فهرست بستن

عناصر آلیاژی و عناصر همراه (بخش سوم)

 

نیوبیم/کلمبیم: نقطه ذوب 1950 درجه سانتیگراد Na/Cb
تانتالیم: نقطه ذوب 3030 درجه سانتیگراد Ta

این عناصر معمولا همراه با یکدیگر گرفته شده و به سختی از یکدیگر قابل تفکیک می باشند. از عناصر کاربیدساز بوده و به این ترتیب از عناصر پایدارکننده مهم در فولادهای مقاوم به مواد شیمیایی به شمار می رود. هر دو عنصر فرریت ساز بوده و حوزه y را تنگتر می کند. به دلیل افزایش استحکام گرمایی و استحکام خزش به وسیله نیوبیم، معمولا به عنوان عناصر آلیاژی فولادهای آستنیتی مقاوم به دمای بالا در ساخت دیگ بخار، کاربرد دارند. تانتالیم از سطح جذبی گسترده ای برای نوترونها برخوردار بوده و بدین سبب فولادهای نیوبیم با مقدار کم تانتالیم در ساختان نیروگاههای اتمی به کار گرفته می شوند.

18- نیکل: نقطه ذوب 1453درجه سانتیگراد Ni

نیکل چقرمگی ضربه فولادهای ساختمانی را حتی در دمای پایین در حد چشمگیر افزایش و به این ترتیب به عنوان یکی از عناصر آلیاژی جهت افزایش چقرمگی فولادهای – کربوره،- بهسازی و – چقرمه سرد به شمار می رود.

نقاط تحول (A1-A4) را در نمودار آهن – کربن به سمت پایین می برد، ضمنا کاربیدساز هم نیست.

نیکل حوزه y را گسترش داده و بدین ترتیب مقدار بیش از 7% آن، ساختمان آستنیتی فولادهای کرم بالا در دمای خیلی پایین تر از محیط مقاوم به خوردگی می گردد.

نیکل به تنهایی و آن هم در مقدار درصد بالا فقط مقاومت در برابر زنگ زدگی فولاد را تقویت و در فولادهای کرم – نیکلی آستنیتی باعث ایجاد مقاومت در برابر تاثیرات مواد شیمیایی احیا کننده شده، و همچنین مقاومت در برابر مواد اکسیدکننده را نیز در آنها ایجاد می کند.

از آنجا که دمای تبلور مجدد فولادهای آستنیتی بالاست، در دمای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد استحکام گرمایی بالایی داشته و عملا غیر قابل آهنربا شدن هستند. قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی را به شدت کاهش می دهد.

درصد بالای نیکل در محدوده آلیاژی  کنترل شده دقیق خواص فیزیکی معینی را به فولاد می دهد، مثلا انبساط گرمایی پایین (مثل اینوار، Invar آلیاژ نیکل و آهن می باشد با 0,2 % C، 36 % Ni، 63,8 % Fe)

19- اکسیژن: نقطه ذوب 7/218-درجه سانتیگراد O

یکی از عناصر زیان آور فولاد است، به دلیل تاثیرات ویژه، نوع و میزان ترکیب آن در فولاد و همچنین شکل و کیفیت توزیع آنها مهم است. بعضی از خواص مکانیکی من جمله چقرمگی ضربه به ویژه در جهت عرضی کاهش ولی تمایلاتی چون شکنندگی ناشی از پیرسازی فولاد، شکنندگی داغ، شکست در جهت الیاف و شکست مورب تشدید می شود.

20- فسفر: نقطه ذوب 44درجه سانتیگراد P

از آنجا که فسفر حین سرد شدن ماده مذاب، جدانشینی اولیه را باعث و بواسطه باریکتر شدن حوزه امکان جدا نشینی ثانویه را در حالت جامد فراهم می کند، بیشتر به عنوان یکی از عناصر زیان آور فولاد به شمار می رود. به دلیل سرعت نفوذی نسبتا کم، از این عنصر هم در حوزه کریستالهای مخلوط آلفا و هم y، جدانشینی حاصله به سختی یکنواخت می شود. چون توزیع یکنواخت فسفر در فولاد به سختی قابل دستیابی است، سعی می شود که درصد فسفر را در حد پایین حفظ و متناسب با آن، درصد فسفر را در فولادهای تا مر بالایی 0,03-0,05 % افزایش دهند. مقدار جانشینی را نمی توان با اطمینان کامل مشخص کرد.

مقدار خیلی کم فسفر در فولاد باعث افزایش حساسیت تردی برگشت آن می شود. تردی فسفری با افزایش درصد کربن و دمای سختکاری و بزرگی دانه های کریستالی و با کاهش درجه آهنگری فولاد، افزایش می­ یابد. تردی فسفری به صورت شکست سرد فولاد و حساسیت آن در مقابل تنش های ضربه ای (میل به شکست ناشی از تردی) ظاهر می شود.

