Učinki elementov v zlitinah na mehanske lastnosti 

Dodatek različnih kovinskih elementov v zlitino lahko pomembno vpliva na njene mehanske lastnosti (kot so trdnost, trdota, duktilnost, žilavost, odpornost proti koroziji itd.).

Sledijo vloge običajnih kovinskih elementov v zlitinah in njihovi učinki na mehanske lastnosti:

1.Ogljik (C)

(1). Uporabite: Najdemo ga predvsem v jeklu in litem železu ter tvorijo karbide z železom (kot je Fe3C).

(2). Vpliv:

①. Trdnost/trdota: Povečana vsebnost ogljika znatno poveča trdoto in trdnost (kot je visokoogljično jeklo), vendar lahko prevelike količine povzročijo krhkost.

② Duktilnost: Večja kot je vsebnost ogljika, nižja je duktilnost in žilavost.

③. Varljivost: Visokoogljično jeklo ima slabe varilne lastnosti.

2. Krom (Cr)

(1). Uporabite: Ključni element za nerjavno jeklo (kot je 304, 316) in orodno jeklo.

(2). Vpliv:

①. Odpornost proti koroziji: Tvori pasivni oksidni film (Cr2O3) za izboljšanje odpornosti proti oksidaciji in odpornosti proti koroziji.

② Trdota/trdnost: Tvori karbide z ogljikom (kot je Cr23C6) za izboljšanje trdote in odpornosti proti obrabi.

③. Zmogljivost pri visoki temperaturi: Izboljša visokotemperaturno trdnost (kot je toplotno odporno jeklo).

3. Nikelj (Ni)

(1). Aplikacije: nerjavno jeklo (kot je 304), visokotemperaturne zlitine (kot je Inconel) in zlitine, odporne proti koroziji.

(2). Vpliv:

①.Žilavost: Izboljša nizkotemperaturno žilavost in duktilnost (kot je nikljevo jeklo za nizkotemperaturna okolja).

②. Odpornost proti koroziji: Poveča odpornost na kisline in alkalije.

③.Stabilizacija avstenita: V nerjavnem jeklu sodeluje s kromom, da tvori avstenitno strukturo (kot je jeklo 304).

4.Molibden (Mo)

(1). Aplikacije: jeklo visoke trdnosti (kot je 4140), nerjavno jeklo (kot je 316) in visokotemperaturne zlitine.

(2). Vpliv:

①. Trdnost/toplotna odpornost: Izboljša visokotemperaturno trdnost in odpornost proti lezenju.

②. Odpornost proti koroziji: Izboljša odpornost na kloridno napetostno korozijo (kot je nerjaveče jeklo 316).

③. Rafiniranje zrn: Izboljša kaljivost.

5. Mangan (Mn)

(1). Aplikacije: ogljikovo jeklo (kot je A36), visoko trdno nizko legirano jeklo (HSLA) in avstenitno manganovo jeklo (kot je jeklo Hadfield).

(2). Vpliv:

①. Deoksidacija/razžveplanje: Zmanjšuje škodljive učinke žvepla (tvori MnS namesto FeS).

②.Kaljivost: Izboljša kaljivost in odpornost proti obrabi (npr. jeklo z visoko vsebnostjo mangana za bagrske žlice).

③.Stabilizacija avstenita: Delna zamenjava niklja v nerjavnem jeklu.

6.Silicij (Si)

(1). Uporablja: Vzmetno jeklo (npr. 65Mn), elektrotehnično jeklo in aluminijeve zlitine (npr. serija 4xxx).

(2). Vpliv:

①. Trdnost/elastičnost: Izboljša mejo trdnosti in elastičnosti jekla (npr. silicij-manganovo vzmetno jeklo).

②. Deoksidant: Odstranjuje kisik med proizvodnjo jekla.

③. Magnetne lastnosti: Izboljša magnetno prepustnost elektro jekla.

7. Aluminij (Al)

(1). Uporablja: Aluminijeve zlitine (npr. 6061), visokotemperaturne zlitine (npr. Fe-Cr-Al) in dezoksidanti.

(2). Vpliv:

①.Lahka teža: Zmanjša gostoto (aluminijeve zlitine so približno 2/3 lažje od jekla).

②. Odpornost proti koroziji: Tvori Al2O3 zaščitni film.

③. Rafiniranje zrn: Zavira rast zrn v jeklu.

8. Titan (Ti)

(1). Aplikacije: Titanove zlitine (npr. Ti-6Al-4V), nerjavna jekla (npr. 321) in visokotemperaturne zlitine.

(2). Vpliv:

①. Razmerje med trdnostjo in težo: Titanove zlitine imajo izjemno visoko specifično trdnost.

②. Odpornost proti koroziji: Odporen proti koroziji z morsko vodo in kloridom.

③. Tvorba karbida: Fiksira ogljik v jeklo za preprečevanje interkristalne korozije (npr. nerjavno jeklo 321).

9. Baker (Cu)

(1). Aplikacije: Medenina (Cu-Zn), bron (Cu-Sn) in izločevalno utrjena jekla (npr. 17-4PH).

(2). Vpliv:

①. Odpornost proti koroziji: Izboljša odpornost proti atmosferski koroziji (npr. jeklo proti vremenskim vplivom).

②.Električna/toplotna prevodnost: Bakrove zlitine imajo odlično električno prevodnost.

③.Okrepitev padavin: Tvori ε-Cu fazo v jeklu (npr. nerjavno jeklo 17-4PH).

10.Vanadij (V)

(1). Aplikacije: Orodna jekla (npr. D2), visokotrdna nizkolegirana jekla (HSLA).

(2). Vpliv:

①. Rafiniranje zrn: Tvorba karbonitridov (kot je VC) za zaviranje rasti zrn.

②. Trdnost/žilavost: Izboljšajte trdnost ob ohranjanju žilavosti (kot je jeklo HSLA).

11. Volfram (W)

(1). Aplikacije: Hitrorezno jeklo (kot je M2), cementni karbid (WC-Co) in visokotemperaturne zlitine.

(2). Vpliv:

①. Visokotemperaturna trdota: Tvorba karbidov, odpornih proti obrabi (kot je W2C).

②. Rdeča trdota: Hitrorezno jeklo ohranja trdoto pri visokih temperaturah.

12. Cink (Zn)

(1). Aplikacije: Galvanizirano jeklo (preprečevanje rje), medenina (Cu-Zn) in aluminijeve zlitine (kot je serija 7xxx).

(2). Vpliv:

①. Zaščita žrtvene anode: Plast cinka ščiti jekleno matriko.

②. Moč: Tvori ojačitveno fazo v aluminijevih zlitinah (kot je Zn-Mg-Cu, aluminijeva zlitina 7075).

Povzetek: Bistveni vpliv elementov na mehanske lastnosti

S prilagajanjem vsebnosti in kombinacije teh elementov je mogoče zlitine oblikovati tako, da ustrezajo posebnim potrebam (kot so jekla visoke trdnosti, zlitine, odporne proti koroziji, ali zlitine pri visokih temperaturah).