Jak nam wiadomo, pierwiastki, które mają zostać wprowadzone do jakiegoś rodzaju stali stopowej w celu poprawy lub zmiany jej właściwości, są uważane za pierwiastki stopowe. Powszechnie stosowanymi pierwiastkami stopowymi są chrom, nikiel, molibden, wolfram, wanad, tytan, niob, cyrkon, kobalt, krzem, mangan, aluminium, miedź, bor, pierwiastki ziem rzadkich itp. Fosfor, siarka i azot odgrywają również rolę stopów w w niektórych przypadkach.

Cr

Proste i pouczające wprowadzenie na temat wspólnych elementów dodanych do stali stopowej 1

Chrom może zwiększyć hartowność i wtórne hartowanie stali. Może poprawić twardość i odporność na zużycie stali węglowej bez kruchości stali. Gdy zawartość przekracza 12%, stal ma dobrą odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze i odporność na korozję oksydacyjną, a także zwiększa wytrzymałość cieplną stali. Chrom jest głównym pierwiastkiem stopowym stali nierdzewnej kwasoodpornej i żaroodpornej.

Chrom może poprawić wytrzymałość i twardość stali węglowej podczas walcowania oraz zmniejszyć wydłużenie i skurcz przekroju. Gdy zawartość chromu przekroczy 15%, wytrzymałość i twardość zmniejszą się, a wydłużenie i skurcz przekroju odpowiednio wzrosną. Dzięki szlifowaniu można łatwo uzyskać wysoką jakość powierzchni elementów stalowych zawierających chrom.

Główną funkcją chromu w strukturze hartowania i odpuszczania jest poprawa hartowności, nadanie stali lepszych wszechstronnych właściwości mechanicznych po hartowaniu i odpuszczaniu oraz formowanie węglików zawierających chrom w stali nawęglonej w celu poprawy odporności na ścieranie powierzchni materiału.

Stal sprężynowa zawierająca chrom nie jest łatwa do dekarbonizacji podczas obróbki cieplnej. Chrom może poprawić odporność na zużycie, twardość i czerwoną twardość stali narzędziowej i ma dobrą stabilność odpuszczania. W stopach elektrotermicznych chrom może poprawić odporność na utlenianie, odporność i wytrzymałość stopów.

Nikiel (Ni)

Proste i pouczające wprowadzenie do popularnych elementów dodanych do stali stopowej 2

Całkowity wpływ niklu na wzmocnienie ferrytu i uszlachetnienie perlitu w stali ma na celu zwiększenie wytrzymałości, ale wpływ na plastyczność nie jest znaczący.

Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku stali niskowęglowej stosowanej do walcowania, normalizacji lub wyżarzania bez hartowania i odpuszczania, pewna zawartość niklu może poprawić wytrzymałość stali bez znacznego zmniejszenia jej wiązkości.

Według statystyk, każdy wzrost niklu o 1% może zwiększyć wytrzymałość o 29,4 Pa. Wraz ze wzrostem zawartości niklu, stopień plastyczności stali wzrasta szybciej niż wytrzymałość na rozciąganie, więc stosunek stali zawierającej nikiel jest wyższy niż w przypadku zwykłej Stal węglowa. Zwiększając wytrzymałość stali, nikiel ma mniejszy wpływ na ciągliwość, plastyczność i inne właściwości procesu niż inne pierwiastki stopowe.

W przypadku stali średniowęglowych, ponieważ nikiel obniża temperaturę przemiany perlitowej i drobnoziarnisty perlit oraz ponieważ nikiel obniża zawartość węgla w punkcie eutektoidalnym, zawartość perlitu w stalach perlitowo-ferrytowych zawierających nikiel jest większa niż w przypadku stali węglowych o tej samej zawartości węgla, co sprawia, że wytrzymałość stali perlitowo-ferrytowych zawierających nikiel jest większa niż stali węglowych o tej samej zawartości węgla. Odwrotnie, jeśli wytrzymałość stali jest taka sama, zawartość węgla w stali zawierającej nikiel można odpowiednio zmniejszyć, tak że można poprawić wiązkość i plastyczność stali.

Nickel can improve the fatigue resistance of steel and reduce the sensitivity of steel to notches. Nickel reduces the brittle transition temperature of steel at low temperature, which is of great significance for low temperature steel. The steel containing 3.5% nickel can be used at – 100 ~C, and the steel containing 9% nickel can work at – 196 ~C. Nickel does not increase the creep resistance of steel, so it is generally not used as a strengthening element of Hot-Strength steel.

Współczynnik rozszerzalności liniowej stopów żelazoniklu o wysokiej zawartości niklu zmienia się znacznie wraz ze wzrostem lub spadkiem zawartości niklu. Wykorzystując tę charakterystykę, można projektować i wytwarzać precyzyjne stopy i materiały bimetaliczne o bardzo niskim lub pewnym współczynniku rozszerzalności liniowej.

Ponadto nikiel może nie tylko być odporny na kwasy, ale także na zasady i jest odporny na korozję w atmosferze i soli. Nikiel jest jednym z ważnych elementów ze stali nierdzewnej.

Mo

Proste i pouczające wprowadzenie na temat wspólnych elementów dodanych do stali stopowej 3

Molibden w stali może poprawić hartowność i wytrzymałość termiczną, zapobiegać kruchości odpuszczania, zwiększać remanencję i koercję oraz odporność na korozję w niektórych mediach.

W hartowanych i odpuszczanych stalach molibden może hartować i hartować części o większym przekroju, poprawiać odporność na odpuszczanie lub stabilność odpuszczania stali i umożliwiać odpuszczanie części w wyższych temperaturach, tym samym skutecznie eliminując (lub zmniejszając) naprężenia szczątkowe i poprawiając plastyczność.

