Như chúng ta đã quen thuộc, các yếu tố được đưa vào một số loại hợp kim thép để cải thiện hoặc thay đổi tính chất của nó được coi là các nguyên tố hợp kim. Các nguyên tố hợp kim thường được sử dụng là crom, niken, molypden, vonfram, vanadi, titan, niobi, zirconi, coban, silic, mangan, nhôm, đồng, boron, đất hiếm, vv Phốt pho, lưu huỳnh và nitơ cũng đóng vai trò của hợp kim trong một số trường hợp

Cr

Giới thiệu đơn giản và thông tin về các yếu tố phổ biến được thêm vào thép hợp kim 1

Chromium có thể làm tăng độ cứng và độ cứng thứ cấp của thép. Nó có thể cải thiện độ cứng và chống mài mòn của thép carbon mà không bị giòn của thép. Khi hàm lượng vượt quá 12%, thép có khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao và chống ăn mòn oxy hóa tốt, đồng thời cũng làm tăng độ bền nhiệt của thép. Chromium là nguyên tố hợp kim chính của thép không gỉ chịu axit và thép chịu nhiệt.

Chromium có thể cải thiện cường độ và độ cứng của thép carbon trong quá trình cán, và giảm độ giãn dài và co rút tiết diện. Khi hàm lượng của crom vượt quá 15%, cường độ và độ cứng sẽ giảm và độ co giãn và độ co giãn của phần sẽ tăng theo. Có thể dễ dàng thu được chất lượng bề mặt cao của các bộ phận thép có chứa crôm bằng cách mài.

Chức năng chính của crom trong quá trình làm nguội và kết cấu tôi luyện là cải thiện độ cứng, làm cho thép có tính chất cơ học toàn diện tốt hơn sau khi tôi hóa và tôi luyện, và hình thành các cacbua chứa crôm trong thép được cacbon hóa, để cải thiện khả năng chống mài mòn của bề mặt vật liệu.

Thép lò xo chứa crom không dễ khử cacbon trong quá trình xử lý nhiệt. Chromium có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, độ cứng và độ cứng màu đỏ của thép công cụ và có độ ổn định ủ tốt. Trong các hợp kim nhiệt điện, crom có thể cải thiện khả năng chống oxy hóa, kháng và độ bền của hợp kim.

Niken (Ni)

Giới thiệu đơn giản và thông tin về các yếu tố phổ biến được thêm vào thép hợp kim 2

Tổng tác dụng của niken trong việc tăng cường ferrite và tinh luyện ngọc trai trong thép là tăng cường độ, nhưng ảnh hưởng đến độ dẻo không đáng kể.

Nói chung, đối với thép carbon thấp được sử dụng trong cán, bình thường hóa hoặc ủ mà không cần xử lý và tôi luyện, một hàm lượng niken nhất định có thể cải thiện độ bền của thép mà không làm giảm đáng kể độ dẻo dai của nó.

Theo thống kê, cứ tăng niken 1% có thể tăng cường độ 29,4 Pa. Với sự gia tăng hàm lượng niken, mức độ năng suất của thép tăng nhanh hơn cường độ kéo, do đó tỷ lệ thép chứa niken cao hơn so với phổ biến thép carbon. Trong khi tăng cường độ của thép, niken ít ảnh hưởng đến độ bền, độ dẻo và các đặc tính quá trình khác so với các nguyên tố hợp kim khác.

Đối với thép carbon trung bình, vì niken làm giảm nhiệt độ biến đổi ngọc trai và phạt ngọc trai, và vì niken làm giảm hàm lượng carbon tại điểm eutectoid, nên hàm lượng ngọc trai của thép ferit ngọc trai chứa niken lớn hơn thép cacbon có cùng hàm lượng carbon, tạo ra độ bền của thép ferit Pearlite chứa niken cao hơn thép carbon có cùng hàm lượng carbon. Ngược lại, nếu cường độ của thép là như nhau, hàm lượng carbon của thép có chứa niken có thể được giảm một cách thích hợp, do đó độ bền và độ dẻo của thép có thể được cải thiện.

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.

Hệ số giãn nở tuyến tính của hợp kim ferronickel có hàm lượng niken cao thay đổi đáng kể khi tăng hoặc giảm hàm lượng niken. Sử dụng đặc tính này, các hợp kim chính xác và vật liệu lưỡng kim có hệ số giãn nở tuyến tính rất thấp hoặc nhất định có thể được thiết kế và sản xuất.

Ngoài ra, niken không chỉ chống lại axit mà còn kiềm và có khả năng chống ăn mòn với khí quyển và muối. Niken là một trong những yếu tố quan trọng trong thép không gỉ.

Giới thiệu đơn giản và thông tin về các yếu tố phổ biến được thêm vào thép hợp kim 3

Molypden trong thép có thể cải thiện độ cứng và độ bền nhiệt, ngăn ngừa độ giòn của ủ, tăng khả năng hồi phục và khả năng cưỡng chế và chống ăn mòn trong một số phương tiện truyền thông.

Trong thép đã được tôi luyện và tôi luyện, molypden có thể làm cứng và làm cứng các bộ phận có tiết diện lớn hơn, cải thiện khả năng chống nóng hoặc ổn định thép và cho phép các bộ phận được tôi luyện ở nhiệt độ cao hơn, từ đó loại bỏ hiệu quả (hoặc giảm) ứng suất dư và cải thiện độ dẻo.

