November 3, 2022
(9) Cobalto
O cobalto é usado principalmente em aços e ligas especiais.O aço de alta velocidade contendo cobalto tem dureza de alta temperatura e molibdênio pode ser adicionado ao aço de envelhecimento martensítico ao mesmo tempo para obter dureza ultra-alta e boas propriedades mecânicas abrangentes.Além disso, o cobalto é um importante elemento de liga em aços de resistência a quente e materiais magnéticos.
O cobalto reduz a temperabilidade do aço, portanto, adicionar apenas aço carbono reduzirá as propriedades mecânicas gerais do aço temperado.O cobalto pode fortalecer a ferrita e, quando adicionado ao aço carbono, pode melhorar a dureza, o ponto de escoamento e a resistência à tração do aço no estado recozido ou normalizado, e tem um efeito adverso no alongamento e na contração da seção.A tenacidade ao impacto diminui com o aumento do teor de cobalto.O cobalto é usado em aços e ligas resistentes ao calor devido à sua resistência à oxidação.Turbinas a gás de liga à base de cobalto mostram seu papel único.
(10) Silício (Si)
O silício pode ser dissolvido em ferrita e austenita para melhorar a dureza e a resistência do aço, seu papel perde apenas para o fósforo e é mais forte que o manganês, níquel, cromo, tungstênio, molibdênio, vanádio e outros elementos.No entanto, quando o teor de silício excede 3%, a ductilidade e tenacidade do aço serão significativamente reduzidas.O silício pode melhorar o limite elástico, a resistência ao escoamento e a taxa de escoamento (σs/σb) e a resistência à fadiga e a taxa de fadiga (σ-1/σb) do aço.Esta é a razão pela qual o aço silício ou silício manganês pode ser usado como aço de mola.
O silício pode reduzir a densidade, a condutividade térmica e a condutividade elétrica do aço.Pode promover o engrossamento de grãos de ferrite, reduzir a coercividade.Tem a tendência de reduzir a anisotropia do cristal, de modo que a magnetização é fácil, a relutância é reduzida e pode ser usada para produzir aço elétrico, de modo que a perda de bloco magnético da chapa de aço silício é baixa.O silício pode melhorar a condutividade magnética da ferrite, de modo que a chapa de aço tenha uma maior sensibilidade magnética sob um campo magnético fraco.No entanto, o silício reduz a sensibilidade magnética do aço sob forte campo magnético.O silício tem uma forte desoxidação, o que reduz o efeito de envelhecimento magnético do ferro.
Quando o aço contendo silício é aquecido na atmosfera oxidante, uma camada de filme de SiO2 será formada na superfície, melhorando assim a resistência à oxidação do aço em alta temperatura.
O silício pode promover o crescimento de cristais colunares e reduzir a plasticidade do aço fundido.Se o aço silício esfria mais rápido quando aquecido, a diferença de temperatura entre o interior e o exterior do aço é grande devido à baixa condutividade térmica e, portanto, à fratura.
O silício pode reduzir a soldabilidade do aço.Como o silício é mais forte que o ferro em combinação com o oxigênio, é fácil gerar silicato de baixo ponto de fusão na soldagem, o que aumenta a fluidez da escória fundida e do metal fundido, causando fenômeno de respingos e afetando a qualidade da soldagem.O silício é um bom desoxidante.Ao usar a desoxidação de alumínio, uma certa quantidade de silício é adicionada, o que pode melhorar significativamente a taxa de desoxidação.Existe uma certa quantidade de silício no aço, que é introduzido como matéria-prima no processo de fabricação de ferro e aço.No aço em ebulição, o silício é limitado a <0,07%, quando se pretende adicionar liga ferrossilício na siderurgia.
(11) Manganês (Mn)
O manganês é um bom desoxidante e dessulfurizador.O aço geralmente contém uma certa quantidade de manganês, que pode eliminar ou enfraquecer a fragilidade a quente do aço causada pelo enxofre, de modo a melhorar o desempenho do aço no trabalho a quente.
A solução sólida formada por manganês e ferro melhora a dureza e resistência da ferrita e austenita no aço.Ao mesmo tempo, é um elemento formado por carbonetos e entra na cementita para substituir alguns átomos de ferro.O manganês desempenha um papel no refino da perlita e indiretamente melhorando a resistência do aço perlita, reduzindo a temperatura de transição crítica no aço.O manganês perde apenas para o níquel em sua capacidade de estabilizar estruturas austeníticas e também aumenta fortemente a temperabilidade do aço.Uma variedade de ligas de aço foi feita com manganês contendo menos de 2% e outros elementos.
O manganês tem as características de recursos ricos e eficiência diversificada, e tem sido amplamente utilizado, como aço estrutural de carbono com alto teor de manganês, aço de mola.
Em aço resistente ao desgaste de alto teor de carbono e manganês, o teor de manganês pode chegar a 10% ~ 14%.Após o tratamento com solução sólida, apresenta boa tenacidade.Quando é deformada por impacto, a camada superficial será reforçada devido à deformação e possui alta resistência ao desgaste.
O manganês e o enxofre formam MnS com ponto de fusão mais alto, o que pode evitar o fenômeno de quebra quente causado pelo FeS.O manganês tem a tendência de aumentar o engrossamento do grão e a sensibilidade à fragilidade do aço.Se o resfriamento após a fundição e o forjamento não for adequado, é fácil produzir manchas brancas.
(12) Alumínio (Al)
O alumínio é usado principalmente para desoxidar e refinar grãos.Promover a formação de uma camada de nitretação dura e resistente à corrosão no aço nitretado.O alumínio pode inibir o envelhecimento do aço de baixo carbono e melhorar a tenacidade do aço a baixa temperatura.Quando o conteúdo é alto, a resistência à oxidação e a resistência à corrosão no ácido oxidante e no gás H2S do aço podem ser melhoradas, e as propriedades elétricas e magnéticas do aço podem ser melhoradas.O alumínio desempenha um grande papel no reforço da solução em aço, melhorando a resistência ao desgaste, resistência à fadiga e propriedades mecânicas do núcleo do aço cementado.
Em ligas refratárias, alumínio e níquel formam compostos para melhorar a resistência da fundição.A liga de alumínio Fe-cr contendo alumínio tem as características de resistência quase constante e excelente resistência à oxidação em alta temperatura, o que é adequado para ser usado como materiais de liga eletrometalúrgica e fio de resistência de alumínio cromo.
Quando alguns aços são desoxidados, se a quantidade de alumínio for excessiva, produzirá microestrutura anormal e promoverá a tendência de grafitização do aço.Em aços ferríticos e perlitas, o alto teor de alumínio reduzirá a resistência e a tenacidade a altas temperaturas e trará algumas dificuldades à fundição, vazamento e outros aspectos.
(13) Cobre (Cu)
O papel destacado do cobre no aço é melhorar a resistência à corrosão atmosférica do aço comum de baixa liga, especialmente quando usado com fósforo, a adição de cobre também pode melhorar a resistência e a taxa de rendimento do aço, mas não tem efeito adverso na soldagem atuação.A vida de resistência à corrosão do trilho de aço (U-Cu) contendo 0,20% ~ 0,50% de cobre é 2-5 vezes maior do que o trilho de carbono comum, além da resistência ao desgaste.
Quando o teor de cobre é superior a 0,75%, pode produzir efeito de fortalecimento do envelhecimento após o tratamento da solução e envelhecimento.Em baixo teor, seu efeito é semelhante ao níquel, mas mais fraco.Quando o teor é maior, é desfavorável ao processamento de deformação a quente e leva à fragilidade do cobre durante o processamento de deformação a quente.O cobre 2%-3% em aço inoxidável austenítico pode resistir à corrosão do ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido clorídrico e a estabilidade da corrosão sob tensão.
(14) Boro (B)
A principal função do boro no aço é aumentar a temperabilidade do aço, poupando assim outros metais mais raros, como níquel, cromo, molibdênio, etc. Para este fim, seu teor é geralmente especificado na faixa de 0,001% a 0,005%.Pode substituir 1,6% de níquel, 0,3% de cromo ou 0,2% de molibdênio.Deve-se notar que o molibdênio pode prevenir ou reduzir a fragilidade do revenido, enquanto o boro promove levemente a tendência de fragilidade do revenido, de modo que não pode ser completamente substituído pelo boro.
Aço carbono médio com boro, devido à melhoria da temperabilidade, pode tornar a espessura de aço de mais de 20 mm após o desempenho do revenimento ser bastante aprimorado, portanto, aço 40B e 40MnB pode ser usado em vez de 40Cr, aço 20Mn2TiB pode ser usado em vez de Aço cementado 20CrMnTi.Mas devido ao papel do boro com o aumento do teor de carbono no aço e enfraquecer, ou mesmo desaparecer, na seleção do aço carbono boronizado, deve-se levar em consideração as peças após a cementação, a temperabilidade da camada cementante será menor do que o núcleo do a temperabilidade desta característica.
O aço da mola é geralmente necessário para ser totalmente temperado, geralmente a área da mola não é grande, o uso de aço contendo boro é vantajoso.O efeito do boro no aço de mola de alto silício flutua muito, por isso é inconveniente de usar.
O boro tem uma forte afinidade com nitrogênio e oxigênio.A adição de 0,007% de boro ao aço em ebulição pode eliminar o fenômeno de envelhecimento do aço.
(15) Terra Rara (Re)
De um modo geral, os elementos terras raras referem-se à tabela periódica de elementos com números atômicos de 57 a 71 (15 lantanídeos) mais 21 escândio e 39 ítrio, um total de 17 elementos.Eles são de natureza próxima e não podem ser facilmente separados.Os não separados, chamados de terras raras mistas, são mais baratos e podem melhorar a plasticidade e a tenacidade ao impacto de aços laminados forjados, principalmente em aços fundidos.Pode melhorar a resistência à fluência de ligas e superligas eletrotérmicas de aço resistentes ao calor.
Elementos de terras raras também podem melhorar a resistência à oxidação e à corrosão do aço.O efeito antioxidante é mais do que silício, alumínio, titânio e outros elementos.Pode melhorar a fluidez do aço, reduzir inclusões não metálicas e tornar a estrutura de aço compacta e pura.
O aço de baixa liga comum com elementos de terras raras adequados tem um bom efeito de desoxidação e remoção de enxofre, melhora a resistência ao impacto (especialmente a resistência à baixa temperatura) e melhora as propriedades de anisotropia.
Elementos de terras raras em liga de alumínio Fe-Cr aumentam a capacidade antioxidante da liga, mantêm o grão fino do aço em alta temperatura, melhoram a resistência a altas temperaturas, de modo que a vida útil da liga de aquecimento elétrico é significativamente aumentada.
(16) Nitrogênio (N)
A energia do nitrogênio é parcialmente usada no ferro, que tem o efeito de fortalecer a solução sólida e melhorar a temperabilidade, mas não é significativa.Devido à precipitação de nitretos nos contornos de grão, a resistência a altas temperaturas dos contornos de grão pode ser aumentada e a resistência à fluência do aço pode ser aumentada.Combinado com outros elementos em aço, efeito de endurecimento por precipitação.A resistência à corrosão do aço não é significativa, mas a nitretação superficial do aço não apenas aumenta a dureza e a resistência ao desgaste, mas também melhora significativamente a resistência à corrosão.O nitrogênio residual no aço de baixo carbono pode levar à fragilidade do envelhecimento.
(17) Enxofre (S)
A usinabilidade do aço pode ser melhorada aumentando o teor de enxofre e manganês.No aço facilmente usinável, o enxofre é adicionado como elemento benéfico.O enxofre é altamente segregado no aço.A deterioração da qualidade do aço, em altas temperaturas, reduz a plasticidade do aço, é um elemento nocivo, que existe na forma de FeS com menor ponto de fusão.O FeS sozinho tem um ponto de fusão de apenas 1190℃, enquanto a temperatura eutética do cristal eutético formado com ferro no aço é ainda menor, apenas 988℃.Quando o aço solidifica, o sulfeto de ferro coalesce no limite de grão primário.Quando o aço é laminado a 1100 ~ 1200 ℃, o FeS no limite de grão derreterá, o que enfraquece muito a força de ligação entre os grãos e leva ao fenômeno quebradiço quente do aço, então o enxofre deve ser estritamente controlado.Geralmente, é controlado entre 0,020% e 0,050%.Para evitar a fragilidade causada pelo enxofre, deve-se adicionar manganês suficiente para formar MnS com um ponto de fusão mais alto.Se o aço contiver uma alta vazão, a soldagem devido à geração de SO2, formará poros e soltará no metal de solda.
(18) Fósforo (P)
O fósforo tem forte efeito no fortalecimento da solução sólida e no endurecimento a frio em aço.A adição de aço estrutural de baixa liga como elemento de liga pode melhorar sua força e resistência à corrosão atmosférica, mas reduzir seu desempenho de estampagem a frio.Fósforo combinado com enxofre e manganês, pode aumentar o desempenho de corte do aço, aumentar a qualidade da superfície da peça de trabalho, para facilitar o corte de aço, o aço de corte fácil também é relativamente alto teor de fósforo.O fósforo usado na ferrita, embora possa melhorar a resistência e a dureza do aço, o maior dano é que a segregação é grave, aumenta a fragilidade temperada, aumenta significativamente a plasticidade e a tenacidade do aço, resultando em aço no processamento a frio é fácil de rachar , ou seja, o chamado fenômeno de "fragilidade a frio".O fósforo também tem um efeito adverso na soldabilidade.O fósforo é um elemento nocivo, deve ser rigorosamente controlado, o conteúdo geral não é superior a 0,03% ~ 0,04%.
