ผลกระทบขององค์ประกอบในโลหะผสมต่อคุณสมบัติทางกล 

การเติมองค์ประกอบโลหะต่างๆ ในโลหะผสมอาจส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลอย่างมีนัยสำคัญ (เช่น ความแข็งแรง ความแข็ง ความเหนียว ความเหนียว ความต้านทานการกัดกร่อน ฯลฯ)

ต่อไปนี้เป็นบทบาทขององค์ประกอบโลหะทั่วไปในโลหะผสมและผลกระทบต่อคุณสมบัติทางกล:

1.คาร์บอน(ซี)

(1) ใช้: ส่วนใหญ่พบในเหล็กกล้าและเหล็กหล่อ ซึ่งเกิดเป็นคาร์ไบด์ด้วยเหล็ก (เช่น Fe3C)

(2) อิทธิพล:

1.ความแข็งแรง/ความแข็ง: ปริมาณคาร์บอนที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงอย่างมาก (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนสูง) แต่ปริมาณที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดความเปราะได้

2.ความเหนียว: ยิ่งมีปริมาณคาร์บอนสูง ความเหนียวและความเหนียวก็จะยิ่งลดลง

3. ความสามารถในการเชื่อม: เหล็กกล้าคาร์บอนสูงมีคุณสมบัติการเชื่อมไม่ดี

2.โครเมียม (Cr)

(1) ใช้: องค์ประกอบหลักสำหรับสเตนเลส (เช่น 304, 316) และเหล็กกล้าเครื่องมือ

(2) อิทธิพล:

1. ความต้านทานการกัดกร่อน: สร้างฟิล์มพาสซีฟออกไซด์ (Cr2O3) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานการกัดกร่อน

2.ความแข็ง/ความแข็งแรง: สร้างคาร์ไบด์ด้วยคาร์บอน (เช่น Cr23C6) เพื่อปรับปรุงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ

3. ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูง: ช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง (เช่น เหล็กทนความร้อน)

3.นิกเกิล (Ni)

(1) การใช้งาน: สแตนเลส (เช่น 304) โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น อินโคเนล) และโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน

(2) อิทธิพล:

1.ความเหนียว: ปรับปรุงความเหนียวและความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ (เช่น เหล็กนิกเกิล สำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ)

2. ความต้านทานการกัดกร่อน: ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อกรดและด่าง

3. เสถียรภาพออสเทนไนต์: ในเหล็กกล้าไร้สนิม จะทำงานร่วมกับโครเมียมเพื่อสร้างโครงสร้างออสเทนนิติก (เช่น เหล็ก 304)

4.โมลิบดีนัม (Mo)

(1) การใช้งาน: เหล็กความแข็งแรงสูง (เช่น 4140) สแตนเลส (เช่น 316) และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง

(2) อิทธิพล:

1. ความแข็งแรง/ทนความร้อน: ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและต้านทานการคืบคลาน

2. ความต้านทานการกัดกร่อน: เพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากความเค้นคลอไรด์ (เช่น สแตนเลส 316)

3. การปรับแต่งเกรน: ช่วยเพิ่มความสามารถในการแข็งตัว

5.แมงกานีส (Mn)

(1) การใช้งาน: เหล็กกล้าคาร์บอน (เช่น A36) เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง (HSLA) และเหล็กกล้าแมงกานีสออสเทนนิติก (เช่น เหล็กกล้าแฮดฟิลด์)

(2) อิทธิพล:

1.ดีออกซิเดชัน/ดีซัลเฟอร์ไรเซชัน: ลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของซัลเฟอร์ (สร้าง MnS แทน FeS)

2. ความสามารถในการแข็งตัว: ปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งและความต้านทานการสึกหรอ (เช่น เหล็กแมงกานีสสูงสำหรับบุ้งกี๋ขุด)

3. เสถียรภาพออสเทนไนต์: การเปลี่ยนนิกเกิลบางส่วนในสแตนเลส

6.ซิลิคอน (ศรี)

(1) การใช้: เหล็กสปริง (เช่น 65Mn) เหล็กไฟฟ้า และอลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น ซีรีส์ 4xxx)

(2) ผู้มีอิทธิพล:

1.ความแข็งแรง/ความยืดหยุ่น: ปรับปรุงความแข็งแรงและขีดจำกัดความยืดหยุ่นของเหล็ก (เช่น เหล็กสปริงซิลิคอน-แมงกานีส)

