عناصر آلیاژی و عناصر همراه (بخش دوم)

در این بخش به ادامه بررسی تاثیر عناصر آلیاژی بر فولاد از جمله تاثیر کروم، مس، هیدروژن، منیزیم، منگنز، مولیبدن و نیتروژن می‌پردازیم.

کروم

وجود فلز کرم در فولاد باعث ایجاد قابلیت سختی پذیری آن در روغن یا هوا می شود.

9- کُرُم:

نقطه ذوب1920 درجه سانتیگراد

Cr

با کاهش سرعت خنک شدن بحرانی به منظور مارتنزیتی کردن ساختار کریستالی آن، وجود فلز کرم باعث افزایش سختی پذیری و در نتیجه بهبود قابلیت بهسازی فولاد می شود. چقرمگی ضربه کمتر و ازدیاد طول نسبی را به نسبت خیلی کم کاهش می دهد. با افزایش درصد کرم در فولادهای کرم دار خالص، قابلیت جوشکاری کاهش می یابد. به ازاء هر 1% کرم استحکام کششی به مقدار 80-100 N/mm² افزایش می یابد.

کرم یکی از عناصر کاربیدساز است. کاربیدهای کرم باعث افزایش مقاومت برشی و استحکام سایشی فولاد می شود. استحکام گرمایی و مقاومت در برابر هیدروژن تحت فشار به واسطه فلز کرم بهتر می شود. ضمن اینکه با ازدیاد درصد عنصر کرم، مقاومت پوسته شدن افزایش می یابد، ولی برای ایجاد مقاومت خوردگی فولادها درصدی از این عنصر به مقدار حداقل 13% مورد نیاز بوده که باید در زمینه حل شود.

این عنصر حوزه y را باریکتر و بالعکس حوزه فرریتی را پهن تر می کند. این عنصر نیز باعث تثبیت آستنیت در فولادهای آستنیتی کرم –  منگنز یا کرم –  نیکل می شود.

قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی در نتیجه حضور این عنصر کاهش و انبساط گرمایی نیز افت می کند (آلیاژهای ویژه ذوب شیشه).

همزمان با افزایش عنصر کربن مقدار این عنصر تا 3% پدیده هایی چون پس ماند القای مغناطیسی و نیروی پس ماندزدا افزایش می یابند.

مس

10- مس:

نقطه ذوب1084 درجه سانتیگراد

Cu

فلز مس فقط در تعداد کمی از فولادهای به عنوان یک عنصر آلیاژی کاربرد دارد، زیرا این فلز به دلیل تمرکز موضعی در زیر پوسته فولاد و با نفوذ به مرز دانه ها سطح فولاد را در مراحل شکل دهی گرم حساس کرده که بدین جهت در بعضی مواقع می توان این عنصر را زیان آور به شمار آورد.

تنش تسلیم و نسبت تنش تسلیم – استحکام افزایش می یابد.

مقدار بیش از 0,3% از این عنصر بر خاصیت پیرسازی فولاد موثر است. قابلیت سختی پذیری بهبود می یابد. وجود فلز مس بر قابلیت جوشکاری فولاد بی تاثیر است.

مقاومت در مقابل عوامل جوی فولادهای غیرآلیاژی و کم آلیاژ، با افزودن عنصر مس به آنها بطور چشمگیری بهبود می یابد. اگر مقدار مس در فولادهای پرآلیاژ مقاوم در برابر اسید بیشتر از 1% بشود، مقاومت آنها را در برابر اسید کلریدریک و اسیدسولفوریک بهبود می بخشد.

هیدروژن

11- هیدروژن:

نقطه ذوب262- درجه سانتیگراد

H

از آنجا که این عنصر بدون افزایش تنش تسلیم و استحکام کششی باعث کاهش ازدیاد طول نسبی و کاهش سطح مقطع فولاد شده و آن را شکننده می کند، یکی از عناصر زیان آور برای فولادها به شمار می رود. هیدروژن عامل اصلی و بهبود به وجود آمدن خط زگرگاسیون است. به هنگام اچ کردن هیدروژن به وجود آمده با تشکیل حبابهایی در فولاد نفوذ می کند.

هیدروژن مرطوب در دمای بالا باعث کربن زدایی می شود.

منیزیم

12- منیزیم:

نقطه ذوب657 درجه سانتیگراد

Mg

وجود این عنصر باعث می شود که تشکیل گرافیت کروی در چدن بدون اشکال انجام گیرد.

منگنز

13- منگنز

نقطه ذوب1221درجه سانتیگراد

Mn

منگنز یکی از عناصر اکسیدزدا می باشد. با گوگرد تشکیل سولفید منگنز داده و بدینوسیله اثر مناسب سولفید آهن را خنثی می کند. در فولادهای خوش تراش (اتومات) از عناصر مهم آلیاژی به شمار می رود زیرا خطر شکنندگی داغ را کاهش می دهد.

