Effecten van elementen in legeringen op mechanische eigenschappen 

De toevoeging van verschillende metaalelementen aan een legering kan de mechanische eigenschappen ervan aanzienlijk beïnvloeden (zoals sterkte, hardheid, ductiliteit, taaiheid, corrosieweerstand, enz.).

Hieronder volgen de rollen van gewone metaalelementen in legeringen en hun effecten op mechanische eigenschappen:

1. Koolstof (C)

(1). Gebruik: Voornamelijk aangetroffen in staal en gietijzer, waarbij carbiden worden gevormd met ijzer (zoals Fe3C).

(2). Invloed:

①. Sterkte/hardheid: Een verhoogd koolstofgehalte verhoogt de hardheid en sterkte aanzienlijk (zoals staal met een hoog koolstofgehalte), maar overmatige hoeveelheden kunnen tot broosheid leiden.

②. Ductiliteit: Hoe hoger het koolstofgehalte, hoe lager de taaiheid en taaiheid.

③. Lasbaarheid: Hoog koolstofstaal heeft slechte laseigenschappen.

2. Chroom (Cr)

(1). Gebruik: Sleutelelement voor roestvast staal (zoals 304, 316) en gereedschapsstaal.

(2). Invloed:

①. Corrosiebestendigheid: Vormt een passieve oxidefilm (Cr2O3) om de oxidatieweerstand en corrosieweerstand te verbeteren.

②. Hardheid/sterkte: Vormt carbiden met koolstof (zoals Cr23C6) om de hardheid en slijtvastheid te verbeteren.

③ Prestaties op hoge temperatuur: Verbetert de sterkte bij hoge temperaturen (zoals hittebestendig staal).

3. Nikkel (Ni)

(1).Toepassingen: roestvrij staal (zoals 304), hoge temperatuurlegeringen (zoals Inconel) en corrosiebestendige legeringen.

(2). Invloed:

①.Taaiheid: Verbetert de taaiheid en taaiheid bij lage temperaturen (zoals nikkelstaal voor omgevingen met lage temperaturen).

②. Corrosiebestendigheid: Verbetert de weerstand tegen zuren en logen.

③.Austenietstabilisatie: Bij roestvrij staal werkt het samen met chroom om een austenitische structuur te vormen (zoals 304 staal).

4.Molybdeen (Mo)

(1).Toepassingen: staal met hoge sterkte (zoals 4140), roestvrij staal (zoals 316) en legeringen voor hoge temperaturen.

(2). Invloed:

①. Sterkte/hittebestendigheid: Verbetert de sterkte bij hoge temperaturen en de kruipweerstand.

②. Corrosiebestendigheid: Verbetert de weerstand tegen chloridespanningscorrosie (zoals roestvrij staal 316).

③.Graanverfijning: Verbetert de hardbaarheid.

5. Mangaan (Mn)

(1).Toepassingen: koolstofstaal (zoals A36), laaggelegeerd staal met hoge sterkte (HSLA) en austenitisch mangaanstaal (zoals Hadfield-staal).

(2). Invloed:

①.Deoxidatie/ontzwaveling: Vermindert de schadelijke effecten van zwavel (vormt MnS in plaats van FeS).

②.Harbaarheid: Verbetert de hardbaarheid en slijtvastheid (bijv. hoog mangaanstaal voor graafbakken).

③.Austenietstabilisatie: Gedeeltelijke nikkelvervanging in roestvrij staal.

6. Silicium (Si)

(1). Gebruik: Verenstaal (bijv. 65Mn), elektrisch staal en aluminiumlegeringen (bijv. 4xxx-serie).

(2).Invloed:

①. Sterkte/elasticiteit: Verbetert de sterkte en elasticiteitsgrens van staal (bijvoorbeeld silicium-mangaan verenstaal).

②.Deoxidatiemiddel: Verwijdert zuurstof tijdens de staalproductie.

③.Magnetische eigenschappen: Verbetert de magnetische permeabiliteit van elektrisch staal.

7. Aluminium (Al)

(1). Gebruik: Aluminiumlegeringen (bijv. 6061), legeringen voor hoge temperaturen (bijv. Fe-Cr-Al) en deoxidatiemiddelen.

(2). Invloed:

①. Lichtgewicht: Vermindert de dichtheid (aluminiumlegeringen zijn ongeveer 2/3 lichter dan staal).

②. Corrosiebestendigheid: Vormt een Al2O3-beschermfilm.

③.Graanverfijning: Remt de korrelgroei in staal.

8. Titanium (Ti)

(1).Toepassingen: Titaniumlegeringen (bijv. Ti-6Al-4V), roestvrij staal (bijv. 321) en hogetemperatuurlegeringen.

(2). Invloed:

①.Verhouding sterkte/gewicht: Titaniumlegeringen hebben een extreem hoge specifieke sterkte.

②. Corrosiebestendigheid: Bestand tegen zeewater- en chloridecorrosie.

③.Carbidevorming: Fixeert koolstof in staal om interkristallijne corrosie te voorkomen (bijvoorbeeld 321 roestvrij staal).

9. Koper (Cu)

(1).Toepassingen: Messing (Cu-Zn), brons (Cu-Sn) en precipitatiehardende staalsoorten (bijv. 17-4PH).

(2). Invloed:

①. Corrosiebestendigheid: Verbetert de weerstand tegen atmosferische corrosie (bijv. verweringsstaal).

②.Elektrische/thermische geleidbaarheid: Koperlegeringen hebben een uitstekende elektrische geleidbaarheid.

③.Versterking van de neerslag: Vormt de ε-Cu-fase in staal (bijvoorbeeld 17-4PH roestvrij staal).

10. Vanadium (V)

(1).Toepassingen: Gereedschapsstaal (bijv. D2), hoogsterkte laaggelegeerde staalsoorten (HSLA).

(2). Invloed:

①.Graanverfijning: Vorming van carbonitriden (zoals VC) om de graangroei te remmen.

②. Sterkte/taaiheid: Verbeter de sterkte met behoud van de taaiheid (zoals HSLA-staal).

11. Wolfraam (W)

(1).Toepassingen: Snelstaal (zoals M2), hardmetaal (WC-Co) en hogetemperatuurlegeringen.

(2). Invloed:

①.Hardheid op hoge temperatuur: Vorming van slijtvaste carbiden (zoals W2C).

②. Rode hardheid: Snelstaal behoudt zijn hardheid bij hoge temperaturen.

12.Zink (Zn)

(1).Toepassingen: Gegalvaniseerd staal (roestpreventie), messing (Cu-Zn) en aluminiumlegeringen (zoals 7xxx-serie).

(2). Invloed:

①. Opofferingsanodebescherming: De zinklaag beschermt de staalmatrix.

②. Sterkte: Vormt een versterkende fase in aluminiumlegeringen (zoals Zn-Mg-Cu, 7075 aluminiumlegering).

Samenvatting: De kerninvloed van elementen op mechanische eigenschappen

Door de inhoud en combinatie van deze elementen aan te passen, kunnen legeringen worden ontworpen om aan specifieke behoeften te voldoen (zoals hogesterktestaalsoorten, corrosiebestendige legeringen of legeringen voor hoge temperaturen).