Mangán: Deoxidáció, kéntelenítés és megerősítés
A mangán az egyik legszélesebb körben használt ötvözőelem az acélban, mert egyszerre több feladatot lát el: jó oxidáló- és kéntelenítő, valamint gazdaságos erősítő. Az acél általában tartalmaz bizonyos mennyiségű mangánt, ami kiküszöböli vagy gyengíti a kén okozta forró ridegséget, és így javítja a melegen megmunkálhatóságot.
A mechanizmus a kémiai affinitás különbsége. A mangán könnyebben egyesül a kénnel, mint a vas, így vas-szulfid helyett mangán-szulfid keletkezik. A szemcsehatárokon lévő vas-szulfid filmek a hengerlés és kovácsolás során fellépő forró rövidülés klasszikus okai, így a kén mangán-szulfidként lekötve tartása megvédi az anyagot a forró megmunkálási tartományon keresztül.
Hogyan változtatja meg a mangán az acélszerkezetet
A mangán vassal alkotott szilárd oldata növeli a ferrit és az ausztenit keménységét és szilárdságát. A mangán karbidokat is képez, és bejuthat a cementitbe, helyettesítve a vasatomok egy részét. Jelenléte csökkenti a kritikus átalakulási hőmérsékleteket és finomítja a perlitet, ami közvetve növeli a perlit acél szilárdságát. A mangán a nikkel után a második helyen stabilizálja az ausztenitet, és erősen növeli az edzhetőséget, ezért sok ötvözött acél a 2%-ot meg nem haladó mangántartalom köré épül más elemekkel együtt.
A mangán bőséges és sokoldalú, ezért szinte mindenhol megtalálható: egyszerű szénszerkezeti acélokban és olyan rugós acélokban, amelyek viszonylag magas mangántartalmúak, mint például a GB/T 1222 szabványban meghatározott 60Si2Mn típus. Ezekben a minőségekben a mangán hozzájárul a szilárdsághoz és az edzhetőséghez, amely a metszet -edzéséhez szükséges.
Magas-mangán--kopásálló acél
A magas-széntartalmú, magas-mangántartalmú kopásálló-acélban a mangántartalom elérheti a 10-14%-ot. Oldatos kezelés után a szerkezet ausztenites és szívós, jó alakíthatósággal. Amikor a felület ütés hatására deformálódik, a deformált réteg munka-megkeményedik, és nagy kopásállóságot fejleszt ki, miközben a belső tér elég kemény marad ahhoz, hogy elnyelje a további ütéseket. Az ebbe a családba tartozó öntvényeket az ASTM A128 határozza meg, amely az ausztenites mangán acélöntvényekre vonatkozik.
Két óvintézkedés érvényes mindenhol, ahol magasabb mangánt használnak. A mangán növeli az acél hajlamát a szemcsék eldurvulására és az edzett ridegségre. Hidrogénre is érzékennyé teszi az acélt: ha az olvasztás, öntés vagy kovácsolás utáni hűtés nincs megfelelően szabályozva, fehér foltok vagy pelyhek alakulhatnak ki az acél belsejében, ezért a hűtés körüli folyamatszabályozás és a hidrogéntartalom ugyanolyan fontos, mint maga az elemzés.
Alumínium: deoxidáció, szemcsefinomítás és nitridálás
Az alumíniumot főleg deoxidációra és szemcsefinomításra használják. A nitridáló acélokban elősegíti a kemény, korrózióálló, Az alumínium nitrogénnel kombinálva gátolja az alacsony széntartalmú acél öregedését is, és alacsony hőmérsékleten javítja a szívósságot.
Nagyobb tartalom esetén az alumínium javítja az acél oxidációval szembeni ellenállását és oxidáló savakban és hidrogén-szulfidos környezetben történő támadással szembeni ellenálló képességét, valamint javítja az acél elektromos és mágneses tulajdonságait, különösen a szemcse{0}}orientált elektromos acéloknál. Az acélban általában az alumíniumnak erős szilárd oldat erősítő hatása van, a karburált részeknél pedig javítja a kopásállóságot, a fáradási szilárdságot és a mag mechanikai tulajdonságait.
A hőálló Az alumíniumot tartalmazó vas-króm-alumíniumötvözetek közel-állandó elektromos ellenállást mutatnak, valamint kiváló magas-hőmérsékletű oxidációállóságot mutatnak, ezért ezt a családot ellenállás- és fűtőelemként használják.
