جدول تأثیر عناصر آلیاژی در فولادهای آلیاژی

   

Standard No.... Doc. No....

جدول تاثیر عناصر در فولاد های آلیاژی

Issue Date

2013-06-22

 

 

تاثیر عناصر در فولادها

 

Si

Mn*

Mn**

Cr

Ni*

Ni**

Al

W

V

Co

Mo

S

P

سختی

افزایش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

مقاومت

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

نقطه تسلیم

افزایش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

افزایش طول

تغییر نمی کند

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

افزایش می یابد

-

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

جمع شدگی در مقطع عرضی

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

افزایش می یابد

-

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

مقاومت بر ضربه

افزایش می یابد

تغییر نمی کند

-

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

افزایش می یابد

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

قابلیت ارتجاعی

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

-

-

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

-

-

-

-

مقاومت گرمایی

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

-

سرعت سرد کردن

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

-

کاهش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

-

-

پیدایش کاربید

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

-

افزایش می یابد

-

-

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

افزایش می یابد

-

-

مقاومت در برابر سائيدگى

کاهش می یابد

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

کاهش می یابد

-

-

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

افزایش می یابد

-

-

خاصيت چکش خوري

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

قابليت تراش

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

-

کاهش می یابد

کاهش می یابد

-

کاهش می یابد

-

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

افزایش می یابد

کاهش می یابد

گرایش به اکسید شدگی

کاهش می یابد

تغییر نمی کند

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

کاهش می یابد

افزایش می یابد

-

کاهش می یابد

مقاومت در برابر کروزیون

-

-

-

کاهش می یابد

-

افزایش می یابد

-

-

افزایش می یابد

-

-

کاهش می یابد

افزایش می یابد

به آهنهایی که دارای حد اکثر٢٫٠٦% کربن می باشند فولاد گفته می شود. امروزه فولاد ها یکی از رایج ترین گروه لوازم مورد استفاده را تشکیل می دهند. فولادها ممکن است فقط حاوی کربن بوده و یا حاوی عناصر آلیاژی مختلف جهت ایجاد خصوصیات مورد نظر باشند. فولادها حاوی عناصر آلیاژی اضافه شده به آن و همچنین عناصری می باشند که در فولاد خواص مخرب ایجاد نموده و می بایست بر طرف شوند. عناصر آلیاژی فولاد و تاثیر آنها به شرح زیر می باشد

 

(C)کربن

کربن مهمترین و موثرترین عنصر آلیاژی در فولادها می باشد و بالاترین تاثیر را در ساختار آن دارد.هر فولاد آلیاژ شده علاوه بر کربن عناصر آلیاژی دیگری نظیر سیلیسیم – منگنز-فسفر و گوگرد را به همراه خواهد داشت بطوریکه این عناصر به شکلی ناخواسته به هنگام فرایند تولید در فولاد باقی خواهند ماند.اضافه کردن عناصر آلیاژی برای بدست آوردن نتایج مشخص و منحصر بفرد و افزایش کنترل شده منگنز و سیلیسیم در فولاد , فولاد آلیاژی را بوجود خواهد آورد. با افزایش میزان کربن استحکام و سختی پذیری فولاد بیشتر میشود اما چکش خواری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای برش) کاهش می یابد.این عنصر عملا هیچ تاثیری بر مقاومت خوردگی در آب, اسید و گازهای گرم ندارد.

 

 

(Mn)منگنز

منگنز سرعت خنک شدن بخرانی را به شدت کم می کند به همین دلیل سختی پذیری و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را افزایش می دهد.با اضافه نمودن منگنز تاثیرات مطلوبی در قابلیتهای آهنگری و جوشکاری فولاد بوجود می آید و بطور قابل ملاحظه ای عمق سختی فولادها را بیشتر می کند. مهمترین خاصیت منگنز ترکیب با گوگرد بوده و از ترکیب شدن گوگرد با آهن جلوگیری می نماید.