سرعت خنک شدن بحرانی را به شدت کاهش و به این ترتیب قابلیت سختی پذیری فولاد افزایش می یابد. تنش تسلیم و استحکام فولاد با اضافه کردن منگنز افزایش یافته، قابلیت آهنگری و قابلیت جوشکاری بهتر شده و عمق سختی پذیری فولاد را به شدت افزایش می دهد.

مقدار بیش از 4% این عنصر با وجود کم بودن سرعت خنک شدن، باعث ایجاد زمینه شکننده مارتنزیتی شده به نحوی که حوزه آلیاژی به ندرت مورد استفاده قرار می گیرد.

فولادهایی با مقدار منگنز بیش از 12% با وجود مقدار بالای کربن از نوع آستنیتی است، زیرا عنصر منگنز حوزه را به شدت پهن می کند. اگر سطح چنین فولادهایی تحت تنشهای ضربه ای قرار گیرد، کار سختی سطح آنها افزایش ولی مغز آنها چقرمه باقی می ماند. بنابراین چنین فولادهایی مقاومت سایشی بسیار بالا در مقابل بارهای ضربه ای دارند.

فولادهایی با مقدار منگنز بیش از 18% در صورت بالا بودن درصد تغییر شکل، قابل آهنربا شدن نبوده و به عنوان فولادهای ویژه و همچنین به عنوان فولادهای چقرمه سرد در بارگذاری دما پایین کاربرد دارند.

ضریب انبساط گرمایی با افزوده شدن منگنز افزایش ولی قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی کاهش می یابند.

مولیبدن

14- مولیبدن

نقطه ذوب2622درجه سانتیگراد

Mo

معمولا این فلز همراه با برخی عناصر آلیاژی دیگر کاربرد دارد. با کاهش سرعت خنک شدن بحرانی توسط این عنصر، قابلیت سختی پذیری بهبود می یابد. مولیبدن پدیده تردی برگشت یا مرض کروپ (temper brittleness) را به مقدار زیاد کاهش داده، مثلا در فولاد کرم – نیکل و فولادهای منگنزدار و باعث ریزدانه شدن ساختار کریستالی می شود و بر قابلیت جوشکاری در حد مطلوب موثر است. تنش تسلیم و استحکام کشش افزایش می یابد. چنانچه درصد مولیبدن از حد معینی زیادتر شود، قابلیت آهنگری فولاد مشکتر خواهد شد. یکی از عناصر کاربیدساز بوده و خواص برشی فولادهای تندبر را بهتر می کند.

این فلز جزء عناصری به شمار می رود که مقاومت در برابر زنگ زدن را افزایش و به این ترتیب در فولادهای پرآلیاژ – کرم دار و همچنین در فولادهای آستنیتی کرم –  نیکل کاربرد دارد. درصد بالای مولیبدن باعث کاهش خوردگی انتخابی (pitting corrosion) می شود. حوزه  را باریکتر، استحکام گرمایی فولاد را افزایش و مقاومت پوسته شدن را کاهش می دهد.

نیتروژن

15- نیتروژن

نقطه ذوب210-درجه سانتیگراد

N

این عنصر هم می تواند یکی از عناصر زیان آور و هم به عنوان یکی از عناصر آلیاژی فولاد به شمار رود.

زیان آور از این نظر که به واسطه پدیده جدانشینی باعث کاهش چقرمگی و ایجاد حساسیت در مقابل پیرسازی شده، شکنندگی آبی (شکل دهی در محدوده گرمای آبی رنگ 350 درجه سانتیگراد تا 300 درجه سانتیگراد) در فولاد ایجاد و امکان انحلال بین کریستالی خوردگی – تنش کششی فولادهای غیرآلیاژ و کم آلیاژ را فراهم می کند.

حوزه  y  بهتر و ساختار کریستالی فولاد را پایدار می کند، استحکام فولادهای آستنیتی را افزایش و به خصوص باعث افزایش تنش تسلیم و خواص مکانیکی فولاد در گرما می شود. یکی از عناصر نیتریدساز بوده و بدینوسیله سختی سطحی فولادها را در مرحله (نیتروره کردن) افزایش می دهد.

شرکت فیدار مهام پیشرو مفتخر است با حضور در بازار فولاد ایران تواناترین تامین کننده و توزیع کننده ورق‌ها، تسمه‌ها و میلگردهای فولادی در کشور عزیزمان باشد. جهت اطلاع از محصولات این شرکت می‌توانید به سایت فروشگاهی شرکت فیدار مهام پیشرو مراجعه فرمایید و یا با مشاوران و کارشناسان این مجموعه تماس حاصل فرمایید.

ورق فنری بهلر