Leren over de gemeenschappelijke legeringslegerende agenten

Staal is in hoofdzaak ijzer en koolstoflegering met bepaalde extra elementen. Het legeringsproces wordt gebruikt om de chemische samenstelling van staal te veranderen en de eigenschappen ervan te verbeteren over koolstofstaal of om ze aan te passen aan de eisen van een bepaalde toepassing.

Voordelen van stalen legerende stoffen:

Verschillende legeringselementen hebben elk een eigen invloed op de eigenschappen van staal. Sommige eigenschappen die door legering kunnen worden verbeterd, zijn onder meer: ​​

• Stabiliserende austeniet : Elementen zoals nikkel, mangaan, kobalt en koper verhogen het temperatuurbereik waarin austeniet bestaat.
• Stabilisatie ferriet : Chroom, wolfraam, molybdeen, vanadium, aluminium en silicium kan het effect van koolstofoplosbaarheid in austeniet verminderen. Dit resulteert in een toename van de hoeveelheid carbiden in het staal en vermindert het temperatuurbereik waarin austeniet bestaat.
• Carbide vorming : Veel kleine metalen, waaronder chroom, wolfraam, molybdeen, titanium, niobium, tantal en zirkonium, vormen sterke carbiden die in staal verhogen van hardheid en sterkte. Dergelijke stalen worden vaak gebruikt voor het maken van high-speed staal en warm werk gereedschapstaal.
• Graphitizing : Silicon, nikkel, kobalt en aluminium kunnen de stabiliteit van carbiden in staal verminderen, hun afbraak en de vorming van vrije grafiet bevorderen.
• Verlaging van eutectoidconcentratie : Titanium, molybdeen, wolfraam, silicium, chroom en nikkel verlagen alle eutectoïde concentraties van koolstof.

• Verhoog de corrosiebestendigheid : Aluminium, silicium en chroom vormen beschermende oxide lagen op het oppervlak van staal, waardoor het metaal beschermd wordt tegen verdere verslechtering in bepaalde omgevingen.

Gewoonste legerende legeringsmiddelen:

Hieronder vindt u een overzicht van veelgebruikte legeringselementen en hun invloed op staal (standaardinhoud tussen haakjes):

• Aluminium (0, 95-1, 30%): Een deoxidizer. Gebruikt om de groei van austenietkorrels te beperken.
• Boron (0 001-0. 003%): Een verhardingsmiddel dat deformeerbaarheid en bewerkbaarheid verbetert. Boor wordt toegevoegd aan volledig gedood staal en hoeft alleen in zeer kleine hoeveelheden te worden toegevoegd om een ​​verhardingseffect te hebben. Toevoegingen van boren zijn het meest effectief in koolstofstaal.
• Chroom (0-5-18%): Een belangrijk onderdeel van roestvrij staal. Met meer dan 12 procent bevat chroom de corrosiebestendigheid aanzienlijk. Het metaal verbetert ook de verhardbaarheid, sterkte, reactie op warmtebehandeling en slijtvastheid.
• Cobalt : Verbetert de sterkte bij hoge temperaturen en magnetische doorlaatbaarheid.
• Koper (0, 1, 4, 4%): meestal gevonden als een residueel middel in staal, wordt ook koper toegevoegd om precipitatie verhardingseigenschappen te produceren en corrosiebestendigheid te verhogen.
• Lood : Hoewel bijna onoplosbaar in vloeibaar of stevig staal, wordt lood soms toegevoegd aan koolstofstaal via mechanische dispersie tijdens het gieten om de bewerkbaarheid te verbeteren.
• Mangaan (0-25-13%): Verhoogt de sterkte bij hoge temperaturen door de vorming van ijzersulfiden te elimineren. Mangaan verbetert ook de verhardbaarheid, buigbaarheid en slijtvastheid. Zoals nikkel is mangaan een austenietvormend element en kan gebruikt worden in de AISI 200-serie van austenitische roestvrijstalen als een vervanging voor nikkel.

• Molybdeen (0 - 2-5, 0%): Gevormd in kleine hoeveelheden in roestvrij staal, verhoogt molybdeen verhardbaarheid en sterkte, vooral bij hoge temperaturen. Wordt dikwijls gebruikt in austenitische stalen van chroom-nikkel, beschermt molybdeen tegen korrelvorming door chloriden en zwavelchemicaliën.
• Nikkel (2-20%): Een ander legeringselement dat cruciaal is voor roestvrij staal, wordt nikkel toegevoegd bij meer dan 8% gehalte aan hoogchroom roestvrij staal. Nikkel verhoogt de sterkte, slagkracht en taaiheid, terwijl de weerstand tegen oxidatie en corrosie ook wordt verbeterd. Het verhoogt ook taaiheid bij lage temperaturen wanneer deze in kleine hoeveelheden wordt toegevoegd.
• Niobium : heeft het voordeel van het stabiliseren van koolstof door harde carbiden te vormen en wordt dus vaak gevonden in hoogwaardige stalen. In kleine hoeveelheden kan niobium de opbrengst sterk verbeteren en in mindere mate de treksterkte van staal evenals een matige neerslagversterkende invloed hebben.
• Stikstof : Verhoogt de austenitische stabiliteit van roestvrij staal en verbetert de opbrengst sterkte in dergelijke staal.
• Fosfor: Fosfor wordt vaak toegevoegd met zwavel om de bewerkbaarheid in laaglegeringstaal te verbeteren. Het voegt ook kracht toe en verhoogt de corrosiebestendigheid.
• Selenium : Verhoog de bewerkbaarheid.
• Silicon : Deze metalloide verbetert de sterkte, elasticiteit, zuurweerstand en resulteert in grotere korrelgroottes, waardoor de magnetische doorlaatbaarheid verhoogd wordt. Omdat silicium wordt gebruikt in een deoxiderende stof bij de productie van staal, wordt het bijna altijd in een percentage gevonden in alle staalstaal.
• Zwavel (0, 08-0, 15%): In kleine hoeveelheden verhoogt zwavel de bewerkbaarheid zonder dat het de warmte ontstaat. Met de toevoeging van mangaan wordt de hete kortheid verder verminderd doordat mangaansulfide een hoger smeltpunt heeft dan ijzersulfide.
• Titanium : Verbetert zowel sterkte als corrosiebestendigheid, terwijl de austenitische korrelgrootte wordt beperkt. Bij 0. 25-0. 60 procent titaniumgehalte, koolstof combineert met titanium, waardoor chroom op graangrenzen blijft en oxidatie kan weerstaan.
• Tungsten : produceert stabiele carbiden en verbetert de korrelgrootte om de hardheid te verhogen, met name bij hoge temperaturen.
• Vanadium (0, 15%): Vanadium kan, net als titanium en niobium, stabiele carbiden produceren die de sterkte bij hoge temperaturen verhogen. Door het bevorderen van een fijne korrelstructuur kan de ductiliteit worden behouden.
• Zirkonium (0, 1%): Verhoogt de sterkte en beperkt de grootte van korrels. Sterkte kan met name worden verhoogd bij zeer lage temperaturen (onder bevriezing). Staal die zirconium bevat tot ongeveer 0. 1% inhoud heeft kleinere korrelgroottes en bestand tegen fractuur.

_Bronnen: SubsTech. Stoffen & Technologie. Effect van Alloyende Elementen op Staal Eigenschappen. (Www. Substech.com) Chase Alloys. Effecten van legerende elementen in staal. (www. chasealloys. co. uk)

Volg Terence op Google+