Oprócz powyższych efektów molibden w stali nawęglonej może również zmniejszać tendencję węglika do tworzenia ciągłej sieci na granicy ziaren, zmniejszać austenit szczątkowy w warstwie nawęglonej oraz zwiększać odporność warstwy wierzchniej na zużycie.

W sztywności matrycy kuźniczej molibden może również utrzymywać względnie stabilną twardość stali i zwiększać parę odkształceń. Odporność na pękanie i zużycie itp.

Molibden może dodatkowo poprawić odporność stali nierdzewnej na korozję na kwasy organiczne (takie jak kwas mrówkowy, kwas octowy, kwas szczawiowy itp.) oraz nadtlenek wodoru, kwas siarkowy, siarczyny, barwniki kwasowe, proszek wybielający itp. Zwłaszcza ze względu na dodatek molibdenu zapobiega tendencji do korozji wżerowej spowodowanej obecnością jonów chlorkowych.

Stal szybkotnąca W12Cr4V4Mo zawierająca około 1% molibdenu posiada właściwości odporności na ścieranie, twardość odpuszczania i twardość czerwoną.

WolframW)

Proste i pouczające wprowadzenie na temat wspólnych elementów dodanych do stali stopowej 4

Wolfram rozpuszcza się częściowo w żelazie, tworząc stały roztwór oprócz węglików w stali. Jego działanie jest podobne do działania molibdenu, a jego ogólne działanie nie jest tak znaczące jak działanie molibdenu pod względem udziału masowego.

Wolfram stosuje się głównie w stali w celu zwiększenia stabilności odpuszczania, twardości czerwonej, wytrzymałości cieplnej i odporności na zużycie dzięki tworzeniu się węglika. Dlatego jest stosowany głównie do stali narzędziowej, takiej jak stal szybkotnąca, stal matrycowa do kucia na gorąco i tak dalej.

Wolfram tworzy ogniotrwałe węgliki z wysokiej jakości stali sprężynowej. Po odpuszczaniu w wyższej temperaturze może złagodzić proces agregacji węglika i utrzymać wyższą wytrzymałość w wysokiej temperaturze. Wolfram może również zmniejszyć wrażliwość na przegrzanie, zwiększyć hartowność i twardość stali.

Chłodzenie powietrzem stali sprężynowej 65SiMnWA po walcowaniu na gorąco ma bardzo dużą twardość. Stal sprężynowa o przekroju 50 mm2 może twardnieć w oleju i może być używana jako ważna sprężyna, która może wytrzymać duże obciążenia, odporność na ciepło (nie więcej niż 350 C) i uderzenia. Wysokowytrzymała, żaroodporna, wysokiej jakości stal sprężynowa 30W4Cr2VA ma dużą hartowność. Hartowany jest w temperaturze 1050-1100 C i odpuszczany w temperaturze 550-650 C, a jego wytrzymałość na rozciąganie sięga 1470-1666 Pa. Stosowany jest głównie do produkcji sprężyn eksploatowanych w wysokiej temperaturze (nie wyższej niż 500 C).

Wolfram jest głównym elementem stopowej stali narzędziowej, ponieważ wolfram może znacznie poprawić odporność na zużycie i zdolność cięcia stali.

WanadV)

Proste i pouczające wprowadzenie na temat wspólnych elementów dodanych do stali stopowej 5

Wanad ma silne powinowactwo do węgla, amoniaku i tlenu i tworzy odpowiednie stabilne związki.

Wanad występuje głównie w postaci węglików w stali. Jego główną funkcją jest udoskonalenie struktury i wielkości ziarna stali oraz zmniejszenie wytrzymałości i twardości stali. Gdy stały roztwór rozpuszcza się w wysokiej temperaturze, zwiększa się hartowność; w przeciwnym razie, jeśli występuje w postaci węglika, hartowność jest zmniejszona. Wanad zwiększa stabilność hartowania stali hartowanej i powoduje efekt wtórnego hartowania. Zawartość wanadu w stali na ogół nie przekracza 0,5%, z wyjątkiem szybkotnącej stali narzędziowej.

Wanad może poprawić wielkość ziarna, poprawić współczynnik wytrzymałości i plastyczności oraz właściwości niskotemperaturowe znormalizowanej stali niskowęglowej oraz poprawić spawalność stali.

Wanad jest często stosowany w stalach konstrukcyjnych w połączeniu z manganem, chromem, molibdenem i wolframem ze względu na jego niską hartowność w ogólnych warunkach obróbki cieplnej. Wanad w stali hartowanej i odpuszczanej jest stosowany głównie w celu poprawy wytrzymałości i współczynnika plastyczności stali, poprawienia wielkości ziarna i zwiększenia wrażliwości na przegrzanie. W stali nawęglanej, ponieważ można rozdrobnić wielkość ziarna, stal może być hartowana bezpośrednio po nawęglaniu bez hartowania wtórnego.

Wanad w stali sprężynowej i stali łożyskowej może zwiększać wytrzymałość i współczynnik plastyczności, zwłaszcza zwiększać granicę proporcji i granicę elastyczności, zmniejszać wrażliwość na odwęglanie podczas obróbki cieplnej, a tym samym poprawiać jakość powierzchni. Stal łożyskowa zawierająca wanad z pięcioma chromami charakteryzuje się wysoką dyspersją karbonizacji i dobrą wydajnością eksploatacyjną.

Wanad rozdrabnia ziarna w stali narzędziowej, zmniejsza wrażliwość na przegrzanie, zwiększa stabilność odpuszczania i odporność na zużycie, przedłużając w ten sposób żywotność narzędzia.