 

 

(Si)سیلیسیوم

سیلیس را می توان در ترکیب همه فولادها دید زیرا سيليس اكسيژن زداي قوي است. استحكام فريت را افزايش مي دهد و سختي پذيري را زياد مي كند. حضور سيليس ، راسب شدن گرافيت را تشويق ميكند و مقاومت سايشي را افزايش مي دهد. به علت افزايش استحكام تسليم ، عنصر اصلي در فولادهاي فنر است. وجود سيليس در فولادهاي الكتريكي كه جهت گيري دانه ها مطرح است بسيار مهم است. در مقادیر بالای سیلیس ، سختی پذیری و استحکام فولاد افزایش می یابد ولی این افزایش همراه با کاهش داکتیلیتی و انرژی ضربه است.

 

 

(P)فسفر

مقدار فسفر در فولاد نباید از ۵% تجاوز کند. افزایش بیش ازحد فسفر باعث دانه درشت شدن فولاد می گردد. فسفر خاصیت ماشینکاري، براده برداری، سیالیت مذاب، شکنندگی در حالت سرد و استحکام در حالت گرم را افزایش داده و مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد.

 

 

(S)گوگرد

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد. گوگرد در تركيب هر فولادي وجود دارد و به علت كم بودن نقطه جوش ، در مذاب پايداري زيادي ندارد. مشكل اصلي فولادسازان مربوط به پديده ترك برداري گرم يا سرخ شكنندگي است. لذا سعي مي كنند تا حد امكان در صد گوگرد را كمتر كنند . در فولادهاي خوش تراش وجود گوگرد عامل مهمي است.در واقع ، يكي از راههاي افزايش قابليت ماشينكاري ،اضافه كردن گوگرد به تركـــيب فولاد است. وقتي ابزار برش روي سطح قطعه كار مي كنند،به علت وجود سولفات منگنز طول پليسه ها كوتاهتر مي شوند و نقش روانكار را نيز ايفا مي كنند و در نتيجه صافي سطح بيشتر مي شود.

 

 

(Cr)کروم

كروم عنصر اصلي در فولادهاي زنگ نزن است.علل اصلي در افزودن كروم به تركيب فولاد افزايش سختي پذيري فولاد حفظ استحكام و سختي فولاد در دماهاي بالا و شرايط كاري و افزايش مقاومت خوردگي در محيط هاي اكسيد كننده دانست. كروم تمايل زيادي به تركيب با كربن دارد و لذا ذرات كاربيدي همان كاربيدهاي كمپلكس آهن-كروم هستد. كروم با اكسیژن تركيب شده و تركيب ديرگداز غيرفلزي اكسيد كروم تشكيل مي دهد كه نقش فيلم سطحي محافظ در سطح فولاد را بازي مي كند. كروم فريت زاي بسيار قوي است. در حدود ١۲% كروم در تركيب فولاد باعث محدود شدن فاز آستنيت در ريزساختار مي شود. با افزايش درصد كروم، مقاومت خوردگي فولاد زياد مي شود وهمچنين در دماهاي بالا مقاومت به اكسيداسيون آنها زياد خواهد شد

 

 

(Ni)نیکل

نيكل به عنوان عنصر آلياژي در فولاد بهمراه كروم استفاده مي شود. نيكل عنصر آستنيت زا است و هيچگونه تاثيري در تشكيل كاربيد و اكسيد ندارد به علت اينكه تمايل به تركيب آن با كربن و اكسيژن كمتر از آهن است. نيكل سختي پذيري فولاد را افزايش مي دهد. در فولادهاي زنگ نزن آستنيتي۷ تا ۲٠ درصد نيكل وجود دارد.در اين فولادها براي خنثي كردن اثر فريت زايي كروم از نيكل بهره مي گيرند. نيكل خودبخود باعث افزايش مقاومت خوردگي مي شود. در درصدهاي بالا باعث آستنيتي شدن فولادهاي مقاوم در برابر مواد شيمیايي تا دماهاي خيلي زياد مي شود.

 

 

(Mo)ملیبدن

این عنصر به طور معمول با عناصر دیگر آلیاژ می شود.در فولاد کروم-نیکل دار و فولاد منگنز دار سبب ریز دانه سازی می شود.و باعث بهبود قابلین جوشکاری می شود و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را بالا می برد. با ازدیاد درصد مولیبدن جوش پذیری کاهش می یابد.و سازنده مسلم فاز کاربید است و در فولادهای تند بر خواص برشکاری را بهبود می بخشد.مقاومت خوردگی را بالا می برد.

