Vplyv prvkov v zliatinách na mechanické vlastnosti 

Pridanie rôznych kovových prvkov do zliatiny môže výrazne ovplyvniť jej mechanické vlastnosti (ako je pevnosť, tvrdosť, ťažnosť, húževnatosť, odolnosť proti korózii atď.).

Nasledujú úlohy bežných kovových prvkov v zliatinách a ich vplyv na mechanické vlastnosti:

1. Uhlík (C)

(1).Použite: Nachádza sa hlavne v oceli a liatine, pričom so železom vytvára karbidy (ako je Fe3C).

(2).Vplyv:

①.Sila/tvrdosť: Zvýšený obsah uhlíka výrazne zvyšuje tvrdosť a pevnosť (ako napríklad oceľ s vysokým obsahom uhlíka), ale nadmerné množstvo môže viesť ku krehkosti.

②.Ťažnosť: Čím vyšší je obsah uhlíka, tým nižšia je ťažnosť a húževnatosť.

③.Zvárateľnosť: Oceľ s vysokým obsahom uhlíka má zlé zváracie vlastnosti.

2. Chromium (Cr)

(1).Použite: Kľúčový prvok pre nehrdzavejúcu oceľ (napríklad 304, 316) a nástrojovú oceľ.

(2).Vplyv:

①. Odolnosť proti korózii: Vytvára pasívny oxidový film (Cr2O3) na zlepšenie odolnosti proti oxidácii a korózii.

②.Tvrdosť/sila: Vytvára karbidy s uhlíkom (ako je Cr23C6) na zlepšenie tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu.

③.Výkon pri vysokej teplote: Zvyšuje pevnosť pri vysokej teplote (ako je žiaruvzdorná oceľ).

3. nikel (Ni)

(1).Aplikácie: nehrdzavejúca oceľ (napríklad 304), vysokoteplotné zliatiny (napríklad Inconel) a zliatiny odolné voči korózii.

(2).Vplyv:

①. Húževnatosť: Zlepšuje húževnatosť a ťažnosť pri nízkych teplotách (napríklad niklová oceľ pre prostredie s nízkou teplotou).

②. Odolnosť proti korózii: Zvyšuje odolnosť voči kyselinám a zásadám.

③.Stabilizácia austenitu: V nehrdzavejúcej oceli spolupracuje s chrómom pri vytváraní austenitickej štruktúry (ako je oceľ 304).

4. molybdén (Mo)

(1).Aplikácie: vysokopevnostná oceľ (napríklad 4140), nehrdzavejúca oceľ (napríklad 316) a vysokoteplotné zliatiny.

(2).Vplyv:

①. Pevnosť / tepelná odolnosť: Zlepšuje pevnosť pri vysokých teplotách a odolnosť proti tečeniu.

②. Odolnosť proti korózii: Zvyšuje odolnosť proti korózii chloridovým napätím (ako je nehrdzavejúca oceľ 316).

③.Zjemnenie zrna: Zlepšuje vytvrditeľnosť.

5. Mangán (Mn)

(1).Aplikácie: uhlíková oceľ (ako A36), vysokopevná nízkolegovaná oceľ (HSLA) a austenitická mangánová oceľ (ako Hadfieldova oceľ).

(2).Vplyv:

①.Deoxidácia/odsírenie: Znižuje škodlivé účinky síry (tvorí MnS namiesto FeS).

②.Kaliteľnosť: Zlepšuje kaliteľnosť a odolnosť proti opotrebovaniu (napr. oceľ s vysokým obsahom mangánu pre lyžice rýpadiel).

③.Stabilizácia austenitu: Čiastočná náhrada niklu v nerezovej oceli.

6. Kremík (Si)

(1). Používa: Pružinová oceľ (napr. 65Mn), elektrooceľ a zliatiny hliníka (napr. séria 4xxx).

(2). Vplyv:

①.Sila/elasticita: Zlepšuje pevnosť a medzu pružnosti ocele (napr. kremíkovo-mangánová pružinová oceľ).

②.Deoxidátor: Odstraňuje kyslík pri výrobe ocele.

③.Magnetické vlastnosti: Zlepšuje magnetickú permeabilitu elektroocele.

7. Hliník (Al)

(1). Používa: Zliatiny hliníka (napr. 6061), vysokoteplotné zliatiny (napr. Fe-Cr-Al) a dezoxidanty.

(2).Vplyv:

①.Odľahčenie: Znižuje hustotu (zliatiny hliníka sú asi o 2/3 ľahšie ako oceľ).

②. Odolnosť proti korózii: Vytvára ochranný film Al2O3.

③.Zjemnenie zrna: Inhibuje rast zrna v oceli.

8. titán (Ti)

(1).Aplikácie: Zliatiny titánu (napr. Ti-6Al-4V), nehrdzavejúcej ocele (napr. 321) a vysokoteplotných zliatin.

(2).Vplyv:

①. Pomer sila/hmotnosť: Zliatiny titánu majú extrémne vysokú špecifickú pevnosť.

②. Odolnosť proti korózii: Odoláva korózii morskou vodou a chloridmi.

③.Tvorba karbidu: Fixuje uhlík v oceli, aby sa zabránilo medzikryštalickej korózii (napr. nehrdzavejúca oceľ 321).

9. Meď (Cu)

(1).Aplikácie: Mosadz (Cu-Zn), bronz (Cu-Sn) a precipitačne kaliteľné ocele (napr. 17-4PH).

(2).Vplyv:

①. Odolnosť proti korózii: Zlepšuje odolnosť proti atmosférickej korózii (napr. poveternostná oceľ).

②.Elektrická/tepelná vodivosť: Zliatiny medi majú vynikajúcu elektrickú vodivosť.

③.Zosilnenie zrážok: Vytvára fázu ε-Cu v oceli (napr. nehrdzavejúca oceľ 17-4PH).

10. Vanád (V)

(1).Aplikácie: Nástrojové ocele (napr. D2), vysokopevné nízkolegované ocele (HSLA).

(2).Vplyv:

①.Zjemnenie zrna: Tvorba karbonitridov (ako je VC) na inhibíciu rastu zŕn.

②.Sila/pevnosť: Zlepšite pevnosť pri zachovaní húževnatosti (ako je oceľ HSLA).

11. Volfrám (W)

(1).Aplikácie: Rýchlorezná oceľ (napríklad M2), slinutý karbid (WC-Co) a vysokoteplotné zliatiny.

(2).Vplyv:

①. Tvrdosť pri vysokej teplote: Tvorba karbidov odolných voči opotrebovaniu (ako W2C).

②.Červená tvrdosť: Rýchlorezná oceľ si zachováva tvrdosť pri vysokých teplotách.

12. Zinok (Zn)

(1).Aplikácie: Pozinkovaná oceľ (ochrana proti korózii), mosadz (Cu-Zn) a zliatiny hliníka (ako séria 7xxx).

(2).Vplyv:

①.Ochrana obetnej anódy: Vrstva zinku chráni oceľovú matricu.

②.Sila: Vytvára spevňujúcu fázu v hliníkových zliatinách (ako je Zn-Mg-Cu, hliníková zliatina 7075).

Zhrnutie: Hlavný vplyv prvkov na mechanické vlastnosti

Úpravou obsahu a kombinácie týchto prvkov môžu byť zliatiny navrhnuté tak, aby vyhovovali špecifickým potrebám (ako sú vysokopevnostné ocele, zliatiny odolné voči korózii alebo zliatiny pre vysoké teploty).