در فولادهای ساختمانی کم آلیاژ با مقدار تقریبا 0,1، فسفر باعث افزایش میزان استحکام آنها گشته و مقاومت خوردگی در برابر عوامل جوی را در آنها ایجاد می کند. فلز مس مقاومت خوردگی فولاد را بهبود می بخشد. (فولادهای با محافظ اکسیدی).

افزوده های فسفری قادرند، افزایش تنش تسلیم را در فولادهای آستنیتی کرم – نیکل تضمین و پدیده جدانشینی را ایجاد کند.

21- سرب: نقطه ذوب 4/327درجه سانتیگراد Pb

به دلیل توزیع فوق العاده ریز سوسپانسیون مانند این عنصر در فولادهای خوش تراش ( اتومات) با مقدار حدود 0,2- 0,5% به هنگام ماشین کاری براده های ریز ایجاد و سطح ماشینکاری تمیزی حاصل می شود.

این مقدار سرب افزودنی هیچگونه تاثیری بر خواص مکانیکی فولادها ندارد.

22- گوگرد: نقطه ذوب 118درجه سانتیگراد S

از بین همه عناصر همراه فولاد، گوگرد بیشترین درجه افزایش روی فولاد را داراست. سولفید آهن معمولا به شکنندگی داغ فولاد می انجامد. چون سولفیدهای اوتکتیک با نقطه ذوب پایین، دانه های فلزی را چون شبکه ای احاطه کرده، به نحوی که بین آنها پیوندی ضعیف ایجاد و در شکل دادن گرم مرز دانه ها تمایل به شکست پیدا می کنند؛ شکستن مرز دانه ها توسط اکسیژن تقویت می شود. همچنین به دلیل میل ترکیبی زیاد گوگرد به عنصر منگنز، آن را به صورت سولفید منگنز جدا می کنند و به خاطر اینکه این ناخالصی در بین دیگر ناخالصی های فولاد اثر منفی خیلی کمتری دارد، به صورت پراکنده توزیع شده و نقطه ذوب بالایی دارد. چقرمگی فولاد در جهت عرضی آن با افزودن گوگرد بطور چشمگیری کاهش می یابد. گوگرد به علت خاصیت روانکاری قسمت برنده ابزارهای برشی از شدت اصطکاک کاسته شده و عمر ابزار را افزایش می دهد، لذا عمدا به مقدار 0,4% از این عنصر را به فولادهای خوش تراش (اتومات) می افزایند. علاوه بر این گوگرد باعث کوتاه شدن براده های ماشینکاری فولادهای خوش تراش می شود. گوگرد ترکهای ناشی از جوشکاری را افزایش می دهد.

23- آنتیموان: نقطه ذوب630درجه سانتیگراد Sb

به دلیل کاهش خواص چقرمگی فولاد، این فلز جزء یکی از عناصر زیان آور در فولاد می باشد، این عنصر حوزه کریستالی y را نیز باریکتر می سازد.

24- سلنیم: نقطه ذوب217درجه سانتیگراد Se

از آنجایی که قابلیت بهبود مراحل ماشینکاری فولادهای خوش تراش (اتومات) توسط این عنصر نسبت به گوگرد بالاتر است، کاربرد آن همانند گوگرد در این فولادها است. این عنصر مقاومت در برابر خوردگی فولادها را کاهش ولی نسبت به نوع مشابه گوگردی کمتر است.

25- سیلیسیم: نقطه ذوب1414 درجه سانتیگراد Si

چون همراه با سنگ آهن و متناسب با میزان ترکیبات شیمیایی آن، مقداری سیلیسیم نیز موجود است، همیشه مقداری از این عنصر برابر با عنصر منگنز در فولاد آلیاژسازی می شود. همچنین ضمن تولید فولاد مقداری از سیلیسیم دیواره کوره توسط فولاد مذاب جذب می شود. ولی اینگونه فولاد را هنگامی به نام فولادهای سیلیسیم دار می شناسند که بیش از 0,4% سیلیسیم دارا باشند. سیلیسیم جزء فلزات نبوده، بلکه عنصری است شبه فلز همانند فسفر و گوگرد.

سیلیسیم اکسیدزدا بوده، در جدانشینی گرافیت نقش مهمی را ایفا کرده، حوزه کریستالی y را شدیدا تنگتر کرده، استحکام و مقاومت سایشی (فولادهای بهسازی سیلیسیم – منگنز) را افزایش داده، باعث افزایش مدول الاستیسیته شده و بنابر دلایل کاربردی دیگر یکی از عناصر آلیاژی در فولاهای فنر است.

مقاومت در برابر پوسته شدن فولاد را بالا برده به نحوی که جزء عناصر آلیاژی در فولادهای نسوز به شمار می رود، چون قابلیت شکل دادن سرد و گرم را پایین می آورد، لذا مقدار آلیاژی آن در فولاد محدود است.

با افزایش درصد سیلیسیم تا مرز 12% مقاومت در برابر اسید فولاد تضمین شده، و اینگونه فولادها به عنوان فولادهای ریختگی خیلی سخت و شکننده قابل تولید است بطوری که تنها به روش سنگ زدن می توان آنها را ماشینکاری کرد.