در فولادهای ضد زنگ مقاومت در برابر کروزیون را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. به دلیل ایجاد نیترور در برخی از فولاد های میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

(Co)کبالت

کبالت موجب بهبود استحکام مکانیکی فولاد در برابر دمای بالا می شود.لذا به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ابزاری گرم کار مورد استفاده قرار می گیرد.

 

(W)تنگستن

تنگستن كاربرد زيادي در توليد فولادهاي ابزار داشته و اخيرا در توليد فولادهاي پرآلياژي مقاوم در برابر حرارت نيز استفاده مي شوند. سختي پذيري را افزايش مي دهد و كاربيدهاي مقاوم در برابر سايش ايجاد كرده و بالاخص از افت سختي در دماهاي بالا كه امري رايج در نوك ابزار است جلوگيري مي كند

 

(V)وانادیوم

با افزودن واناديم به فولادهاي ابزار و آلياژي سختي پذيري آنها افزايش یافته و كاربيدهاي كمپلكس در ريزساختار تشكيل می شود.

اخيرا واناديم به عنوان عنصر آلياژي در فولادهاي كربني ميكروآلياژي استفاده مي شود. وتنها به مقدار کمی كافي است تا افزايش قابل توجهي در استحكام فولاد بدست آيد.

این عنصر آلیاژی به دلیل خواص کاربید سازی و کوچک نمودن ریز ساختار به همراه نیوبیم و تیتانیوم در فولادهای میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های میکرو آلیاژی عناصر آلیاژی بیشتر از ۲۵% نمی باشد. این عناصر به تنهایی و یا به صورت ترکیبی باعث به وجود آمدن نیترات کربن در ریز ساختار شده و مقاومت فولاد را بالا می برند.

 

(Ti)تیتانیوم

همانند وانادیوم دارای خاصیت کوچک نمودن ریز ساختارمی باشد ولی ای خاصیت آن نسبت به وانادیوم بیشتر است. به عنوان یک عنصر میکرو آلیاژی در فولادهای میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های ضد زنگ نیز برای از بین بردن اثر مخرب کاربید کروم مورد استفاده قرار می گیرد.

 

(Nb)نیوبیم

این عنصر قوی ترین خاصیت کوچک نمودن ریز ساختاردر فولادهای میکرو آلیاژی را دارا می باشد . در فولاد های ضد زنگ اثری مشابه تیتانیوم را داشته و به تنهایی ویا به همراه تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد.

 

(Al)آلومینیوم

یکی از قویترین اکسیژن زداها و نیتروژن زداهاست.و بر اساس نتایج بدست آمده تاثیر بسیار زیادی برای مقابله با کرنشهای ناشی از پیری دارد.در ترکیب با نیتروژن تشکیل نیترور سخت می دهد که باعث افزایش مقاومت در برابر پوسته ای شدن می شود به همین دلیل به عنوان عنصری آلیاژس برای مقاومت حرارتی فولادها بکار می رود

 

(Sn)قلع

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد ولی در نورد سرد مشکل زا می باشد زیرا افزایش این عنصر در فولاد باعث ایجاد ترکیباتی میشود که دمای ذوب آنها پایین می باشد.

 

(Cu)مس

مس بعنوان یک فلز آلیاژی به تعداد بسیار کمی از فولادها اضافه می شود.زیرا این فلز به زیرلایه های سطحی فولاد تمرکز یافته و در فرآیند شکل دهی گرم با نفوذبه مرز دانه ها ,حساسیت سطحی را در فولادها بوجود می آورد.لذا به عنوان یک فلز مخرب در فولادها محسوب می گردد.به واسطه حضور مس نقطه تسلیم و نسبت نقطه تسلیم به استحکام نهایی افزایش می یابد

 

 

(Pb)سرب

باعث کم شدن خاصیت نورد در فولاد می شود. کیفیت سطحی فولاد را کم می کند. به دلیل افزایش خاصیت شکل گیری فولاد در فولاد های اتومات بیشتر مورد استفاده می باشد.

 

(N)ازت

یک عنصر مخرب می باشد. ازت موجب شکنندگی فولاد شده وخواص خم شدگی آن را تخریب می نماید.

 

 

(H)هیدروژن

هیدروژن یک عنصر مخرب در فولاد تلقی می گردد. زیرا موجب کاهش انعطاف پذیری گشته و باعث تردی و شکنندگی فولاد می گردد.