Túlzott alumínium és tipikus tartalomtartományok
Az alumínium csak bizonyos határokon belül előnyös, és a korlátok inkább{0}}folyamatspecifikusak, mint univerzálisak. Ha túl sok alumíniumot használnak fel a deoxidáció során, az acél rendellenes szerkezeteket fejleszt, és hajlamos a grafitizálódásra. A ferrites és perlites acélokban a magas alumíniumtartalom csökkenti a magas hőmérsékleti szilárdságot és a szívósságot, valamint gyakorlati nehézségeket okoz az olvasztásban és az öntésben, mivel az alumínium-oxid zárványok növelik az olvadék viszkozitását és blokkolhatják a fúvókákat.
| Elem és alkalmazás | Tipikus tartalom | Fő funkció |
|---|---|---|
| Mangán, szén szerkezeti acél | 0.3–1.5% | Deoxidáció, kéntelenítés, szilárd oldat megerősítése |
| Mangán, ötvözött acél egyéb elemekkel | akár 2% | Keményíthetőség, ausztenit stabilizálás, perlit finomítás |
| Mangán, kopásálló{0}}acél ASTM A128 szerint | 10–14% | Keményítés-ausztenites kopásállóság kemény maggal |
| Alumínium, oltott acél deoxidációja | 0.02–0.06% | Deoxidáció és szemcsefinomítás alumínium-nitridként |
| Alumínium, nitridáló acél | 0.7–1.1% | Kemény, korrózióálló-nitridált tok |
| Alumínium, hőálló-Fe-Cr-Al ötvözetek | 4.5–6% | Oxidációs ellenállás stabil elektromos ellenállással |
Csoportként olvasva ezek a tartományok megmutatják, hogy a két elemet általában miért együtt adják meg és vezérlik külön. Mangánt adnak hozzá a szerkezet és a tisztaság érdekében, az alumíniumot a dezoxidáció és a felületi teljesítmény érdekében, és mindkettő felső határát az adagolás túlnyomásakor megjelenő hibák határozzák meg.
A gyakorlatban az ellenőrzés minden egyes hő kémiai elemzésén alapul a mangán, az alumínium, a kén és a nitrogén tekintetében, ahol alkalmazható, metallográfiai vizsgálattal kombinálva a zárvány típusára és szemcseméretére, valamint hidrogénszabályozási intézkedésekre, ahol magas{0}}mangánminőséget állítanak elő.
GYIK
K: Miért adnak mangánt az acélhoz?
Deoxidáló és kéntelenítőként működik, megakadályozza a forró ridegséget azáltal, hogy vas-szulfid helyett mangán-szulfidot képez, és szilárd oldatos keményítéssel erősíti a ferritet és az ausztenitet.
K: Mi történik, ha a mangán túl alacsony a kéntartalomhoz?
A kén továbbra is képes vas-szulfidot képezni a szemcsehatárokon, ami hengerlés vagy kovácsolás során forró rövidülést okoz; A megfelelő mangán a ként mangán-szulfidként tartja össze.
K: Miért keményedik meg a magas{0}}mangántartalmú acél ütés hatására?
Az oldatos kezelés után megőrzi szívós ausztenites szerkezetét, és a felületi réteg deformációja-megkeményedik, így a kopásállósága megnő, miközben a belseje képlékeny marad.
K: Miért tartják alacsonyan az acél alumíniumtartalmát?
A felesleges alumínium abnormális szerkezeteket és grafitizálódásra való hajlamot hoz létre, csökkenti a ferrites és perlites acélok magas-hőmérsékletű szilárdságát és szívósságát, valamint alumínium-oxid zárványokat hoz létre, amelyek megzavarják az olvadást és az öntést.
K: Miért használnak alumíniumot nitridáló acélokban?
Az alumínium kemény nitrideket képez a nitridálás során, kemény, korrózióálló-burkolatot hozva létre a kemény magon, amely az alumínium-tartalmú nitridáló minőségek, például a 38CrMoAl alapja.
K: Az alumínium javítja a korrózióállóságot?
Nagyobb tartalom esetén javítja az oxidációval és támadásokkal szembeni ellenállást oxidáló savakban és hidrogén-szulfidos környezetben, valamint hozzájárul a vas--króm-alumínium-ellenálló ötvözetek oxidációval szembeni ellenállásához.
