เหล็ก เป็น ธาตุเหล็ก และคาร์บอนผสมกับองค์ประกอบเพิ่มเติมบางอย่าง กระบวนการ อัลลอยด์ ใช้ในการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กและปรับปรุงคุณสมบัติของเหล็กกล้าคาร์บอนหรือปรับให้เหมาะสมกับความต้องการของแต่ละชิ้นงาน
ประโยชน์ของตัวแทนเหล็กหล่อ:
องค์ประกอบของโลหะผสมที่แตกต่างกันจะมีผลต่อสมบัติของเหล็ก คุณสมบัติบางอย่างที่สามารถปรับปรุงได้โดยการผสม ได้แก่ :
- เสถียรภาพ austenite : องค์ประกอบเช่น นิกเกิล แมงกานีส โคบอลต์ และ ทองแดงจะ เพิ่มช่วงอุณหภูมิที่มีออสเทนไนท์
- เสถียรภาพเฟอร์ไรท์ : โครเมี่ยม ทังสเตน โมลิบดีนัม วาเนเดียม อลูมิเนียม และ ซิลิคอน อาจส่งผลต่อการลดการละลายของคาร์บอนในออสเทนไนท์ ส่งผลให้ปริมาณคาร์ไบด์ในเหล็กลดลงและลดช่วงอุณหภูมิที่มีออสเทนไนท์
- การเกิดคาร์ไบด์ : โลหะหลายชนิดรวมทั้ง โครเมี่ยม ทังสเตนโมลิบดีนัม ไทเทเนียม ไนโอเบียมแทนทาลัมและเซอร์โคเนียมสร้างคาร์ไบด์ที่แข็งแรงซึ่งจะทำให้เหล็กและเหล็กมีความแข็งและแข็งแรง เหล็กดังกล่าวมักใช้เพื่อผลิตเหล็กกล้าความเร็วสูงและเหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน
- Graphitizing : ซิลิคอนนิกเกิลโคบอลต์และอลูมิเนียมสามารถลดความมั่นคงของคาร์ไบด์ในเหล็กส่งเสริมการสลายตัวและการสร้างกราไฟท์ฟรี
- ลดความเข้มข้นของยูเทคโดไฟท์ : ไทเทเนียม, โมลิบดีนัม, ทังสเตน, ซิลิคอน, โครเมียมและนิกเกิลทั้งหมดลดความเข้มข้นของยูเทคโดดของคาร์บอน
- เพิ่มความต้านทานต่อ การกัดกร่อน : อลูมิเนียมซิลิคอนและโครเมียมเป็นตัวป้องกันชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของเหล็กเพื่อปกป้องโลหะจากการเสื่อมสภาพในบางสภาพแวดล้อม
ตัวแทนจำหน่ายเหล็กกล้าไร้สนิมทั่วไป:
ต่อไปนี้เป็นรายการส่วนประกอบอัลลอยด์ที่นิยมใช้กันและมีผลต่อเหล็ก (เนื้อหามาตรฐานในวงเล็บ):
- อลูมิเนียม (0.95-1.30%): ตัวทำละลายออกซิเจน ใช้ในการ จำกัด การเจริญเติบโตของเมล็ด austenite
- โบรอน (0.001-0.003%): สารช่วยแข็งตัวที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการเปลี่ยนรูปและแปรรูปได้ โบรอนถูกเติมลงในเหล็กที่ถูกฆ่าอย่างเต็มที่และจำเป็นต้องเพิ่มในปริมาณที่น้อยมากเท่านั้นที่จะมีผลแข็ง การเพิ่มโบรอนมีประสิทธิภาพมากที่สุดในเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ
- โครเมียม (0.5-18%): ส่วนประกอบสำคัญของเหล็กกล้าไร้สนิม ด้วยปริมาณโครเมียมมากกว่า 12 เปอร์เซ็นต์ทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โลหะยังช่วยเพิ่มความสามารถในการแข็ง, ความแข็งแรง, การตอบสนองต่อการ รักษาความร้อน และความต้านทานการสึกหรอ
- โคบอลต์ : ช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็ก
- ทองแดง (0.1-0.4%): ส่วนใหญ่มักพบว่าเป็นสารตกค้างในเหล็กทองแดงนอกจากนี้ยังมีการเพิ่มคุณสมบัติในการ แข็งตัวของฝน และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
- ตะกั่ว : ถึงแม้แทบจะไม่ละลายในของเหลวหรือของแข็งเหล็กบางครั้งตะกั่วจะถูกเพิ่มเข้าไปในเหล็กกล้าคาร์บอนโดยการกระจายตัวทางกลระหว่างการเทน้ำเพื่อปรับปรุงเครื่องจักร
- แมงกานีส (0.25-13%): เพิ่มความแรงที่อุณหภูมิสูงโดยการขจัดกำมะถันของเหล็ก แมงกานีสยังช่วยเพิ่มความสามารถในการแข็งค่า ความเหนียว และความต้านทานต่อการสึกหรอ เช่นนิกเกิลแมงกานีสเป็นส่วนประกอบของ austenite และสามารถนำไปใช้ใน เหล็กกล้าไร้สนิม AISI 200 ของ Austenitic แทนนิกเกิล
