Вплив елементів у сплавах на механічні властивості 

Додавання різних металевих елементів у сплав може значно вплинути на його механічні властивості (такі як міцність, твердість, пластичність, ударна в’язкість, стійкість до корозії тощо).

Нижче наведено роль звичайних металевих елементів у сплавах та їхній вплив на механічні властивості:

1. Вуглець (C)

(1). Використовуйте: В основному міститься в сталі та чавуні, утворюючи карбіди із залізом (наприклад, Fe3C).

(2). Вплив:

①. Міцність/твердість: Підвищений вміст вуглецю значно підвищує твердість і міцність (наприклад, високовуглецева сталь), але надмірна кількість може призвести до крихкості.

② Пластичність: Чим вищий вміст вуглецю, тим менша пластичність і міцність.

③. Зварюваність: Високовуглецева сталь має погані зварювальні властивості.

2. Хром (Cr)

(1). Використовуйте: Ключовий елемент для нержавіючої сталі (наприклад, 304, 316) та інструментальної сталі.

(2). Вплив:

①. Стійкість до корозії: Утворює пасивну оксидну плівку (Cr2O3) для підвищення стійкості до окислення та корозії.

②.Твердість/Міцність: Утворює карбіди з вуглецем (наприклад, Cr23C6) для підвищення твердості та зносостійкості.

③. Висока температура: Підвищує міцність при високих температурах (наприклад, жаростійка сталь).

3. Нікель (Ni)

(1). Застосування: нержавіюча сталь (така як 304), високотемпературні сплави (такі як інконель) і корозійностійкі сплави.

(2). Вплив:

①. Міцність: Покращує низькотемпературну в'язкість і пластичність (наприклад, нікелева сталь для низьких температур).

②. Стійкість до корозії: Підвищує стійкість до кислот і лугів.

③. Стабілізація аустеніту: У нержавіючої сталі він взаємодіє з хромом, утворюючи аустенітну структуру (наприклад, сталь 304).

4. Молібден (Mo)

(1). Застосування: високоміцна сталь (така як 4140), нержавіюча сталь (така як 316) і високотемпературні сплави.

(2). Вплив:

①. Міцність/термостійкість: Покращує міцність при високих температурах і стійкість до повзучості.

②. Стійкість до корозії: Підвищує стійкість до хлоридної корозії (наприклад, нержавіюча сталь 316).

③. Подрібнення зерна: Покращує загартовуваність.

5.Марганець (Mn)

(1). Застосування: вуглецева сталь (така як A36), високоміцна низьколегована сталь (HSLA) і аустенітна марганцева сталь (така як сталь Гадфілда).

(2). Вплив:

①. Розкислення/десульфурація: Зменшує шкідливий вплив сірки (утворює MnS замість FeS).

②. Загартовування: Покращує прогартуваність і зносостійкість (наприклад, сталь з високим вмістом марганцю для ковшів екскаваторів).

③. Стабілізація аустеніту: Часткова заміна нікелю в нержавіючій сталі.

6. Кремній (Si)

(1). Використання: Пружинна сталь (наприклад, 65Mn), електротехнічна сталь та алюмінієві сплави (наприклад, серія 4xxx).

(2). Вплив:

①.Міцність/еластичність: Покращує міцність і межу пружності сталі (наприклад, кремній-марганцева пружинна сталь).

②. Розкислювач: Видаляє кисень під час виробництва сталі.

③. Магнітні властивості: Покращує магнітну проникність електротехнічної сталі.

7. Алюміній (Al)

(1). Використання: Алюмінієві сплави (наприклад, 6061), високотемпературні сплави (наприклад, Fe-Cr-Al) і розкислювачі.

(2). Вплив:

①.Полегшення: Зменшує щільність (алюмінієві сплави приблизно на 2/3 легші за сталь).

②. Стійкість до корозії: Утворює захисну плівку Al2O3.

③. Подрібнення зерна: Гальмує ріст зерна в сталі.

8. Титан (Ti)

(1). Застосування: Титанові сплави (наприклад, Ti-6Al-4V), нержавіючі сталі (наприклад, 321) і високотемпературні сплави.

(2). Вплив:

①.Співвідношення міцності/ваги: Титанові сплави мають надзвичайно високу питому міцність.

②. Стійкість до корозії: Стійкий до корозії морської води та хлоридів.

③. Формування карбіду: Фіксує вуглець у сталі для запобігання міжкристалітній корозії (наприклад, нержавіюча сталь 321).

9.Мідь (Cu)

(1). Застосування: Латунь (Cu-Zn), бронза (Cu-Sn) і сталі дисперсійного зміцнення (наприклад, 17-4PH).

(2). Вплив:

①. Стійкість до корозії: Покращує стійкість до атмосферної корозії (наприклад, атмосферної сталі).

②. Електрична/теплопровідність: Мідні сплави мають відмінну електропровідність.

③. Зміцнення опадів: Утворює фазу ε-Cu в сталі (наприклад, нержавіюча сталь 17-4PH).

10.Ванадій (V)

(1). Застосування: Інструментальні сталі (наприклад, D2), високоміцні низьколеговані сталі (HSLA).

(2). Вплив:

①. Подрібнення зерна: Утворення карбонітридів (таких як VC) для пригнічення росту зерна.

②. Міцність/міцність: Підвищення міцності, зберігаючи міцність (наприклад, сталь HSLA).

11. Вольфрам (W)

(1). Застосування: Швидкорізальна сталь (така як M2), цементований карбід (WC-Co) і жароміцні сплави.

(2). Вплив:

①. Високотемпературна твердість: Утворення зносостійких карбідів (таких як W2C).

②. Червона твердість: Швидкорізальна сталь зберігає твердість при високих температурах.

12. Цинк (Zn)

(1). Застосування: Оцинкована сталь (запобігання іржі), латунь (Cu-Zn) і алюмінієві сплави (наприклад, серія 7xxx).

(2). Вплив:

①.Захист жертовного анода: Цинковий шар захищає сталеву матрицю.

②. Сила: Утворює зміцнюючу фазу в алюмінієвих сплавах (таких як Zn-Mg-Cu, алюмінієвий сплав 7075).

Анотація: Основний вплив елементів на механічні властивості

Регулюючи вміст і комбінацію цих елементів, сплави можна розробляти відповідно до конкретних потреб (наприклад, високоміцні сталі, корозійностійкі сплави або високотемпературні сплави).