به علت کاهش شدید قابلیت هدایت الکتریکی، نیروی پس ماندزدا و تلف توان، سیلیسیم را در فولادهایی که ورقهای الکترو از آنها ساخته می شود، به کار می برند.

26- قلع: نقطه ذوب8/231 درجه سانتیگراد Sn

چون قلع هم مانند مس در زیر لایه پوسته شده فولاد در امتداد مرز دانه ها نفوذ و ترک و شکستگی ناشی از لحیم کاری را حوزه کریستالی y را باریکتر می کند.

27- تیتانیم: نقطه ذوب1727 درجه سانتیگراد Ti

به دلیل میل ترکیبی زیاد این عنصر با اکسیژن، گوگرد، نیتروژن و کربن یکی از عناصر قوی اکسیدزدا، نیتریدزدا، جاذب گوگرد و کاربیدساز قوی به شمار می رود. همچنین در فولادهای مقاوم به خوردگی به عنوان یک عنصر کاربیدساز جهت پایداری در مقابله بین کریستالی کاربرد داشته و در ریزدانه شدن ساختار کریستالی نیز نقش مهمی را ایفا می کند. این عنصر حوزه کریستالی y را تنگتر می کند.

در صورت افزایش مقدار آن در فولاد، باعث پدیده جدانشینی شده و به دلیل ایجاد نیروی زیاد پس ماندزدا در آلیاژهای آهنربای دایم به عنصر آلیاژی کاربرد دارد. به جهت تشکیل نیتریدهای ویژه، استحکام خزش فولاد افزایش می یابد. با اینهمه این فلز میل زیادی به جدانشینی و لایه لایه شدن دارد.

28- وانادیم: نقطه ذوب1726 درجه سانتیگراد V

این عنصر باعث ریزشدن دانه های اولیه و ساختمان فولاد ریختگی شده، یکی از عناصر قوی کاربیدساز بوده .که بدین ترتیب افزایش – مقاومت سایشی،- عمر لبه برشی ابزار، و – مقاومت گرمایی فولاد را به دنبال خواهد داشت، که طبعا جزء عناصر آلیاژی در فولادهای – تندبر،- گرم کار و – مقاوم به گرما به شمار می رود.

مقاومت برگشت فولاد را در حد کافی بهبود بخشیده، حساسیت فوق گداز را کاهش می دهد.

چون این عنصر باعث ریزدانه شدن ساختار کریستالی شده و با تشکیل کاربید مربوطه از سخت شدن فولاد در هوا جلوگیری می کند، قابلیت جوشکاری فولادهای بهسازی را بهبود می بخشد.

به علت تشکیل کاربید، مقاومت فولاد را در برابر هیدروژن تحت فشار بالا می برد. وانادیم حوزه کریستالی y را تنگتر ساخته و نقطه کوری (curie point) را به سمت دمای بالاتر می برد.

29- ولفرام: نقطه ذوب3380 درجه سانتیگراد W
30- تنگستن: Tu

این عنصر یکی از فلزات کاربیدساز قوی است (کاربیدهای آن به شدت سخت می باشند) که حوزه کریستالی y را تنگتر ساخته، چقرمگی را بهبود بخشیده و از رشد دانه جلوگیری می کند. این عنصر باعث افزایش مقاومت گرمایی، مقاومت برگشت و همچنین مقاومت سایشی فولاد در دمای بالا شده (حالت سرخ) که در نتیجه قابلیت برش فولاد را نیز افزایش می دهد. به دلایل فوق این فلز یکی از عناصر آلیاژی مهم در فولادهای – تندبر، – گرم کار،- مقاوم به گرما و فولادهایی با درجه سختی خیلی بالا به شمار می رود.

تنگستن نیروی پس ماندزدا را افزایش داده و بنابراین یکی از عناصر مهم در آلیاژهای آهنربای دایمی به کار می رود.

تنگستن مقاومت پوسته شدن فولاد را پایین می آورد. وزن مخصوص بالای آن وجود این عنصر آلیاژی را در فولادهای تنگستن دار و – گرم کار بیشتر محسوس ساخته است.

31- زیرکونیم: نقطه ذوب1860 درجه سانتیگراد Zr

این فلز یکی از عناصر کاربیدساز است، به عنوان یک ماده کاربردی متالوژی در فولاد اکسیدزدا، نیتریدزدا و جاذب گوگرد می باشد، زیرا محصول اکسیدزدا شده ی خیلی کمی از خود باقی می گذارد. افزوده زیرکونیم به فولادهای خوش تراش (اتومات) کاملا آرام شده تاثیر بسزایی در تشکیل سولفید مربوطه و در نتیجه جلوگیری از شکنندگی داغ فولاد دارد.

عمر المنتهای برقی را افزایش داده و حوزه کریستالیy را تنگتر می سازد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *