Plienas iš esmės yra geležis ir anglies lydinys su tam tikrais papildomais elementais. Lydymo procesas naudojamas plieno cheminės sudėties modifikavimui ir jo savybių gerinimui anglies plienui arba pritaikymui, kad atitiktų konkretaus naudojimo reikalavimus.
Plieninių lydinių agentų privalumai:
Įvairūs legiantys elementai turi savo įtaką plieno savybėms. Kai kurias savybes, kurias galima pagerinti lydant, yra:
- Stabilizuojantis austenitas : tokie elementai kaip nikelis , manganas , kobaltas ir varis padidina austenito temperatūrą.
- Stabilizuojantis feritas : chromas , volframas , molibdenas , vanadis, aliuminis ir silicis gali sumažinti anglies tirpumą austenitui. Tai padidina karbidų kiekį pliene ir sumažina temperatūrą, kurioje egzistuoja austenitas.
- Karbido susidarymas . Daug smulkių metalų, įskaitant chromą , volframą, molibdeną, titaną , niobį, tantalą ir cirkonį, sudaro stiprius karbidus, kurie pliene padidina kietumą ir stiprumą. Tokie plienai dažnai naudojami greito plieno ir karštojo įrankio plieno gamybai.
- Grafavimas : silicis, nikelis, kobaltas ir aliuminis gali sumažinti karbidų stabilumą pliene, skatinant jų suskaidymą ir laisvo grafito susidarymą.
- Eutektoidinės koncentracijos sumažėjimas : titano, molibdeno, volframo, silicio, chromo ir nikelio koncentracija mažesnė už eutektoidinę anglies koncentraciją.
- Padidinti atsparumą korozijai : Aliuminis, silicis ir chromas formuoja apsauginius oksido sluoksnius ant plieno paviršiaus, taip apsaugant metalą nuo tolesnio gedimo tam tikrose aplinkose.
Bendrosios plieno lydymo agentai:
Toliau pateikiamas dažniausiai naudojamų legiravimo elementų sąrašas ir jų poveikis plienui (standartinis turinys skliaustuose):
- Aliuminis (0,95-1,30%): deoksidizatorius. Naudojamas apriboti austenito grūdų augimą.
- Boras (0,001-0,003%): grūdinimo agentas, kuris pagerina deformaciją ir apdirbamumą. Boras yra pridėtas prie visiškai užmiršto plieno, o jį reikia tik labai nedideliais kiekiais, kad jis būtų sukietėjęs. Boro priedai yra efektyviausi mažo anglies plieno gamyboje.
- Chromas (0,5-18%): pagrindinis nerūdijančio plieno komponentas. Turint daugiau kaip 12 procentų chromą, žymiai pagerėja atsparumas korozijai. Metalas taip pat pagerina atsparumą grūdėtumui, stiprumą, reakciją į terminį apdorojimą ir atsparumą dilimui.
- Kobaltas : padidina stiprumą esant aukštai temperatūrai ir magnetiniam pralaidumui.
- Varis (0,1-0,4%): dažniausiai randamas kaip liekamasis agentas plienuose, todėl varis taip pat pridedamas tam, kad susidarytų nuosėdų sukietėjimo savybės ir padidėtų atsparumas korozijai.
- Švinas : nors iš esmės netirpus skystu ar kietu plienu, švinas kartais pridedamas prie anglies plieno per mechaninę sklaidą, kai išpilstomas, siekiant pagerinti apdirbimo galimybes.
- Manganas (0,25-13%): padidina stiprumą aukštoje temperatūroje, pašalinant geležies sulfidų susidarymą. Manganas taip pat pagerina sukietėjimą, plastiškumą ir atsparumą dilimui. Kaip ir nikelis, manganas yra austenito formavimo elementas ir gali būti naudojamas AISI 200 austenitinių nerūdijančio plieno serijoje kaip nikelio pakaitalas.
- Molibdenas (0,2-5,0%): nerūdijančiuose plienuose rasta nedideliais kiekiais, todėl molibdenas padidina atsparumą ir stiprumą, ypač esant aukštai temperatūrai. Dažnai naudojamas chromuoto nikelio austenitiniuose plienuose, molibdenas apsaugo nuo pjklingos korozijos, kurią sukelia chloridai ir sieros chemikalai.
- Nikelis (2-20%). Kitas legiamasis elementas, būdingas nerūdijančiam plienui, nikelis yra pridedamas prie didesnio kaip 8% kiekio aukšto chromo nerūdijančio plieno. Nikelis didina stiprumą, atsparumą smūgiams ir stiprumą, taip pat padidina atsparumą oksidacijai ir korozijai. Jis taip pat padidina stipriąsias savybes esant žemai temperatūrai, kai jis dedamas nedideliais kiekiais.
- Niobis : yra naudinga stabilizuoti anglies susidarymą kietaisiais karbidais, todėl dažnai randama aukštoje temperatūroje. Maži kiekiai niobis gali žymiai padidinti derliaus stiprumą ir, mažesniu mastu, plieno tempiamojo stiprio stiprumą, taip pat švelnų kritulių poveikį.
- Azotas : padidina nerūdijančio plieno austenitinį stabilumą ir pagerina tokio plieno pasipriešinimo jėgą.
- Fosforas: fosforas dažnai pridedamas sieros, kad pagerintų lengvųjų lydinių plieno apdirbimą. Tai taip pat padidina atsparumą korozijai.
- Selenas : padidina apdirbamumą.
- Silicis (0,2-2,0%): šis metaloidas pagerina stiprumą, elastingumą, atsparumą rūgščiai ir dėl to gauna didesnius grūdelių dydžius, todėl padidėja magnetinis pralaidumas. Kadangi silicis yra naudojamas deoksidaciniame agente gaminant plieną , jis beveik visada randamas tam tikru procentiniu dydžiu visose plieno rūšyse.
- Siera (0,08-0,15%): pridėjus nedidelius kiekius, siera pagerina apdirbamumą be karščio. Be to, dėl to, kad mangano karštas trumpinys yra papildomas, dėl to, kad mangano sulfidas turi didesnį lydymosi tašką nei geležies sulfidas, dar labiau sumažėja.
- Titanas : pagerina atsparumą stiprumui ir atsparumui korozijai, apribodamas austenito grūdelių dydį. Esant 0,25-0,60 proc. Titano kiekiui, anglies junginys su titanu, leidžiantis chromui likti prie grūdelių ribų ir atsispirti oksidacijai.
- Volframas : gamina stabilius karbidus ir išgrynina grūdelių dydį, kad padidėtų kietumas, ypač esant aukštai temperatūrai.
- Vanadis (0,15%): kaip titanas ir niobis, vanadis gali gaminti stabilius karbidus, kurie stipriai padidina esant aukštai temperatūrai. Skatinant smulkių grūdų struktūrą, gali būti išlaikomas plastiškumas.
- Cirkonis (0,1%): padidina stiprumą ir riboja grūdelių dydžius. Stiprumas gali labai padidėti esant labai žemai temperatūrai (žemiau užšalimo). Plieno, kurio sudėtyje yra maždaug 0,1% cirkonio, mažesnių grūdų dydžiai ir atsparūs lūžiams.
Šaltiniai: SubsTech. Medžiagos ir technologijos. Lydymo elementų įtaka plieno savybėms. (www.substech.com) Chase Alloys. Lydinčių elementų poveikis pliene. (www.chasealloys.co.uk)
Sekite "Terence" sistemoje "Google+"