Ngoài các tác dụng trên, molypden trong thép được cacbon hóa cũng có thể làm giảm xu hướng cacbua hình thành mạng liên tục trên ranh giới hạt, làm giảm austenite bị giữ lại trong lớp được cacbon hóa và tăng khả năng chống mài mòn của lớp bề mặt.

Trong độ cứng của khuôn rèn, molypden cũng có thể duy trì độ cứng tương đối ổn định của thép và tăng cặp biến dạng. Khả năng chống nứt và mòn, v.v.

Molypden có thể cải thiện hơn nữa khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ đối với axit hữu cơ (như axit formic, axit axetic, axit oxalic, v.v.) và hydro peroxide, axit sulfuric, sulfite, thuốc nhuộm axit, bột tẩy trắng, v.v. Đặc biệt là do bổ sung của molypden, xu hướng ăn mòn rỗ gây ra bởi sự hiện diện của các ion clorua được ngăn chặn.

Thép tốc độ cao W12Cr4V4Mo chứa khoảng 1% molybdenum có đặc tính chống mài mòn, độ cứng ủ và độ cứng màu đỏ.

SóiW

Giới thiệu đơn giản và thông tin về các yếu tố phổ biến được thêm vào thép hợp kim 4

Vonfram hòa tan một phần vào sắt để tạo thành dung dịch rắn ngoài các cacbua trong thép. Tác dụng của nó tương tự như của molypden, và tác dụng chung của nó không đáng kể như của molypden về phần khối lượng.

Vonfram chủ yếu được sử dụng trong thép để tăng độ ổn định ủ, độ cứng màu đỏ, độ bền nhiệt và chống mài mòn do hình thành cacbua. Do đó, nó chủ yếu được sử dụng cho thép công cụ, chẳng hạn như thép tốc độ cao, thép rèn nóng, v.v.

Vonfram hình thành cacbua chịu lửa trong thép lò xo chất lượng cao. Khi được tôi luyện ở nhiệt độ cao hơn, nó có thể làm giảm quá trình kết tụ cacbua và duy trì cường độ nhiệt độ cao cao hơn. Vonfram cũng có thể làm giảm độ nhạy quá nhiệt, tăng độ cứng và độ cứng của thép.

Việc làm mát không khí của thép lò xo 65SiMnWA sau khi cán nóng có độ cứng rất cao. Thép lò xo có tiết diện 50mm2 có thể cứng trong dầu, và có thể được sử dụng như một lò xo quan trọng có thể chịu được tải trọng lớn, chịu nhiệt (không quá 350 C) và va đập. Thép lò xo chất lượng cao chịu nhiệt cao 30W4Cr2VA có độ cứng cao. Nó được làm nguội ở 1050-1100 C và được tôi luyện ở 550-650 C, và độ bền kéo của nó đạt 1470-1666 Pa. Nó chủ yếu được sử dụng để sản xuất lò xo được sử dụng ở nhiệt độ cao (không quá 500 C).

Vonfram là thành phần chính của thép công cụ hợp kim, bởi vì vonfram có thể cải thiện khả năng chống mài mòn và khả năng cắt của thép đáng kể.

VanadiV

Giới thiệu đơn giản và thông tin về các yếu tố phổ biến được thêm vào thép hợp kim 5

Vanadi có ái lực mạnh với carbon, amoniac và oxy và tạo thành các hợp chất ổn định tương ứng.

Vanadi tồn tại chủ yếu ở dạng cacbua trong thép. Chức năng chính của nó là tinh chỉnh cấu trúc và kích thước hạt của thép và làm giảm sức mạnh và độ dẻo dai của thép. Khi dung dịch rắn được hòa tan ở nhiệt độ cao, độ cứng được tăng lên; mặt khác, nếu nó tồn tại ở dạng cacbua, độ cứng sẽ giảm. Vanadi làm tăng tính ổn định của thép tôi và tạo ra hiệu ứng làm cứng thứ cấp. Hàm lượng vanadi trong thép thường không quá 0,5% ngoại trừ thép công cụ tốc độ cao.

Vanadi có thể tinh chỉnh kích thước hạt, cải thiện cường độ và tỷ lệ năng suất và tính chất nhiệt độ thấp của thép hợp kim carbon thấp bình thường hóa, và cải thiện khả năng hàn của thép.

Vanadi thường được sử dụng trong thép kết cấu kết hợp với mangan, crom, molypden và vonfram do độ cứng thấp trong điều kiện xử lý nhiệt chung. Vanadi trong thép tôi và thép tôi chủ yếu được sử dụng để cải thiện tỷ lệ cường độ và năng suất của thép, tinh chỉnh kích thước hạt và tăng độ nhạy quá nhiệt. Trong thép được cacbon hóa, vì kích thước hạt có thể được tinh chế, thép có thể được làm nguội trực tiếp sau khi cacbon hóa mà không cần làm nguội thứ cấp.

Vanadi trong thép lò xo và thép chịu lực có thể tăng cường độ và tỷ lệ năng suất, đặc biệt là tăng giới hạn tỷ lệ và giới hạn đàn hồi, giảm độ nhạy khử trong quá trình xử lý nhiệt và do đó cải thiện chất lượng bề mặt. Thép chịu lực chứa vanadi với năm crom có độ phân tán cacbon hóa cao và hiệu suất dịch vụ tốt.

Vanadi tinh luyện các hạt trong thép công cụ, làm giảm độ nhạy quá nhiệt, tăng độ ổn định ủ và chống mài mòn, do đó kéo dài tuổi thọ dụng cụ.