2).Pengaruh:

①.Perlindungan anod korban: Lapisan zink melindungi matriks keluli.

②. Kekuatan: Membentuk fasa pengukuhan dalam aloi aluminium (seperti Zn-Mg-Cu, 7075 aloi aluminium).

Ringkasan: Pengaruh teras unsur pada sifat mekanikal

Dengan melaraskan kandungan dan gabungan unsur-unsur ini, aloi boleh direka bentuk untuk memenuhi keperluan khusus (seperti keluli berkekuatan tinggi, aloi tahan kakisan atau aloi suhu tinggi).