- โมลิบดีนัม (0.2-5.0%): พบในปริมาณที่น้อยมากในเหล็กกล้าไร้สนิมโมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความแข็งและความแข็งแรงโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูง โมลิบดีนัมมักใช้ในเหล็กกล้า austenitic โครเมียม - นิกเกิลโมลิบดีนัมช่วยป้องกันการกัดกร่อนของรูพรุนที่เกิดจากคลอไรด์และสารเคมีกำมะถัน
- นิกเกิล (2-20%): ส่วนประกอบโลหะผสมอื่นที่สำคัญต่อเหล็กกล้าไร้สนิมนิกเกิลจะถูกเพิ่มที่เนื้อหามากกว่า 8% ถึงเหล็กกล้าไร้สนิมโครเมียมสูง นิกเกิลเพิ่มความแข็งแกร่งความแรงกระแทกและความเหนียวขณะปรับปรุงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชั่นและการกัดกร่อน นอกจากนี้ยังเพิ่มความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำเมื่อเพิ่มในปริมาณน้อย
- Niobium : มีประโยชน์ในการรักษาเสถียรภาพของคาร์บอนโดยการขึ้นรูปคาร์ไบด์แข็งและดังนั้นจึงมักพบในเหล็กที่อุณหภูมิสูง ไนโอเบียมสามารถเพิ่มกำลังการผลิตได้อย่างมีนัยสำคัญและในระดับน้อยความต้านทานแรงดึงของเหล็กรวมทั้งมีการเร่งรัดในระดับปานกลาง
- ไนโตรเจน : ช่วยเพิ่มเสถียรภาพของเหล็กกล้าไร้สนิมในรูปของ austenitic และช่วยเพิ่มผลผลิตของเหล็กดังกล่าว
- ฟอสฟอรัส: มักเติมฟอสฟอรัสด้วยกำมะถันเพื่อปรับปรุงเครื่องจักรในเหล็กกล้าอัลลอยด์ต่ำ นอกจากนี้ยังเพิ่มความแข็งแรงและเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
- ซีลีเนียม : เพิ่ม machinability
- ซิลิคอน (0.2-2.0%): โลหะชนิดนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแรงความยืดหยุ่นความต้านทานต่อกรดและส่งผลให้มีขนาดเม็ดใหญ่ขึ้นซึ่งจะนำไปสู่การซึมผ่านของแม่เหล็กมากขึ้น เนื่องจากซิลิกอนใช้ในสารออกซิไดซ์ใน การผลิตเหล็ก จึงพบว่าเกือบทุกชิ้นมีอยู่ในเหล็กกล้าทุกประเภท
- กำมะถัน (0.08-0.15%): เพิ่มขึ้นในปริมาณน้อยกำมะถันปรับปรุงเครื่องจักรได้โดยไม่ทำให้ร้อนลัดวงจร เนื่องจากการเพิ่มความร้อนที่เกิดจากแมงกานีสจะลดลงเนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าแมงกานีสซัลไฟด์มีจุดหลอมเหลวสูงกว่าซัลเฟตเหล็ก
- ไทเทเนี่ยม : ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนในขณะที่ จำกัด ขนาดของเมล็ดอู่ทอง คาร์บอนที่มีปริมาณไทเทเนียม 0.25-0.60 เปอร์เซ็นต์รวมกับไททาเนียมช่วยให้โครเมียมยังคงอยู่ที่รอยต่อของเมล็ดข้าวและต้านทานการเกิดออกซิเดชัน
- ทังสเตน : ผลิตคาร์ไบด์ที่มีเสถียรภาพและปรับขนาดเม็ดเพื่อเพิ่มความแข็งโดยเฉพาะที่อุณหภูมิสูง
- วาเนเดียม (0.15%): เช่นไททาเนียมและไนโอเบียมวาเนเดียมสามารถผลิตคาร์ไบด์ที่เสถียรซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ด้วยการส่งเสริมโครงสร้างเม็ดละเอียดให้คงความยืดหยุ่นได้
- โครนิเซียม (0.1%): เพิ่มความแข็งแรงและ จำกัด ขนาดของธัญพืช ความแข็งแรงสามารถเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่อุณหภูมิต่ำมาก (ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง) เหล็กที่มีแร่เซอร์โคเนียมถึง 0.1% จะมีขนาดเม็ดเล็กกว่าและทนต่อการแตกหักได้
แหล่งที่มา: SubsTech สารและเทคโนโลยี ผลกระทบขององค์ประกอบโลหะผสมต่อคุณสมบัติของเหล็ก. (www.substech.com) Chase อัลลอยด์ ผลขององค์ประกอบแม็กในเหล็ก. (www.chasealloys.co.uk)
ติดตาม Terence บน Google+