②. สารกำจัดออกซิไดซ์: ขจัดออกซิเจนในระหว่างการผลิตเหล็ก

3. คุณสมบัติทางแม่เหล็ก: ปรับปรุงการซึมผ่านของแม่เหล็กของเหล็กไฟฟ้า

7.อลูมิเนียม(อัล)

(1) การใช้: อลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น 6061) โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง (เช่น Fe-Cr-Al) และสารกำจัดออกซิไดเซอร์

(2) อิทธิพล:

1.น้ำหนักเบา: ลดความหนาแน่น (อลูมิเนียมอัลลอยด์เบากว่าเหล็กประมาณ 2/3)

2. ความต้านทานการกัดกร่อน: สร้างฟิล์มป้องกัน Al2O3

3. การปรับแต่งเกรน: ยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าวในเหล็ก

8.ไทเทเนียม (Ti)

(1) การใช้งาน: โลหะผสมไทเทเนียม (เช่น Ti-6Al-4V) เหล็กกล้าไร้สนิม (เช่น 321) และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง

(2) อิทธิพล:

1.อัตราส่วนความแข็งแรง/น้ำหนัก: โลหะผสมไทเทเนียมมีความแข็งแรงจำเพาะที่สูงมาก

2. ความต้านทานการกัดกร่อน: ต้านทานการกัดกร่อนของน้ำทะเลและคลอไรด์

3. การก่อตัวของคาร์ไบด์: แก้ไขคาร์บอนในเหล็กเพื่อป้องกันการกัดกร่อนตามขอบเกรน (เช่น สแตนเลส 321)

9.ทองแดง (Cu)

(1) การใช้งาน: ทองเหลือง (Cu-Zn) ทองแดง (Cu-Sn) และเหล็กชุบแข็งแบบตกตะกอน (เช่น 17-4PH)

(2) อิทธิพล:

1. ความต้านทานการกัดกร่อน: ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนในชั้นบรรยากาศ (เช่น เหล็กที่ผุกร่อน)

2.การนำไฟฟ้า/ความร้อน: โลหะผสมทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม

3.การเร่งรัดให้แข็งแกร่งขึ้น: สร้างเฟส ε-Cu ในเหล็กกล้า (เช่น สแตนเลส 17-4PH)

10.วานาเดียม (V)

(1) การใช้งาน: เหล็กกล้าเครื่องมือ (เช่น D2) เหล็กกล้าโลหะผสมต่ำที่มีความแข็งแรงสูง (HSLA)

(2) อิทธิพล:

1.การปรับแต่งเกรน: การก่อตัวของคาร์บอนไนไตรด์ (เช่น VC) เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของเมล็ดข้าว

②.ความแข็งแกร่ง/ความเหนียว: ปรับปรุงความแข็งแรงโดยยังคงความเหนียวไว้ (เช่น เหล็ก HSLA)

11.ทังสเตน (W)

(1) การใช้งาน: เหล็กความเร็วสูง (เช่น M2) ซีเมนต์คาร์ไบด์ (WC-Co) และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง

(2) อิทธิพล:

1.ความแข็งที่อุณหภูมิสูง: การก่อตัวของคาร์ไบด์ที่ทนต่อการสึกหรอ (เช่น W2C)

②. ความแข็งสีแดง: เหล็กความเร็วสูงรักษาความแข็งที่อุณหภูมิสูง

12.สังกะสี (Zn)

(1) การใช้งาน: เหล็กชุบสังกะสี (ป้องกันสนิม) ทองเหลือง (Cu-Zn) และอลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่นซีรีส์ 7xxx)

(2) อิทธิพล:

1. การป้องกันแอโนดแบบเสียสละ: ชั้นสังกะสีช่วยปกป้องเมทริกซ์เหล็ก

②.ความแข็งแกร่ง: สร้างระยะการเสริมความแข็งแกร่งให้กับอะลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น Zn-Mg-Cu, อะลูมิเนียมอัลลอยด์ 7075)

สรุป: อิทธิพลหลักขององค์ประกอบที่มีต่อคุณสมบัติทางกล

ด้วยการปรับเนื้อหาและการรวมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ ทำให้โลหะผสมสามารถออกแบบให้ตรงตามความต้องการเฉพาะได้ (เช่น เหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน หรือโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง)